Ghid pentru transformatoare de medie tensiune

 

 

Transformatoarele de medie tensiune sunt componente fundamentale ale infrastructurii electrice moderne. în timp cetransformatoare de înaltă tensiunesunt utilizate în principal pentru transportul de energie în vrac pe distanțe lungi-creșterea puterii generatorului pentru a minimiza pierderile de linie-transformatoarele de medie tensiune funcționează în cadrul rețelei de distribuție, transformând energia electrică de la un nivel de tensiune la altul în intervalul mediu. Acest lucru permite livrarea sigură și eficientă a energiei în sistemele industriale, comerciale și de utilități. Înțelegerea caracteristicilor, tipurilor și criteriilor de selecție ale transformatoarelor de medie tensiune este, prin urmare, esențială pentru ingineri, managerii de instalații și profesioniștii în achiziții implicați în proiectarea și întreținerea sistemului electric.

 

 

1.1 Definiție

Un transformator de medie tensiune este un dispozitiv electric care convertește energia electrică între nivelurile de tensiune medie-de obicei, tensiunea de distribuție de intrare-și tensiuni inferioare potrivite pentru aplicațiile de utilizare finală-. În termeni practici [i], un transformator de medie tensiune primește putere la tensiuni cuprinse între aproximativ2,4 kV până la 69 kVși o reduce la tensiuni de utilizare, cum ar fi 480 V, 208 V sau alte niveluri cerute de sarcină.

Limitele exacte de tensiune variază ușor în funcție de standardul pe care îl consultați. Potrivit ANSI (American National Standards Institute), transformatoarele de medie tensiune pot gestiona tensiuni de la2,4 kV până la 69 kV. IEEE definește sistemele de medie tensiune din Statele Unite ca fiind de obicei cuprinse între5 kV până la 35 kVpentru majoritatea aplicațiilor de distribuție, cu echipamente clasificate în mod obișnuit la 5 kV sau 15 kV. În Europa, standardul EN 50588-1 definește transformatoarele de putere medie ca fiind acelea cu cea mai mare tensiune pentru echipamente mai mare de 1,1 kV, dar care nu depășește 36 kV.

 

1.2 Rolul în sistemul de distribuție a energiei

Pentru a înțelege unde se potrivesc transformatoarele de medie tensiune, vă ajută să vă imaginați ierarhia mai largă de distribuție a energiei:

Generare → Transmisie:Centralele electrice generează electricitate la tensiuni relativ scăzute, care sunt apoi crescute la tensiuni înalte sau foarte{0}}înalte (115 kV până la 765 kV) pentru o transmisie eficientă pe distanțe lungi-.

Transmisie → Distribuție:La substații, tensiunile înalte sunt reduse la tensiuni medii (de obicei 5 kV până la 35 kV) pentru distribuție prin surse de alimentare primare.

Distributie → Client:Transformatoarele de medie tensiune asigură transformarea finală a tensiunii, reducând tensiunea de distribuție la niveluri de utilizare (de exemplu, 480 V, 240 V, 120 V) pentru clienții finali-.

În multe cazuri, o utilitate furnizează energie unei instalații la tensiune medie, iar instalația deține și operează propriul transformator de medie tensiune pentru a coborî la tensiune joasă. Acest aranjament permite instalației să profite de costurile mai mici ale energiei asociate cu serviciul de medie tensiune și oferă proprietarului un control mai mare asupra calității energiei.

