Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Трехфазный распределительный трансформатор в Сирии

Распределительный трансформатор или служба трансформатор является трансформатором , который обеспечивает окончательное напряжения преобразование в распределительной электрической системе, уйдя напряжение , используемое в распределительных линиях до уровня , используемого клиентом. [1] Изобретение практичного эффективного трансформатора сделало возможным распределение мощности переменного тока; система с распределительными трансформаторами была продемонстрирована еще в 1882 году.

Если они установлены на опоре , они называются трансформаторами, устанавливаемыми на столб . Если распределительные линии расположены на уровне земли или под землей, распределительные трансформаторы устанавливаются на бетонных подушках и заперли в стальных случаях, таким образом , известный как распределение отводов площадки для монтажа в трансформаторах .

Распределительные трансформаторы обычно имеют рейтинги менее 200 кВА , [2] , хотя некоторые национальные стандарты могут позволить единицы до 5000 кВА , которые будут описаны в качестве распределительных трансформаторов. Поскольку распределительные трансформаторы находятся под напряжением 24 часа в сутки (даже когда они не несут никакой нагрузки), снижение потерь в стали играет важную роль в их конструкции. Поскольку они обычно не работают при полной нагрузке, они рассчитаны на максимальную эффективность при более низких нагрузках. Для повышения эффективности регулирование напряжения в этих трансформаторах должно быть сведено к минимуму. Следовательно, они имеют малое реактивное сопротивление утечки . [3]

Типы [ править ]

Распределительные трансформаторы классифицируются по различным категориям в зависимости от таких факторов, как:

  • Место установки - столб, площадка, подземный свод.
  • Тип изоляции - жидкостная или сухая.
  • Количество фаз - однофазное или трехфазное
  • Класс напряжения
  • Базовый уровень импульсной изоляции (BIL).
Два трехфазных трансформатора в Венгрии

Используйте [ редактировать ]

Распределительные трансформаторы обычно располагаются в точке обслуживания , где провода проходят от опоры электросети или подземных линий электропередач до помещения потребителя. Их часто используют для электроснабжения объектов за пределами населенных пунктов, таких как изолированные дома, скотные дворы или насосные станции при напряжении ниже 30 кВ. Еще одно применение - электропитание воздушных проводов железных дорог, электрифицированных переменным током. В этом случае используются однофазные распределительные трансформаторы. [4]

Количество потребителей, питаемых от одного распределительного трансформатора, зависит от количества потребителей в районе. В городских условиях от одного трансформатора могут питаться несколько домов. В сельских районах может потребоваться один трансформатор на каждого потребителя, в зависимости от напряжения сети. Большой коммерческий или промышленный комплекс будет иметь несколько распределительных трансформаторов. В городских районах и микрорайонах, где первичные распределительные линии проходят под землей, используются трансформаторы , монтируемые на подставке, трансформаторы в закрытых металлических корпусах, устанавливаемые на бетонную площадку. Во многих крупных зданиях есть электроснабжение от первичного распределительного напряжения. В подвальных помещениях этих зданий есть трансформаторы, принадлежащие заказчику, для понижающих нагрузок. [4]

Распределительные трансформаторы также встречаются в сетях коллектора энергии ветряных электростанций , где они увеличивают мощность от каждой ветряной турбины для подключения к подстанции, которая может находиться на расстоянии нескольких миль (километров). [5]

Связи [ править ]

Междуфазный трансформатор в Великобритании
Первичная линия справа по направлению к передней и вторичная линии сзади этого однофазного трансформатора

