Минулого року я допоміг заводу замінити трансформатор. Начальник впевнено сказав: «Навантаження у нас невелике, 200 кВА достатньо». Через два місяці, у найспекотніші дні літа, корпус трансформатора був занадто гарячим, щоб доторкнутися до нього, а покажчик температури масла натискав на лінію сигналізації 85 градусів. Ми перевірили – протягом багатьох років вони тихо додавали обладнання, і фактичне навантаження вже було значно вище номіналу трансформатора. Отримання більшого означало, що старий фундамент не працюватиме, а будівельні роботи коштували купу грошей.
Розмір трансформатора звучить просто, але це не так. Більшість людей дивляться лише на потужність і ігнорують напругу, втрати, тип установки та відповідне допоміжне обладнання. Ось кілька речей, яких я навчився, проводячи час на сайті.
Номінальна місткість не означає «що більше, то краще», але надто мала — це катастрофа. Потужність трансформатора вказується в кВА, а не в кВт. Багато людей плутають активну та реактивну потужність. Трансформатор потужністю 1000 кВА з коефіцієнтом потужності 0,9 може забезпечити 900 кВт; при коефіцієнті потужності 0,8 лише 800 кВт. Перш ніж вибрати потужність, визначте реальне навантаження, а потім додайте запас. Зазвичай прагнете до завантаження від 65% до 75%. Нижче 50% протягом тривалого часу, втрати холостого ходу споживають занадто багато енергії; вище 85% протягом тривалого часу, запас перевантаження невеликий, і літня спека може вбити його. Для промислових підприємств додайте від 20% до 30% для майбутнього розширення протягом наступних трьох-п’яти років.
Клас напруги залежить від мережі живлення та сторони навантаження. Загальні первинні напруги 10 кВ, 35 кВ, 110 кВ; вторинне зазвичай становить 0,4 кВ (380 В/220 В). Закордонні проекти іноді використовують 13,8 кВ, 24 кВ, 33 кВ. Завжди перевіряйте номінальну напругу та частоту місцевої мережі. Китай використовує 50 Гц; деякі країни використовують 60 Гц – трансформатор не може працювати з обома. Також перевірте діапазон натискання. Перемикачі РПН без навантаження зазвичай становлять ±2×2,5%; перемикачі РПН під навантаженням забезпечують більш широкий діапазон. Якщо напруга сильно коливається, виберіть перемикання РПН під навантаженням.
Втрати – це втрати холостого ходу та втрати навантаження – ось де живе довгострокова вартість. Дешевий трансформатор може спалити набагато більше електроенергії за п'ять років, ніж різниця в ціні. Втрати холостого ходу (втрати в сердечнику) залежать від матеріалу сердечника та конструкції. Сердечники з аморфного металу зменшують втрати холостого ходу приблизно на 70% порівняно з кремнієвою сталлю, але вони коштують дорожче. Втрати навантаження (втрати міді) залежать від опору обмотки. Мідні обмотки дають менші втрати, ніж алюмінієві, але вони важчі. Національні стандарти тепер висувають ефективність трансформаторів Tier-1 і Tier-2. Вони коштують дорожче, але заощаджена електроенергія зазвичай окупається за три роки. Якщо трансформатор більшу частину часу працює з великим навантаженням, визначте пріоритет втрати навантаження. Якщо більшу частину часу він мало завантажений, віддайте пріоритет втратам без навантаження.
Тип установки та середовище визначають конструкцію. Масляні трансформатори (S11, S13, S20 тощо) дешевші, добре відводять тепло і мають хорошу перевантажувальну здатність, але вони потребують протипожежного захисту та підходять для зовнішніх підстанцій. Сухі трансформатори (SCB10, SCB12, SCB14 тощо) є пожежобезпечними, їх можна встановлювати в майстернях або електричних приміщеннях, але вони коштують дорожче та шумніше. У прибережних районах або на хімічних заводах із сильною корозією вибирайте корпуси з нержавіючої сталі або спеціальні покриття. На великих висотах (понад 1000 м) зменшуйте потужність трансформатора приблизно на 1–2% на кожні додаткові 1000 м або виберіть блок «платоподібного типу».
Захисні пристрої необхідно вибирати разом з трансформатором. На первинній стороні вам потрібні запобіжники або автоматичний вимикач. Розміри відключаючих запобіжників повинні відповідати потужності трансформатора та струму короткого замикання. Для трансформаторів потужністю менше 100 кВА вибирайте плавкий запобіжник, розрахований на струм повного навантаження в 2-3 рази; для 100кВА і вище в 1,5-2 рази. Занадто високий номінал запобіжника, і вторинна несправність не призведе до перегорання первинного запобіжника – трансформатор може згоріти. Занадто низький, і пусковий струм буде здувати його щоразу, коли ви подаєте напругу. Крім того, на первинній стороні вам потрібні розрядники для захисту від блискавки. Виберіть металооксидний розрядник, розрахований на максимальну напругу системи, і переконайтеся, що опір заземлення хороший. На вторинній стороні типовими є автоматичний вимикач у литому корпусі та фільтр від перенапруг.
Спосіб охолодження та захист від проникнення залежать від місця розташування. Для внутрішнього сухого типу примусове повітряне охолодження (AF) забезпечує вищу здатність до короткочасних перевантажень. Для зовнішніх маслонаповнених зазвичай достатньо масло-природне повітря-природне (ONAN); якщо навантаження велике, використовуйте природне повітряне масло (ONAF). Захист від проникнення: IP54 для зовнішнього використання (струменя пилу та води), IP20 або IP30 для внутрішнього використання. Вхід/вихід кабелю може бути зверху, знизу або збоку. Підтвердьте перед замовленням, інакше ви отримаєте пристрій, який не підключається.
Ще один момент, який легко пропустити: стійкість до напруги імпедансу та короткого замикання. Імпедансна напруга (Uk%) впливає на струм короткого замикання та регулювання напруги. Для розподільних трансформаторів Uk% зазвичай становить 4% або 6%. Якщо потужність системи при короткому замиканні висока, виберіть трансформатор з високим опором, щоб обмежити струм замикання – інакше розподільний пристрій, що знаходиться нижче, може не впоратися з ним. Перед доставкою підтвердьте, що показники динамічної та термічної стійкості (піковий струм і короткочасний струм) відповідають системним вимогам.
Інформація з паспортної таблички та питання заміни. При заміні старого трансформатора найгірше купити не підходить. Виміряйте відстань між центрами болтів основи, положення та висоту первинної/вторинної втулки та загальні розміри. Надішліть усі номери виробнику та переконайтеся, що це буде пряма заміна. Інакше ви будете дуже дорого змінювати фундамент. Також перевірте старі відключаючі запобіжники та розрядники перенапруг на трансформаторі – можливо, їх потрібно замінити одночасно. Найкраще вибирати відповідні товари однієї марки, щоб розміри відповідали.
Отже, ось висновок: визначення розміру трансформатора полягає не лише у виборі кількості кВА. Напруга, втрати, тип установки та відповідні запобіжники відключення та розрядники перенапруги – якщо будь-який із них вимкнений, виникнуть проблеми. Зберіть параметри мережі сайту, профіль навантаження, навколишнє середовище, бюджет і очікуваний термін служби, а потім передайте дані професійному виробнику для оцінки та порівняння. Ось як ви отримаєте правильний.