1.3 Standarde cheie și conformitate

Transformatoarele de medie tensiune sunt fabricate în conformitate cu o varietate de standarde industriale, în special de la IEEE și IEC. În Statele Unite, caracteristicile și funcționalitatea majorității transformatoarelor de distribuție sunt incluseStandardul IEEE C57.12.00(Cerințe generale standard pentru transformatoarele de distribuție, putere și reglare cu lichid-immerse). Cu toate acestea, multe alte standarde se aplică unor tipuri și aplicații specifice de transformatoare:

• IEEE C57.12.01:Cerințe generale standard pentru distribuția de tip uscat și transformatoarele de putere
• IEEE C57.12.34:Cerințe pentru transformatoare de distribuție trifazate, cu-montate,-compartimentale, cu auto-răcire
• IEEE C57.12.28/29:Integritatea carcasei echipamentului montat pe Pad-
• IEC 60076:Serii standard internaționale pentru transformatoare de putere, inclusiv transformatoare de putere medie
• NEMA TP-1:Ghid pentru determinarea eficienței energetice pentru transformatoarele de distribuție
• DOE 10 CFR Partea 431:Standardele de eficiență energetică ale Departamentului SUA pentru transformatoarele de distribuție

Pentru instalațiile din Statele Unite, conformitatea cuCodul electric național (NFPA 70)este de asemenea obligatorie. În Canada,Codul electric canadian (CEC)se aplică.

 

 

 

Nu toate transformatoarele de medie tensiune sunt create egale. Alegerea tipului de transformator are implicații profunde asupra costurilor, siguranței, cerințelor de instalare și-fiabilitatea pe termen lung.

 

2.1 Tip lichid-imersat vs. uscat-

Aceasta este cea mai fundamentală distincție între transformatoarele de medie tensiune.

Schimburile-între aceste două familii sunt substanțiale:

Atribut	Lichid-Imersat	Tip uscat-
Risc de incendiu	Mai mare-necesită protecție împotriva incendiilor pentru utilizare în interior	Scăzut-potrivit pentru instalare în interior
Eficiența răcirii	Excelent (uleiul conduce bine căldura)	Moderat (se bazează pe circulația aerului)
Întreţinere	Este necesară testarea periodică a uleiului și filtrarea	Întreținere redusă
Speranța de viață	30-40 de ani tipic	20-30 de ani tipic
Aplicații tipice	Substații exterioare, distribuție utilități	Instalatii interioare, cladiri comerciale
Costul initial	În general, mai mic pentru aceeași evaluare	În general, mai mare pentru aceeași evaluare
Risc de mediu	Scurgerile de ulei pot contamina solul	Fără lichid, fără risc de scurgere

 

2.2 Transformatoare de substație

2.3 Transformatoare montate pe Pad-

2.4 Transformatoare montate pe stâlp-

2.5 Transformatoare din rășină turnată

 

 

 

Construcția fizică a miezului unui transformator determină eficiența, pierderile și caracteristicile de performanță ale acestuia.

3.1 Materiale de bază

Miezul servește ca cale magnetică pentru transferul de energie între înfășurările primare și secundare. Proprietățile sale de material influențează în mod direct pierderile fără-sarcină (pierderile miezului), eficiența și creșterea temperaturii.

Oțel siliciu orientat-granulelor (GOSS)rămâne cel mai utilizat material de bază pentru transformatoarele de medie tensiune. Oferă permeabilitate magnetică ridicată și pierderi reduse de curent turbionar. GOSS este proiectat cu o orientare preferată a granulelor care aliniază domeniile magnetice cu direcția fluxului magnetic, maximizând eficiența.

Aliaje metalice amorfeau apărut ca o alternativă pentru transformatoarele de distribuție{0}}energetice eficiente. Aceste materiale oferă pierderi ultra-de fier-de obicei cu 70% până la 80% mai mici decât oțelul siliconic convențional-dar la un cost de material mai mare. Sunt deosebit de atractive pentru transformatoarele care funcționează la sarcini mici pentru perioade lungi de timp.

Aliaje magnetice moi nanocristalineprezintă proprietăți magnetice excelente la frecvențe înalte și sunt utilizate în principal în transformatoare electronice sau cu destinații speciale-, mai degrabă decât în ​​unitățile de distribuție convenționale de 50/60 Hz.

 

 

 

Selectarea transformatorului potrivit începe cu înțelegerea evaluărilor sale fundamentale.

