Куат трансформаторы меншік трансформаторлары: Негізгі айырмашылықтар, қолданылу салалары және таңдау бағытнамасы

Күштік трансформатор мен тарату трансформаторы арасындағы айырмашылықты түсіну электрлік жүйелерде жұмыс істейтін кез келген адам үшін маңызды. Екеуі де электромагниттік индукция арқылы электрлік энергияны бір тізбектен екіншісіне береді, бірақ олар электр желісінде өте әртүрлі рөл атқарады. Бұл мақалада күштік трансформаторлар мен тарату трансформаторлары арасындағы негізгі айырмашылықтар — кернеу деңгейлері мен пайдалы әсер коэффициентінің жобасынан бастап нақты қолданыстарға дейін — түсіндіріледі, сондықтан сіз өзіңізге керек трансформаторды таңдай аласыз.

Күштік трансформатор мен тарату трансформаторының айырмашылығын түсіну үшін автобақаны қалалық көшеге салыстырыңыз. Күштік трансформатор автобақа сияқты жұмыс істейді — ол өте жоғары кернеуде ұзақ қашықтыққа үлкен электр энергиясын тасымалдайды. Ал тарату трансформаторы жергілікті көшелер сияқты жұмыс істейді — ол негізгі желіден тікелей үйлерге, офиске және зауыттарға қауіпсіз, пайдалануға ыңғайлы кернеу деңгейінде электр энергиясын береді.

Екеуі де қажетті, бірақ олар толығымен әртүрлі жұмыс жағдайлары үшін жобаланған. Қате типті таңдау энергия шығынын көтеруіне, артық шығындарға және тіпті жабдықтардың істен шығуына әкелуі мүмкін.

Күштік трансформатор электр энергиясын әртүрлі кернеу деңгейлері арасында беру үшін берілу желілерінде қолданылады — мысалы, электр станциясынан аймақтық астыңғы станцияға дейін. Оның негізгі қызметі — ұзақ қашықтыққа берілу үшін кернеуді көтеру немесе одан әрі тарату үшін оны төмендету.

Күштік трансформаторлардың негізгі сипаттамалары:

• Кернеу сипаттамасы: Әдетте 110 кВ, 220 кВ, 500 кВ немесе одан да жоғары (ультра жоғары кернеулі жүйелерде 1000 кВ-ға дейін)

• Қуат сипаттамасы: Әдетте 10 МВА (мегавольт-ампер) асатын; ірі қондырғылар 200 МВА-дан аса алуы мүмкін

• Орналасу орны: Электр станцияларында, көтергіш трансформаторлық қосалқы станцияларда және ірі беру қосалқы станцияларында орналасады

• Жұмыс режимі: Тәулігіне 24 сағат, аптасына 7 күн бойы толық немесе шамамен толық жүктемеде үздіксіз жұмыс істейді

• Суыту әдісі: Үлкен мөлшерде жылу бөлінуіне байланысты, әдетте маймен немесе сумен мәжбүрлі суыту жүйелері қолданылады

Олар ауыр және тұрақты жүктеме астында жұмыс істейтіндіктен, күштік трансформаторлар берік изоляциялық жүйелермен және күрделі суыту орналасымдарымен жасалады. Сонымен қатар, олардың физикалық өлшемі тарату құрылғыларына қарағанда әлдеқайда үлкен.

Тарату трансформаторы электр энергиясының торабының соңғы сатысында қолданылады. Ол орта кернеуді — әдетте 10 кВ немесе 35 кВ — соңғы тұтынушылар үшін қажетті төмен кернеуге түсіреді, мысалы, өнеркәсіптік жабдықтар үшін 380 В немесе тұрмыстық құрылғылар үшін 220 В.

