Μετασχηματιστές υψηλής τάσης έναντι χαμηλής τάσης: Βασικές διαφορές

Γιατί έχει σημασία η κατηγορία τάσης

Η κατηγορία ονομαστικής τάσης ενός μετασχηματιστή καθορίζει σχεδόν κάθε πτυχή του σχεδιασμού του: επίπεδα μόνωσης, συστήματα ψύξης, κενά ασφαλείας, δοκιμές και, τελικά, ο ρόλος του στην αλυσίδα ισχύος. Η επιλογή ενός μετασχηματιστή για λανθασμένη κατηγορία τάσης μπορεί να προκαλέσει αστοχία μόνωσης, κινδύνους ασφαλείας και μη-συμμόρφωση με τα τοπικά πρότυπα, επομένως η ταξινόμηση της τάσης είναι η πρώτη απόφαση σε οποιαδήποτε προδιαγραφή μετασχηματιστή.

Ορισμοί κατηγορίας τάσης

Η ταξινόμηση της τάσης ακολουθεί την κοινή πρακτική που ευθυγραμμίζεται με το IEC 60038 και τα περιφερειακά πρότυπα:

Η υψηλή τάση (HV) αναφέρεται γενικά σε επίπεδα 35 kV και άνω στη Βόρεια Αμερική ή 36 kV και άνω στην Ευρώπη και στις περισσότερες αγορές που βασίζονται στο IEC-.

Η χαμηλή τάση (LV) αναφέρεται σε επίπεδα κάτω από 1 kV, συνήθως 400 V / 230 V, 480 V / 277 V ή 208 V / 120 V στο σημείο χρήσης.

Η μέση τάση (MV) βρίσκεται μεταξύ 1 kV και 35/36 kV και καλύπτει τα περισσότερα πρωτεύοντα μετασχηματιστές διανομής, όπως συστήματα 10 kV και 33 kV.

Τι είναι ένας μετασχηματιστής υψηλής-Τάσης;

Οι μετασχηματιστές υψηλής τάσης λειτουργούν στα 35 kV ή 36 kV και άνω και είναι κατασκευασμένοι για μεταφορά ισχύος και κύριους υποσταθμούς. Λόγω της ακραίας ηλεκτρικής καταπόνησης, τα συστήματα μόνωσής τους είναι αυστηρά:

Σχεδόν όλες οι μονάδες HV είναι-βυθισμένες με λάδι, ψύχονται και μονώνονται με ορυκτέλαιο ή συνθετικούς εστέρες ή χρησιμοποιούν μόνωση αερίου όπως SF6 για συμπαγή σχέδια υποσταθμών.

Είναι μεγάλα και βαριά, με πολύπλοκα συστήματα ψύξης όπως ONAN, ONAF και OFAF για την αφαίρεση της θερμότητας που παράγεται σε υψηλές βαθμολογίες.

Η ασφάλεια απαιτεί αυστηρές ζώνες απελευθέρωσης, αξιόπιστη γείωση και μέτρα πυρόσβεσης.

Οι συνήθεις ονομασίες μετάδοσης περιλαμβάνουν 110 kV, 132 kV, 220 kV, 400 kV και έως 765 kV για γραμμές υπερ-υψηλής τάσης.

Τι είναι ένας μετασχηματιστής χαμηλής-Τάσης;

Οι μετασχηματιστές LV λειτουργούν με τάση 1 kV ή μικρότερη και παρέχουν ισχύ στο σημείο χρήσης. Είναι οι εργάτες της τοπικής διανομής:

Τυπικοί τύποι είναι οι μετασχηματιστές ξηρού-τύπου, οι μετασχηματιστές ελέγχου και οι μικροί αυτομετασχηματιστές.

Είναι συμπαγείς, μπορούν να τοποθετηθούν σε εσωτερικούς ή εξωτερικούς χώρους σε στενούς χώρους και συνήθως δεν χρειάζονται ειδικά υγρά ή αέρια.

Η συντήρηση είναι απλούστερη και ασφαλέστερη, ενώ η προστασία υπερφόρτωσης ή οι ασφάλειες συνήθως ενσωματώνονται.

Βασικές διαφορές με μια ματιά

Χαρακτηριστικό	Μετασχηματιστής υψηλής-Τάσης	Μετασχηματιστής χαμηλής{{0} τάσης
Τάση λειτουργίας	35 kV και άνω (Αμερική), 36 kV και άνω (Ευρώπη)	Κάτω από 1 kV
Τυπικός ρόλος	Γραμμές μεταφοράς, κύριοι υποσταθμοί	Τοπική διανομή, μηχανήματα, κτίρια
Σύστημα μόνωσης	Με μόνωση-βυθισμένο σε λάδι-με αέριο (SF6)	Τύπος-αερόψυκτος, ρητίνης ή βερνικιού, ξηρού-
Μέθοδος ψύξης	Κυκλοφορία λαδιού, εξαναγκασμένοι ανεμιστήρες, υδρόψυξη	Φυσική μεταφορά, ανεμιστήρας-υποβοήθηση σε μεγάλες μονάδες
Μέγεθος και βάρος	Μεγάλο και βαρύ, απαιτείται ειδική μεταφορά	Συμπαγές και ελαφρύ
Απαιτήσεις ασφαλείας	Αυστηρές αποστάσεις, γείωση, πυρόσβεση	Βασική ηλεκτρική ασφάλεια, προστασία υπερέντασης
Συντήρηση	Τακτικές εξειδικευμένες διαδικασίες	Χαμηλό κόστος, τακτικοί έλεγχοι

Οδηγίες επιλογής

Αντιστοιχίστε την κύρια και δευτερεύουσα ονομαστική τάση ακριβώς με το δίκτυο και την τάση χρήσης του φορτίου.

