Трансформатор

Огляд категорії: вимірювальний трансформатор для середньої напруги

Інструментальні трансформатори утворюють критичний інтерфейс вимірювання та захисту у середньонапружених електричних підстанціях, промислових розподільних щитах та системах підключення до мережі. Ця категорія охоплює два основні типи трансформаторів: трансформатор струму (CT), який знижує високий первинний струм до стандартизованого вторинного сигналу для реле захисту та комерційних лічильників; та трансформатор напруги (VT), який знижує високу первинну напругу до безпечної та вимірювальної вторинної напруги для лічильників, виявлення замикань на землю та схем захисту на основі реле. Обидва типи трансформаторів виготовляються та проходять типові випробування відповідно до міжнародних стандартів IEC та GB, що забезпечує сумісність кожного трансформатора з поширеними середньонапруженими розподільними щитами та системами захисту у енергетичних підстанціях, системах підключення сонячних ферм до мережі та промислових системах розподілу електроенергії по всьому світі.

З технічної точки зору ключовими параметрами вибору будь-якого вимірювального трансформатора є клас напруги, клас точності, номінальне навантаження та тип ізоляції. Ці параметри не є взаємозамінними: недостатній клас точності може призвести до неправильної роботи реле захисту під час аварійної події, а неправильний вибір ізоляції для конкретного середовища експлуатації спричиняє прискорене діелектричне старіння трансформатора, яке може залишатися непомітним до моменту виникнення аварії в експлуатації. Покупці, які надають перевагу ціні одиниці замість відповідності специфікації трансформатора, іноді виявляють під час введення в експлуатацію, що розрив у специфікації вимагає витрат на усунення дефектів, значно більших за ту різницю в ціні, яку вони намагалися оптимізувати. Рішення щодо закупівлі трансформаторів ґрунтуються на технічних специфікаціях, а не лише на перевагах до певного бренду.

Ключові характеристики трансформаторів

Напруговий трансформатор зовнішнього виконання JDZ(X)W-33 — це епоксидний литий трансформатор, призначений для зовнішніх установок на 33 кВ, у тому числі для зовнішніх підстанцій, комутаційних розподільних пристроїв сонячних електростанцій та розподільних мереж 33 кВ у відкритих середовищах. Цей напруговий трансформатор використовує циклоаліфатичне епоксидне інкапсулювання, що забезпечує стійкість до УФ-випромінювання, солоного туману, вологості та промислового забруднення — тому його можна застосовувати в прибережних зонах та тропічних кліматах з високою вологістю, де стандартні марки епоксиду демонструють поверхневу деградацію вже через кілька років після введення в експлуатацію. Трансформатор доступний у варіантах з одним або трьома обмотками й забезпечує класи точності для вимірювання 0.2 та 0.5, а також вихід класу захисту 6P, що дозволяє одночасно виконувати комерційне облікове вимірювання та релейний захист за допомогою одного корпусу трансформатора.

Моделі внутрішніх струмових трансформаторів LZZBJ9-11 та LZZBJ9-33 — це епоксидні литі одиниці, призначені для внутрішнього використання в середньонапружених мережах 11 кВ і 33 кВ, зокрема у підстанціях енергопостачальників, промислових розподільних приміщеннях середньої напруги та будівлях підвищувальних підстанцій сонячних електростанцій. Цей тип струмового трансформатора використовує повністю герметичну, самозагасаючу епоксидну ізоляцію, що забезпечує стійкість до вологості, накопичення пилу та конденсації в приміщеннях комутаційних пристроїв без постійного клімат-контролю. Кожен струмовий трансформатор підтримує класи точності 0.2S і 0.5 для обліку електроенергії, а також клас захисту 10P; наявні двоядерні й триякерні конфігурації, які дозволяють одному корпусу трансформатора одночасно живити як комерційний лічильник, так і реле захисту незалежно одне від одного — важлива особливість для виробників шаф, які інтегрують облікові й захисні кола в обмеженому за розмірами відсіку трансформатора.