Тарату трансформаторларының негізгі сипаттамалары:

• Кернеу сипаттамасы: Әдетте біріншілік жағында 35 кВ немесе одан төмен; екіншілік жағында әдетте 380 В / 220 В

• Қуат сипаттамасы: Әдетте 6300 кВА (6,3 МВА) немесе одан кем — күштік трансформаторларға қарағанда әлдеқайда кіші

• Орналасу орны: Тұрғын аудандар, коммерциялық ғимараттар, зауыттар немесе ауылдық аймақтарда қосалқы бағандарда орнатылады

• Кеңінен қолданылатын түрлері: Майлы (S9, S11, S13 сериялары), құрғақ типтегі және аморфты қорытпалы өзекшелі трансформаторлар

• Жұмыс режимі: Жүктеме тәулік бойы әртүрлі болады — таңғы және кешкі пиктерде жоғары, түнде төмен

Тарату трансформаторлары жиі жүктеме тербелістерін ұстауға арналған. Сондай-ақ олар әдетте ашық аспан астында орналасады, сондықтан олардың сыртқы қорғанысы ауа-райына төзімді немесе бағанға орнатылатын қораптармен жабылады.

Енді қуат трансформаторы мен тарату трансформаторының арасындағы айырмашылықты ең маңызды техникалық және практикалық аспектілер бойынша талдайық.

1. Кернеу деңгейі мен қуаты

Бұл ең көрнекті айырмашылық. Егер сіздің жүйеңіз 110 кВ немесе одан жоғары кернеуде жұмыс істесе, сіз қуат трансформаторларының аймағында боласыз. Егер сіз 10 кВ-тан 380 В-қа дейінгі кернеу түрлендіруімен айналыссаңыз, сізге тарату трансформаторы қажет.

2. Пайдалы әсерлілікке бағытталған жобалау философиясы — Ең маңызды айырмашылық

Бұл екі түрдің шынымен инженерлік логикасында қалай айырмашылығы барын көрсетеді.

• Қуат трансформаторлары толық жүктемеде (100% жүктеме) максималды пайдалы әсерлілікке ие болу үшін жобаланған. Себебі олар тұрақты түрде толық қуатта жұмыс істейді, сондықтан инженерлер олардың осы нүктедегі жұмыс өнімділігін оптималдайды. Олардың мыс шығындары (жүктеме шығындары) мен темір шығындары (өріс шығындары) ұзақ мерзімді ауыр жұмыс режимі үшін тепе-теңдікте болады.

• Тарату трансформаторлары бөлшек жүктемеде — әдетте 50%–70% жүктемеде — максималды пайдалы әсерлілікке ие болу үшін жобаланған. Неге? Себебі олар сирек толық жүктемеге душар болады. Шынында да, күннің көпшілігінде олар толық қуаттан төмен жұмыс істейді. Түнде олар 10–20% жүктемеде жұмыс істеуі мүмкін.

Бұл маңызды ұғымға алып келеді: тәулік бойынша пайдалы әсер коэффициенті (сонымен қатар энергиялық пайдалы әсер коэффициенті деп те аталады). Тарату трансформаторлары тек толық жүктемедегі пайдалы әсер коэффициенті бойынша емес, толық 24 сағаттық цикл бойынша жалпы энергиялық өнімділігі бойынша бағаланады. Бұл себепті өзек жоғалтулары (темір жоғалтулары) үздіксіз болады — трансформатор тыныштық күйде болған кезде де. Осы қосымша жұмыс істемейтін кездегі жоғалтуларды азайту тарату трансформаторларын шығаратын зауыттар үшін негізгі мақсат болып табылады.

3. Өлшемі, салмағы және изоляция деңгейі

Күштік трансформаторлар өте үлкен. 500 кВ-тық құрылғының салмағы жүздеген тоннаға жетуі мүмкін және оған арнайы негіз бен көлік жағдайлары қажет. Олардың изоляциялық жүйелері өте жоғары кернеулерге шыдауы керек, сондықтан олар жоғары сапалы изоляциялық май, қағаз және кейде газбен изоляцияланған технология қолданады.

Тарату трансформаторлары көпшілігінде көп ұсақ. Олар шектеулі орындарға — жер асты қоймаларына, ішкі электр бөлмелеріне немесе бетон бағандарына орнатылуға арналған. Изоляция талаптары төменірек, бірақ олар әлі де жергілікті қауіпсіздік пен өртке қарсы қорғану стандарттарын, әсіресе ішкі құрғақ типті қондырғылар үшін, сақтауы керек.