Как полюсные трансформаторы, так и трансформаторы, устанавливаемые на площадках, преобразуют высокое «первичное» напряжение воздушных или подземных распределительных линий в более низкое «вторичное» или «рабочее» напряжение внутри здания. В первичных распределительных проводах используется трехфазныйсистема. В главных распределительных линиях всегда есть три «горячих» провода плюс дополнительная нейтраль. В североамериканской системе, где однофазные трансформаторы подключаются только к одному фазному проводу, меньшие «боковые» линии, ответвляющиеся на боковых дорогах, могут включать только один или два «горячих» фазных провода. (Когда имеется только один фазный провод, нейтраль всегда будет использоваться в качестве обратного пути.) Первичные цепи обеспечивают питание при стандартном распределительном напряжении, используемом в данной области; они варьируются от 2,3 кВ до примерно 35 кВ в зависимости от местной практики и стандартов распределения; часто используются 11 кВ (системы 50 Гц) и 13,8 кВ (системы 60 Гц), но часто встречаются и другие напряжения. Например, в США наиболее распространено напряжение 12,47 кВ. Напряжение между фазой и нейтралью составляет 7,2 кВ, что ровно в 30 раз больше, чем 240 В навторичная сторона с расщепленной фазой .

Первичный [ править ]

Первичные обмотки высокого напряжения выведены на вводы в верхней части корпуса.

  • Однофазные трансформаторы, обычно используемые в системах Северной Америки, присоединяются к воздушным распределительным проводам с помощью двух различных типов соединений:
    • Звезда - в схеме распределения звездой используется трансформатор «звезда» или «фаза-нейтраль». Однофазный трансформатор типа звезда обычно имеет только один ввод наверху, подключенный к одной из трех первичных фаз. Другой конец первичной обмотки подключен к корпусу трансформатора, который подключен к нейтральному проводу звездообразной системы, а также заземлен . Система распределения звездой предпочтительна, потому что трансформаторы представляют несимметричные нагрузки на линии, которые вызывают токи в нейтральном проводе и затем заземляются. Но в системе распределения треугольником несбалансированные нагрузки могут вызвать колебания напряжений на трехфазных проводах.
    • Дельта - В схеме распределения треугольника используется трансформатор "треугольник" или "фаза-фаза". Однофазный трансформатор треугольника имеет два ввода, подключенных к двум из трех первичных проводов, поэтому первичная обмотка видит межфазное напряжение. Это позволяет избежать возврата первичного тока через нейтраль, которая должна быть надежно заземлена, чтобы поддерживать ее напряжение, близкое к потенциалу земли. Поскольку нейтраль также предоставляется клиентам, это большое преимущество в безопасности в засушливых районах, таких как Калифорния, где проводимость почвы низкая. Главный недостаток - более высокая стоимость, например, из-за необходимости как минимум двух изолированных проводов «горячей» фазы даже в ответвленной цепи. Еще один меньший недостаток заключается в том, что если только одна из первичных фаз отключена выше по потоку, она останется под напряжением, поскольку трансформаторы пытаются вернуть ток через нее.Это может быть опасно для линейных рабочих.
  • Трансформаторы, обеспечивающие трехфазное вторичное питание, которые используются для бытовых нужд в европейской системе, имеют три первичные обмотки, прикрепленные ко всем трем первичным фазным проводам. Обмотки почти всегда соединяются по схеме «звезда», причем концы трех обмоток соединены и заземлены.

Трансформатор всегда подключен к первичным распределительным линиям через защитные предохранители и отсоединить выключатели . Для трансформаторов, установленных на опоре, это обычно « предохранитель ». При электрической неисправности плавится предохранитель, и устройство открывается, что визуально указывает на неисправность. Его также можно открыть вручную, пока линия питается линейными мастерами с помощью изолированных горячих палочек . В некоторых случаях используются полностью самозащищенные трансформаторы, в которые встроен автоматический выключатель , поэтому плавкий предохранитель не требуется.

Вторичный [ править ]

«Блок трансформаторов», широко используемый в Северной Америке: три однофазных трансформатора, соединенные для создания трехфазного трансформатора.

Вторичные обмотки низкого напряжения присоединяются к трем или четырем выводам на стороне трансформатора.