• Класи напруги: діапазон вимірювальних трансформаторів 11 кВ і 33 кВ
• Точність струмового трансформатора: 0.2S, 0.5 (для обліку); 10P (для захисту)
• Точність трансформатора напруги: 0.2, 0.5 (для обліку); 6P (для захисту)
• Ізоляція трансформатора: епоксидна лиття (для внутрішнього використання); циклоаліфатична епоксидна лиття (для зовнішнього використання)
• Конфігурації осердя: струмовий трансформатор з одним, двома або трьома осердями; трансформатор напруги з одним або трьома обмотками
• Стандарти: міжнародні стандарти IEC та GB для кожного типу трансформатора

Поширені сфери застосування трансформаторів

Вимірювальні трансформатори цієї категорії використовуються в широкому спектрі застосувань у середньонапружених електричних інфраструктурах. Основною сферою застосування є розподільні підстанції комунальних підприємств, де в кожному фідерному відсіку та на кожній секції шин встановлюються струмовий і напруги трансформатори для забезпечення вхідних сигналів вимірювання та захисту систем автоматизації підстанцій та розрахунків за спожиту електроенергію. Промислове електропостачання — зокрема на заводах з виробництва, гірничодобувних об’єктах та об’єктах процесних галузей промисловості з середньонапруженим вхідним живленням — використовує вимірювальні трансформатори у вхідному вимикачевому відсіку для обліку й захисту від аварійних ситуацій.

Проекти відновлюваних джерел енергії, зокрема сонячні фотоелектричні ферми, стали значним сегментом застосування вимірювальних трансформаторів напруги на 33 кВ. Розподільні пристрої для підключення сонячних ферм до мережі потребують блоків вимірювальних трансформаторів напруги, придатних для зовнішнього розташування й стійких до повного зовнішнього впливу протягом сезонних циклів вологості, а також із стабільністю до ультрафіолетового випромінювання, що відповідає терміну експлуатації об’єкта — 20–25 років. Циклоаліфатичне епоксидне герметизування зовнішнього вимірювального трансформатора напруги серії JDZ(X)W-33 задовольняє цю вимогу. Проходження типових випробувань за стандартом IEC є необхідною початковою умовою для будь-якого трансформатора, але не гарантією його довготривалої надійності в прибережних умовах або за високого рівня УФ-випромінювання — розрив, як правило, стає помітним, коли рівні навколишньої вологості та УФ-впливу відрізняються від припущень, закладених у протоколі випробувань.

Виробники панелей та інтегратори систем, які збирають панелі розподільних пристроїв середньої напруги, використовують блоки струмових і напругових трансформаторів, поставлених у вигляді узгоджених комплектів разом із панелями розподільних пристроїв, що спрощує інтеграцію вторинних кіл. На етапі збирання панелі перевіряються узгодженість класів точності, розрахунок навантаження та сумісність із реле, що зменшує ризик неправильної роботи захисних пристроїв після введення в експлуатацію через неузгодженість класу точності струмового трансформатора з навантаженням під’єднаного реле.

Як вибрати правильний трансформатор

Вибір правильного вимірювального трансформатора для застосування у мережі середньої напруги передбачає послідовне прийняття ряду рішень. Виконання цих кроків у правильному порядку забезпечує отримання специфікації трансформатора, яка є як технічно коректною, так і відповідною умовам його встановлення.

Крок 1 — Підтвердити клас напруги трансформатора. Одиниці струмових і напругових трансформаторів класифікуються за максимальною системною напругою. Для систем з номінальною напругою 11 кВ підходить трансформатор класу 11 кВ. Для систем з напругою 33 кВ потрібен трансформатор, розрахований на 33 кВ. Перевірте фактичну максимальну робочу напругу порівняно з максимальною розрахунковою напругою трансформатора — а не лише з його номінальною класифікацією.