Αξιολογήστε την εφαρμογή: ένας υποσταθμός κοινής ωφέλειας, ένα σκονισμένο δάπεδο εργοστασίου και ένα εμπορικό κτίριο χρειάζονται διαφορετικές κατηγορίες μόνωσης, ψύξη και προστασία.

Αξιολογήστε το περιβάλλον εγκατάστασης: οι απαιτήσεις εσωτερικού ή εξωτερικού χώρου, υψομέτρου, υγρασίας και πυρασφάλειας καθορίζουν εάν απαιτείται μονάδα ξηρού-τύπου αντί για βυθισμένη σε λάδι-.

Εξετάστε τα χαρακτηριστικά παρακολούθησης για σύγχρονα δίκτυα, όπως η απομακρυσμένη θερμοκρασία, το φορτίο και η επίβλεψη διαλυμένου αερίου για προγνωστική συντήρηση.

Κοινά λάθη και παρανοήσεις

Συγχέοντας τους μετασχηματιστές ελέγχου με τους μετασχηματιστές διανομής, που οδηγεί σε κακή εφαρμογή μονάδων και πρόωρη αστοχία.

Παραμέληση λεπτομερειών ασφαλείας όπως γείωση, προστασία υπερφόρτωσης και αποστάσεις ασφαλείας.

Αγνοώντας τις κατηγορίες ζημιών και απόδοσης: σε ρυθμιζόμενες αγορές όπως η Ευρώπη και η Βόρεια Αμερική, η συμμόρφωση με το DOE 2016 ή το Ecodesign Tier 2 επηρεάζει τόσο το λειτουργικό κόστος όσο και τη νομική αποδοχή.

Συχνές Ερωτήσεις

Ποιο επίπεδο τάσης διαχωρίζει τους μετασχηματιστές LV από HV;

Στην κοινή πρακτική, η LV είναι κάτω από 1 kV, ενώ η HV ξεκινά από 35 kV στη Βόρεια Αμερική ή 36 kV στην Ευρώπη ανά ταξινόμηση βάσει IEC-. Η ζώνη 1 kV έως 35/36 kV αναφέρεται ως μέση τάση.

Γιατί οι μετασχηματιστές HV είναι σχεδόν πάντα βυθισμένοι σε λάδι-;

Το λάδι παρέχει τόσο μόνωση όσο και ψύξη σε καταπόνηση υψηλής τάσης, κάτι που είναι δύσκολο να επιτευχθεί με αέρα ή ρητίνη στις ονομασίες μετάδοσης. Η μόνωση αερίου χρησιμοποιείται όπου απαιτείται συμπαγές αποτύπωμα.

Μπορεί να χρησιμοποιηθεί μετασχηματιστής ξηρού-τύπου για εγκατάσταση σε εξωτερικό χώρο;

Ναι, με κατάλληλα αδιάβροχα περιβλήματα, αλλά οι μονάδες εμβαπτισμένες σε λάδι-προτιμώνται γενικά σε εξωτερικούς χώρους λόγω της ανώτερης ψύξης και του χαμηλότερου κόστους σε μεσαίες βαθμολογίες.

Τι είναι οι μέθοδοι ψύξης ONAN, ONAF και OFAF;

Περιγράφουν τη λειτουργία ψύξης: Το ONAN είναι φυσικός αέρας λαδιού, το ONAF προσθέτει ανεμιστήρες εξαναγκασμένου αέρα και το OFAF χρησιμοποιεί εξαναγκασμένο λάδι και αναγκαστική κυκλοφορία αέρα για την υψηλότερη ικανότητα ψύξης.

Πώς επηρεάζουν οι κατηγορίες απόδοσης την επιλογή του μετασχηματιστή;

Οι ρυθμιζόμενες αγορές απαιτούν ελάχιστη απόδοση, όπως το DOE 2016 στη Βόρεια Αμερική και το Ecodesign Tier 2 στην Ευρώπη. Οι μονάδες υψηλότερης-απόδοσης κοστίζουν περισσότερο αρχικά, αλλά μειώνουν τις απώλειες χωρίς-φορτίο και φορτίο κατά τη διάρκεια ζωής.

Ποια είναι η τυπική τάση ενός δευτερεύοντος μετασχηματιστή διανομής LV;

Τα κοινά δευτερεύοντα είναι τα τριφασικά 400 V / 230 V, τα 480 V / 277 V ή τα 208 V / 120 V, ανάλογα με το εθνικό σύστημα χαμηλής-τάσης.