  • В жилых домах и на малых предприятиях в Северной Америке вторичной обмоткой чаще всего является система с разделением фаз на 120/240 вольт. Вторичная обмотка 240 В имеет центральный отвод, а центральный нейтральный провод заземлен, в результате чего два концевых проводника становятся «горячими» по отношению к центральному отводу и не совпадают по фазе на 180 градусов друг с другом. Эти три провода идут вниз по сервисной линии к электросчетчику и сервисной панели внутри здания. Подключение нагрузки между горячим проводом и нейтралью дает 120 вольт, которые используются для цепей освещения. Соединение между обоими горячими проводами дает 240 вольт, которое используется для тяжелых нагрузок, таких как кондиционеры, духовки, сушилки и станции зарядки электромобилей .
  • В Европе и странах, использующих эту систему, вторичным часто является трехфазная система 400Y / 230. Имеются три вторичные обмотки 230 В, каждая из которых получает питание от первичной обмотки, подключенной к одной из первичных фаз. Один конец каждой вторичной обмотки подключен к «нейтральному» проводу, который заземлен. Другой конец трех вторичных обмоток вместе с нейтралью выведен на служебную панель. Нагрузки 230 В подключаются между любым из трех фазных проводов и нейтралью. Поскольку фазы расположены под углом 120 градусов относительно друг друга, напряжение между любыми двумя фазами составляет sqrt (3) * 230 В = 400 В по сравнению с 2 * 120 В = 240 В в североамериканской системе с разделением фаз. В то время как трехфазное питание почти не встречается в отдельных домах в Северной Америке,это обычное дело в Европе для тяжелых нагрузок, таких как кондиционеры и зарядные устройства для электромобилей.

В коммерческих и промышленных целях иногда требуются более высокие вторичные напряжения, например 480 вольт. Некоторым промышленным потребителям требуется трехфазное питание с вторичным напряжением. Для этого можно использовать трехфазные трансформаторы. В США, где используются в основном однофазные трансформаторы, три идентичных однофазных трансформатора часто подключаются к блоку трансформаторов по схеме звезды или треугольника, чтобы создать трехфазный трансформатор.

Строительство [ править ]

Трехфазный распределительный трансформатор с масляным охлаждением, аналогичный изображенному на фотографии выше, без корпуса, демонстрирующий конструкцию.
Распределительные подстанции внутри небольшого здания в форме башни - обычное дело в Европе. Рядом с Еленя-Гурой , Польша

Распределительные трансформаторы состоят из магнитного сердечника , изготовленный из пластин из листовых кремнистой стали ( трансформаторная сталь ) сложена и либо склеены вместе со смолой или объединялись стальными полосами, с первичными и вторичными обмотками проводов , обернутых вокруг них. Эта конструкция сердечника предназначена для уменьшения потерь в сердечнике , рассеивания магнитной энергии в виде тепла в сердечнике, которые являются экономически важной причиной потерь мощности в электрических сетях. Потери в сердечнике вызваны двумя эффектами; гистерезисные потери в стали и вихревые токи . Кремниевая сталь имеет низкие потери на гистерезис , а ламинированная конструкция предотвращаетвихревые токи, протекающие в сердечнике, рассеивают мощность в сопротивлении стали. КПД типичных распределительных трансформаторов составляет от 98 до 99 процентов. [6] [7] Там, где большое количество трансформаторов изготавливается по стандартной конструкции, производство С-образного сердечника с намоткой является экономичным. Стальная полоса оборачивается вокруг каркаса, прессуется в форму, а затем разрезается на две С-образные половины, которые повторно собираются на медных обмотках. [8]

Первичные обмотки намотаны из покрытой эмалью медной или алюминиевой проволоки, а сильноточные и низковольтные вторичные обмотки намотаны с помощью толстой ленты из алюминия или меди. Обмотки изолированы пропитанной смолой бумагой. Вся сборка запекается для отверждения смолы, а затем погружается в стальной резервуар с порошковым покрытием, который затем заполняется трансформаторным маслом.(или другая изолирующая жидкость), инертная и непроводящая. Трансформаторное масло охлаждает и изолирует обмотки, а также защищает обмотку трансформатора от влаги, которая будет плавать на поверхности масла. Резервуар временно вакуумируется во время производства, чтобы удалить оставшуюся влагу, которая может вызвать искрение, и герметизируется от погодных условий с помощью прокладки наверху.