4. Кернеу реттеу әдісі

Көптеген тарату трансформаторларына орнатылады жүктемесіз тап-ауыстырғыштар немесе кейбір заманауи моделдерде жүктемелі кернеу реттегіштер . Бұлар операторларға тарату желісі бойынша кернеу төмендеуін компенсациялау үшін шығыс кернеуін шағын диапазонда реттеуге мүмкіндік береді. Бұл маңызды, себебі ұзын төмен кернеулі желінің соңындағы кернеу қабылданатын шектерден төмен болуы мүмкін.

Қуат трансформаторларында да тап-ауыстырғыштар бар, бірақ реттеу қажеттілігі жалпы алғанда тарату желілеріне қарағанда тұрақтырақ және сирек реттеледі.

5. Жоғалту сипаттамалары мен энергия үнемдеу бағыттары

Тарату өзектері электр желісіндегі жалпы шығындардың үлкен бөлігін құрайды. Сондықтан әлемдегі үкіметтер мен электр қызмет көрсетушілер осы санат үшін қатаң тиімділік стандарттарын енгізді.

Мұнда энергия үнемдеу бойынша кейбір маңызды кезеңдер келтірілген:

• S11 сериясы тарату өзектері шамамен

• S13 сериясы жүктемесіз жұмыс істегендегі шығындарды шамамен

• Аморфты қорытпалы орамды өзектер жүктемесіз жұмыс істегендегі шығындарды дейін

Күш өзектері үшін де тиімділікті арттыру жұмыстары жалғасуда, бірақ негізгі назар жүктемелі шығындарға (мыс шығындарына) аударылады, өйткені олар көбінесе толық жүктемеде жұмыс істейді.

Тағы да нақтылық үшін күш өзектері мен тарату өзектерінің қолданылу аясын салыстыратын қысқаша анықтама кестесі берілген:

Қуат трансформаторы мен тарату трансформаторын таңдау қиын емес, егер сіз осы шешім қабылдау қадамдарын сақтасаңыз:

1-қадам: Кернеңіздің деңгейін тексеріңіз

• Егер негізгі кернеңіз 35 кВ немесе одан төмен болса және соңғы пайдаланушыларға қуат беруіңіз керек болса → тарату трансформаторы керек

• Егер негізгі кернеңіз 110 кВ немесе одан жоғары болса және желілерді біріктірсеңіз немесе өндірістен кернеуді көтерсеңіз → күштік трансформатор керек

2-қадам: Жүктеме профиліңізді бағалаңыз

• Тұрақты, жоғары жүктемелі жұмыс (күннің көпшілік бөлігінде 100%-ға жақын) → күштік трансформатор

• Жүктеменің тербелісі мен ұзақ уақытқа созылатын төмен сұраныс кезеңдері → тарату трансформаторы

3-қадам: Орнату аймағын және қауіпсіздікті ескеріңіз

• Шектеулі көлем немесе ішкі орнату → құрғақ типтегі тарату трансформаторын (өртке төзімді, аз қызмет көрсету қажет) таңдаңыз

• Ашық алаңда, бағанға орнатылған немесе тарату станциясының аймағында → майлы тарату трансформаторы – құны төмен таңдау

4-қадам: Энергия тиімділігі бойынша нормативтік талаптарға назар аударыңыз

• Көптеген елдерде қазір тарату трансформаторлары үшін минималды тиімділік деңгейлері міндетті. Әрқашан жергілікті стандарттарға сүйеніңіз (мысалы, АҚШ-та DOE, Еуропада Eco-design реттеулері, Қытайдың GB стандарттары)

• Егер сіздің жобаңыз «жаңартылған ғимарат» немесе энергия үнемдеу үшін берілетін жеңілдіктерге ие болса, s13 немесе аморфты қорытпалы трансформаторларға инвестициялар ұзақ мерзімді үнемге әкеледі

5-қадам: Бастапқы құнын жалпы пайдалану құнымен салыстыру

Энергияны тиімді пайдаланатын трансформаторлардың бастапқы бағасы жоғары, бірақ пайдалану шығындары төмен. 20–30 жыл бойы жұмыс істеуге арналған трансформатор үшін энергия үнемі жиі бастапқы инвестицияны асып кетеді.