4.1 Tensiuni nominale

Fiecare transformator de medie tensiune are două tensiuni nominale critice: tensiunea primară (partea de intrare) și tensiunea secundară (partea de ieșire). De exemplu, un transformator de 13,8 kV / 480 V primește 13,8 kV pe partea primară și furnizează 480 V pe partea secundară.

Transformatoarele au, de asemenea, un nivel de impuls de bază (BIL), care reprezintă tensiunea de vârf pe care o poate suporta izolația în timpul unei lovituri de trăsnet sau a unei supratensiuni de comutare. Pentru transformatoarele de medie tensiune, valorile BIL variază de la 60 kV la 150 kV sau mai mult, în funcție de clasa de tensiune și aplicație.

Valori nominale de 4,2 kVA

Valoarea kVA (kilovolt-amperi) a unui transformator indică capacitatea sa aparentă de putere-cât de mult curent poate transporta fără supraîncălzire. Dimensiunile standard kVA ale transformatorului de medie tensiune trifazat includ:30, 45, 75, 112,5, 150, 225, 300, 500, 750, 1.000, 1.500, 2.000 și 2.500 kVA.

Alegerea valorii kVA corecte este critică. Un transformator care este subdimensionat se va supraîncălzi, reducând durata de viață a izolației și poate cauza defecțiuni premature. Un transformator supradimensionat crește costul inițial și poate funcționa ineficient la sarcini ușoare, deoarece pierderile de miez există indiferent de sarcină.

4.3 Creșterea temperaturii și clasele de izolare

Transformatoarele sunt enumerate cu o valoare nominală de creștere a temperaturii-de obicei 80 de grade , 115 de grade sau 150 de grade -, care indică cât de mult va crește temperatura transformatorului peste temperatura ambiantă la sarcină maximă. Un transformator cu o creștere de 80 de grade funcționează semnificativ mai rece decât unul evaluat pentru o creștere de 150 de grade, ceea ce se poate traduce la o durată de viață mai lungă a izolației și o eficiență mai bună, dar și la un cost inițial mai mare.

Clasele de izolație (Clasa A la 105 grade, Clasa B la 130 grade, Clasa F la 155 grade, Clasa H la 180 grade) definesc temperatura maximă de funcționare pe care o pot rezista materialele de izolație fără degradare semnificativă.

 

 

 

Modul în care sunt conectate înfășurările unui transformator determină performanța acestuia cu sarcini dezechilibrate, armonice și defecțiuni la pământ.

5.1 Tipuri de conexiune de bază

Sunt trei fundamentaleconexiune de înfăşurarescheme:

Conexiune stea (Wye) (Y):Un capăt al fiecărei înfășurări de fază este conectat împreună la un punct comun (neutrul). O conexiune în stea oferă un punct neutru care poate fi împământat.

Conexiune delta (D):Fazele sunt conectate într-o buclă închisă, fără punct neutru. Conexiunile Delta sunt echilibrate în mod inerent și oferă o cale pentru curenții de secvență zero-.

Conexiune în zig-zag (Z):O conexiune specializată utilizată în principal pentru împământarea transformatoarelor sau transformatoarelor cu puteri mai mici. Conexiunile în zig-zag sunt utilizate de obicei numai pe partea secundară.

 

5.2 Notarea grupului vectorial

Grupul vectorial al unui transformator descrie configurația înfășurării și relația de fază dintre tensiunile primare și secundare. Notația urmează un format standard:

Prima literă (majusculă) indică conexiunea înfășurării primare: D pentru delta, Y pentru stea, Z pentru zigzag.

A doua literă (minuscule) indică conexiunea înfășurării secundare.

Un „n” indică faptul că punctul neutru este scos în evidență.

Numărul indică deplasarea de fază în notația ceas-oră (înmulțiți cu 30 de grade pentru a obține grade de întârziere).

5.3 Compararea Dyn11 și Yyn0

Două grupuri de vectori domină aplicațiile de distribuție:Dyn11şiYyn0.