Раньше распределительные трансформаторы для использования внутри помещений заполнялись жидкостью на основе полихлорированного дифенила (ПХБ). Поскольку эти химические вещества остаются в окружающей среде и оказывают вредное воздействие на животных, они были запрещены. Другие огнестойкие жидкости, такие как силиконы , используются там, где заполненный жидкостью трансформатор должен использоваться в помещении. Некоторые растительные масла применялись в качестве трансформаторного масла; они обладают тем преимуществом, что обладают высокой температурой возгорания и полностью разлагаются микроорганизмами в окружающей среде. [9]

Трансформаторы на столбах часто включают в себя аксессуары, такие как разрядники для защиты от перенапряжений или плавкие вставки. Трансформатор со встроенной защитой включает в себя внутренний предохранитель и ограничитель перенапряжения; у других трансформаторов эти компоненты устанавливаются отдельно вне резервуара. [10] Трансформаторы на столбах могут иметь проушины, позволяющие устанавливать их непосредственно на столб, или могут быть установлены на траверсах, прикрепленных к столбу болтами. Воздушные трансформаторы мощностью более 75 кВА могут быть установлены на платформе, поддерживаемой одним или несколькими полюсами. [11] Трехфазная сеть может использовать три идентичных трансформатора, по одному на фазу.

Трансформаторы, предназначенные для подземной установки, могут быть рассчитаны на периодическое погружение в воду. [12]

Распределительные трансформаторы могут включать в себя устройство РПН, позволяющее незначительно регулировать соотношение между первичным и вторичным напряжением, чтобы довести напряжение потребителя до желаемого диапазона на длинных или сильно нагруженных линиях.

Трансформаторы, монтируемые на площадках, имеют надежно запертые и заземленные на болтах металлические корпуса, предотвращающие несанкционированный доступ к внутренним частям под напряжением. Корпус может также включать предохранители, разъединители, вводы отключения нагрузки и другие аксессуары, как описано в технических стандартах. Трансформаторы, устанавливаемые на площадку для распределительных систем, обычно варьируются от 100 до 2000 кВА, хотя также используются и более крупные блоки.

См. Также [ править ]

  • Трансформатор
  • Втулка (электрическая)
  • Типы трансформаторов
  • Трансформатор тока

Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ Harlow 2012 , p. 3-4.
  2. Перейти ↑ Bakshi 2009 , p. 1-24.
  3. Перейти ↑ Bakshi 2009 , p. 1-25.
  4. ^ a b Харлоу 2012 , стр. 3-17.
  5. Перейти ↑ Harlow 2012 , p. 3-10.
  6. ^ De Keulenaer et al. 2001 г.
  7. ^ Кубо, Т .; Sachs, H .; Надель, С. (2001). Возможности внедрения новых стандартов эффективности бытовой техники и оборудования . Американский совет по энергоэффективной экономике . п. 39, рис. 1 . Проверено 21 июня 2009 года .
  8. Перейти ↑ Harlow 2012 , p. 3-3.
  9. Перейти ↑ Harlow 2012 , p. 3-5.
  10. ^ Pansini 2005 , стр. 63.
  11. ^ Pansini 2005 , стр. 61.
  12. Перейти ↑ Harlow 2012 , p. 3-9.

Библиография [ править ]

  • Бакши, VBUA (2009). Трансформаторы и индукционные машины . Технические публикации. ISBN 9788184313802. Проверено 14 января 2014 .
  • Харлоу, Джеймс Х. (2012). Электротрансформаторостроение, третье издание, том 2 . CRC Press. ISBN 143985629X.
  • Пансини, Энтони Дж. (2005). Руководство по системам распределения электроэнергии . ISBN Fairmont Press, Inc. 088173506X.