Сұрақ 1: Тарату трансформаторын қуат трансформаторы ретінде қолдануға бола ма?

Техникалық тұрғыдан — жоқ. Екеуі де кернеуді түрлендіреді, бірақ олар әртүрлі жүктеу жағдайларына негізделіп оптималдандырылған. Тарату трансформаторын қуат беру рөлінде қолдану оны толық жүктемеде ұзақ уақыт жұмыс істеуге арналмағандықтан, қызуға және жылдам изоляция қартаюына әкеледі.

Сұрақ 2: Қуат трансформаторын тарату үшін қолдануға бола ма?

Ол жұмыс істейді, бірақ тиімсіз. Жартылай жүктеу кезінде қуат трансформаторының өзек потенциалы жоғары болады, ол энергияның шығынын тудырады. Оның үлкен өлшемі тұрғын үйлер мен коммерциялық объектілерге орнатуға қолайсыз.

Сұрақ 3: Қуат трансформаторы мен тарату трансформаторының негізгі айырмашылығы қарапайым сөздермен айтылса?

Күштік трансформатор жоғары кернеумен электр энергиясын ұзақ арақашықтыққа жеткізеді; тарату трансформаторы төмен кернеумен электр энергиясын сіздің үйіңізге немесе кәсіпорныңызға береді.

Сұрақ 4: Неге тарату трансформаторларының «тәуліктік пайдалы әсер коэффициенті» жоғары болады?

Себебі олар толық бір тәулік бойы, соның ішінде төмен жүктемелі кезеңдерді де қамтитын бағаланады. Олардың конструкциясы трансформатор тыныштық күйде болған кезде де пайда болатын өзек жоғалтуларын азайтады.

Сұрақ 5: Аморфты қорытпалы трансформатор деген не және ол қайда қолданылады?

Бұл — өзегі үшін бейкристалды металл қорытпасын қолданатын тарату трансформаторының түрі. Ол жұмыс істемейтін кездегі жоғалтуларды қатты азайтады және жүктемесі жиі төмен болатын ауылдық аймақтарда, жел электр станцияларында және күн энергиясын пайдаланатын жобаларда ерекше қолданыс табады.

Күштік трансформатор мен тарату трансформаторы арасындағы айырмашылықты түсіну тек кернеу сандарынан ғана асады — бұл жабдықты оның нақты жұмыс ортасына сәйкестендіру туралы. Күштік трансформаторлар — бұл берілетін желілердің қатты жұмыс істейтін негізгі элементтері, олар үздіксіз толық жүктемеде жұмыс істеуге оптималданған. Тарату трансформаторлары — тұтынушыға дейінгі соңғы байланыс, олар әртүрлі жүктемелерде пайдалы әсер коэффициентін қамтамасыз етуге және компактты орнатуға арналған.

Дұрыс таңдау тек сенімді электрмен қамтамасыз етуді ғана қамтамасыз етпейді, сонымен қатар жабдықтың қызмет көрсету мерзімі бойынша энергия шығынын және жұмыс істеу шығындарын азайтады. Көміртегі бейтараптығы мен энергияның тиімділігіне әлемдік бағытталған қозғалысқа байланысты дұрыс трансформаторды таңдау — ол кез келген жоғары қуатты күштік трансформатор немесе энергияны үнемдейтін тарату трансформаторы болса да — ешқашан осындай маңызды болмаған.

Егер сіз жаңа жобаны құруға немесе бар инфрақұрылымды жаңартуға дайындалып жатсаңыз, кернеу деңгейіңізді, жүктеме сипаттамасыңызды және орнату шарттарыңызды талдауға уақыт бөліңіз. Егер сізге қосымша нұсқаулық қажет болса, сізге ең жақсы техникалық және экономикалық шешім қабылдауға көмектесетін сапалы трансформатор құрылғысының тәжірибелі тәжірибелі құрамына немесе электр инженеріне кеңес беріңіз.