Dyn11prezintă primar-conectat în delta (D) și stea-secundar conectat cu neutru (yn), cu o deplasare de fază de 330 de grade (11 pe ceas). Primarul delta oferă o cale de circulație pentru curenții de secvență zero-și captează armonicile triple (a 3-a, a 9-a etc.), împiedicându-le să se reflecte înapoi în rețeaua de alimentare. Dyn11 gestionează, de asemenea, sarcinile dezechilibrate excepțional de bine, ceea ce îl face alegerea preferată pentru sistemele moderne de distribuție cu sarcini ne-liniare, cum ar fi computere, iluminare cu LED și unități de frecvență variabilă.

Yyn0prezintă stea-primar conectat (Y) și stea-secundar conectat cu neutru (yn), cu deplasare de fază zero. Steaua primară nu are o cale de întoarcere pentru curenții de secvență zero-. În consecință, pe tensiunea primară pot apărea armonici triple, iar sarcinile dezechilibrate pot provoca schimbarea neutrului, ducând la dezechilibre ale tensiunii de fază. Yyn0 este în general limitat la aplicații cu conținut minim de armonici și sarcini echilibrate. Există o constrângere suplimentară: în transformatoarele Yyn0, curentul liniei neutre nu trebuie să depășească 25% din curentul nominal al înfășurării secundare, în timp ce Dyn11 poate gestiona până la 75%.

Pe scurt, pentru cele mai multe aplicații moderne-în special pentru cele care implică sarcini ne-liniare, centre de date, fabrici industriale sau orice unitate cu sarcini monofazate semnificative{-Dyn11 este grupul de vectori ales.

 

Dimensionarea corectă a unui transformator este una dintre cele mai importante decizii în proiectarea sistemului de alimentare. Greșelile în această etapă pot duce la ani de ineficiență sau eșec prematur.

6.1 Procedura de dimensionare pas-cu-

Pasul 1: Calculați puterea totală a sarcinii.Alcătuiește un inventar al tuturor sarcinilor conectate în aval de transformatorul-motoarelor, iluminatului, HVAC, echipamentelor de birou și utilajelor de producție.

Pasul 2: Aplicați factorii de simultaneitate.Nu toate sarcinile funcționează la capacitate maximă simultan. Un factor de diversitate (de obicei de la 0,7 la 0,9) explică această realitate.

Pasul 3: Luați în considerare curenții de pornire a motorului.Sarcinile inductive, cum ar fi motoarele, consumă de 3 până la 7 ori curentul lor normal de funcționare în timpul pornirii. Transformatorul trebuie să aibă o capacitate suficientă pentru a face față acestor curenți de pornire fără cădere excesivă de tensiune.

Pasul 4: Aplicați o marjă de siguranță.Adăugați 20% până la 30% capacitate suplimentară pentru a face față fluctuațiilor de încărcare și extinderii viitoare.

Pasul 5: Calculați capacitatea transformatorului.Utilizați formula:

Capacitatea transformatorului (kVA)=Puterea totală a sarcinii (kW) ÷ Factorul de putere × Marja de siguranță

Factorii de putere tipici variază de la 0,8 la 0,95 pentru majoritatea sarcinilor industriale și comerciale.

Pasul 6: Selectați următoarea dimensiune standard.Rotunjiți la cea mai apropiată valoare kVA standard din lista din secțiunea 4.2.