Крок 2 — Визначте клас точності трансформатора залежно від призначення. Для комерційного обліку електроенергії потрібен струмовий трансформатор класу 0.2 або 0.2S. У захисних застосуваннях використовують струмові трансформатори класу 10P і напругові трансформатори класу 6P, що визначають поведінку при аварійних струмах, а не точність обліку. Якщо один і той самий корпус трансформатора має живити як реле обліку, так і реле захисту, потрібна двоядерна або триякерна конструкція. Розділення виходу однокерового трансформатора між двома колами погіршує роботу обох функцій.

Крок 3 — Виберіть тип ізоляції трансформатора з урахуванням умов встановлення. Внутрішні блоки інструментальних трансформаторів у контрольованих середовищах використовують стандартний самозагасаючий епоксид. Для зовнішніх установок трансформаторів або внутрішніх установок без клімат-контролю в тропічних чи прибережних середовищах потрібна епоксидна інкапсуляція класу «для зовнішнього використання» на основі циклоаліфатичних сполук. Номінальний струм, вказаний на табличці трансформатора, розрахований за припущення про стандартну температуру навколишнього середовища — зазвичай 40 °C за стандартом IEC. У кліматах, де температура навколишнього середовища регулярно перевищує цей показник — що поширено в Єгипті, Кенії, Індонезії та екваторіальних регіонах — перед остаточним визначенням коефіцієнта струму слід уточнити відповідний коефіцієнт зниження навантаження в технічному описі трансформатора.

Крок 4 — Перевірка навантаження та коефіцієнта трансформації трансформатора. Навантаження на поточний або напруговий трансформатор визначає максимальне вторинне навантаження, яке можна підключити. Якщо навантаження на трансформатор нижче фактичного навантаження реле й лічильників у вторинному колі, це призводить до падіння напруги на вторинній стороні й зниження точності вимірювань. Вказуйте навантаження на трансформатор після завершення проектування вторинного кола, а не раніше — це обмеження діє незалежно від того, відповідає чи ні трансформатор заявленому класу точності, вказаному на його табличці.

Чому специфікація трансформатора має значення для міжнародних покупців

Закупівля вимірювальних трансформаторів для міжнародних проектів передбачає етап перевірки відповідності, який часто недооцінюють на стадії технічного завдання. Відповідність стандартам МЕК є обов’язковою вихідною точкою для будь-якого трансформатора, але вона не забезпечує уніфікованого прийняття на ринках усіх країн-одержувачів. Росія (ГОСТ), Бразилія (ABNT/INMETRO) та Індонезія (SNI) мають власні національні вимоги щодо сертифікації окрім вимог МЕК, а документація, необхідна для підтвердження відповідності, відрізняється залежно від ринку. Покупці, які імпортують трансформатори для проектів у цих країнах, повинні підтвердити діючі вимоги щодо сертифікації з технічним керівником проекту або місцевим оператором електромережі до розміщення замовлення.

Рішення щодо закупівлі поточних трансформаторів і трансформаторів напруги значною мірою залежать від номінальних параметрів, даних типових випробувань, сумісності класу точності з підключеною системою захисту та здатності постачальника надавати повну документацію для перевірки проектних пропозицій. Для покупців, які закуповують продукцію у встановленого експортного виробника з досвідом міжрегіональних поставок у Південно-Східну Азію, Східну Європу, Південну Америку, Близький Схід та Африку, шляхи відповідності документації для кожного типу трансформатора зазвичай передбачуваніші — звіти про типові випробування, сертифікати калібрування та формати документації на трансформатори відомі ще до розміщення замовлення. Це особливо важливо на етапі подання проекту, коли помилка у специфікації або прогалина в документації запропонованого трансформатора призводить до затримок графіка та додаткових витрат, які суттєво перевищують економію, що спонукала до первинного включення товару до короткого списку.