 

6.2 Considerații de mediu și de aplicare

Calculul dimensiunii este doar începutul. Mai mulți alți factori vor influența selecția finală:

• Medii cu temperaturi ridicate:Pentru instalații la temperaturi ambientale ridicate sau peste 1.000 de metri altitudine, reduceți capacitatea nominală cu 5% până la 20% din cauza eficienței scăzute de răcire și izolație.
• Conținut armonic:Sistemele cu sarcini ne-liniare substanțiale (unități de frecvență variabilă, sisteme UPS, iluminare LED, computere) pot necesita un transformator cu unEvaluarea factorului K-pentru a gestiona încălzirea armonică fără derating.
• Mediu de instalare:Transformatoarele de tip uscat-sunt în general preferate pentru instalațiile interioare unde siguranța la incendiu reprezintă o problemă. Unitățile-imerse în lichide sunt mai rentabile-pentru instalațiile exterioare cu spațiu și izolare adecvate.
• Sarcini de soc:Pentru sarcini precum sudori sau compresoare care impun solicitări bruște, mari de curent, creșteți capacitatea cu 10% până la 30%.

 

6.3 Standarde de eficiență și energie

Eficiență energeticăa devenit o considerație din ce în ce mai importantă în selecția transformatoarelor, determinată atât de costurile de operare, cât și de cerințele de reglementare.

În Statele Unite ale Americii,Departamentul de Energie (DOE)au stabilit standarde obligatorii de eficiență pentru transformatoarele de distribuție, în vigoare la 1 ianuarie 2016, în conformitate cu 10 CFR Part 431. Aceste standarde, care se aplică oricărui transformator de distribuție fabricat la sau după această dată și vândut în orice stat din SUA, se bazează pe eficiența măsurată la35% sarcină-reflectând cercetările care arată că majoritatea transformatoarelor de distribuție funcționează în medie la aproximativ 35% din capacitatea nominală.

Pentru aplicații care necesită cea mai mare eficiență,NEMA Premiumtransformatoarele de eficiență oferă pierderi cu aproximativ 30% mai mici decât cerințele DOE 2016. În timp ce prima de cost inițială poate fi semnificativă, perioada de amortizare prin pierderi reduse de energie este adesea atractivă pentru transformatoarele încărcate continuu.

 

6.4 Impedanță

Impedanța transformatorului(exprimat ca procent) determină cât de mult limitează transformatorul curentul de defect și cât de multă cădere de tensiune are loc sub sarcină. Transformatoarele de distribuție standard au de obicei impedanțe cuprinse între 2% și 8%. O impedanță mai mare reduce curentul de defect și protejează echipamentul din aval, dar crește căderea de tensiune.

 

 

 

Instalarea corectă este esențială pentru siguranța, performanța și longevitatea transformatorului. Instalarea care nu respectă cerințele codului poate duce la supraîncălzire, pericole electrice, defecțiuni ale inspecției și potențiale răspunderi legale.

7.1 Spațiu liber și spațiu de lucru

Codul electric național (NEC) necesită spațiu de lucru adecvat în jurul echipamentului electric pentru a permite operarea, întreținerea și inspecția gata și sigură. Cerințele cheie includ:

• Înălțimea minimă liberă a spațiului de lucru:2,0 m (6,5 ft)
• Lățimea minimă a spațiului de lucru liber:914 mm (3 ft)
• Distanța față:Minim 3 picioare (0,9 m) în fața carcasei transformatorului pentru inspecție și întreținere
• Spațiu de ventilație:De obicei, 150 până la 300 mm (6 până la 12 inchi) în jurul suprafețelor ventilate pentru transformatoare de tip uscat-pentru a permite fluxul de aer nestingherit

Pentru transformatoarele montate pe suport-, cerințele specifice de spațiu liber depind de instalare. NEC nu prescrie întotdeauna degajări la stânga, la dreapta și la spate în termeni explici, dar trebuie respectate codurile locale și instrucțiunile producătorului. FM Global, de exemplu, necesită 25 de picioare între transformatoarele umplute cu ulei mineral-, deși această cerință scade la zero pentru transformatoarele care utilizează fluide mai puțin-inflamabile.

7.2 Separarea compartimentelor

Pentru instalațiile de medie tensiune, compartimentele de medie și joasă tensiune trebuie separate cu o barieră de oțel care extinde pe toată înălțimea și adâncimea compartimentelor. Ambele compartimente trebuie să fie construite din tablă de oțel care să îndeplinească cerințele ANSI.

7.3 Împământare

Împământarea adecvată este esențială pentru siguranță și protecția echipamentului. Rezistența de împământare ar trebui de obicei menținută laMai mic sau egal cu 10 ohmi. Neutrul transformatorului (dacă este prezent) trebuie să fie împământat corespunzător în conformitate cu proiectarea sistemului și codurile aplicabile. Cerințele de împământare sunt detaliate în articolul 250 NEC.

7.4 Protecția împotriva incendiilor

Pentru transformatoarele cu ulei-instalate în interior sau în apropierea clădirilor, pot fi necesare măsuri de protecție împotriva incendiilor. Acestea pot include:

• Pereți sau bariere protejate{0}}la foc
• Sisteme automate de stingere a incendiilor
• Reținerea petrolului (bazine de reținere a scurgerilor sau gropi-de reținere a petrolului)
• Sisteme automate de inundare a apei pentru instalații mai mari

Tipul de fluid utilizat în transformator afectează și cerințele de protecție împotriva incendiilor. Transformatoarele umplute cu fluide mai puțin-inflamabile sau biodegradabile se pot califica pentru distanțe reduse și măsuri simplificate de protecție împotriva incendiilor.

 

 

 

Protejarea unui transformator de medie tensiune necesită o abordare coordonată care să abordeze atât defecțiunile interne, cât și perturbațiile externe ale sistemului.

8.1 Protecție la supracurent

Cerințele NEC pentru protecția la supracurent a transformatorului depind de impedanța transformatorului. Pentru transformatoarele cu impedanță de 6% sau mai puțin, NEC necesită atât protecție primară, cât și secundară. Siguranța primară nu trebuie să depășească 300% din curentul de sarcină completă primar (FLA), iar dispozitivul secundar de supracurent la 480 V nu trebuie să depășească 125% din FLA secundar.

8.2 Siguranțe și întreruptoare

Alegerea între siguranțe și întreruptoare pentru protecția transformatorului implică compromisuri{0}}:

În multe rețele de distribuție, se utilizează o abordare combinată: siguranțe pe partea primară pentru protecția la scurt-circuit, combinate cu un întrerupător principal de joasă-tensiune care oferă protecție la suprasarcină.

 

 

 

 

 

Chiar și cel mai fiabil transformator necesită întreținere regulată pentru a-și atinge durata de viață completă. Un program de întreținere bine conceput-poate prelungi durata de viață a transformatorului de la obișnuit 20–30 de ani la 40 de ani sau mai mult.

9.1 Întreținere predictivă

Întreținerea predictivă utilizează instrumente de diagnosticare pentru a identifica problemele potențiale înainte ca acestea să ducă la defecțiuni.

• Analiza gazelor dizolvate (DGA):Cel mai puternic instrument pentru evaluarea stării de sănătate a transformatoarelor-immerse în ulei. Prin analizarea gazelor dizolvate în uleiul izolator-hidrogen, metan, acetilenă, etilenă-tehnicienii pot detecta probleme precum supraîncălzirea, formarea arcului electric și defectarea izolației. DGA obișnuit oferă avertizare timpurie despre defecțiunile în curs de dezvoltare și ajută la prioritizarea activităților de întreținere.
• Termografie în infraroșu (scanare IR):Imaginile termice detectează punctele fierbinți care indică conexiuni slăbite, îmbinări cu rezistență ridicată-, supraîncărcare sau izolație defectuoasă. Pentru transformatoarele de tip compartiment-, IR poate detecta uneori încălzirea anormală a contactelor degradate sau alte defecțiuni care provoacă creșterea temperaturii pe suprafețele externe.
• Monitorizare descărcare parțială (PD):Descărcările parțiale sunt indicatori timpurii ai deteriorării izolației. Monitorizarea PD utilizează senzori pentru a detecta descărcările electrice care apar în sistemul de izolație al transformatorului înainte ca acestea să devină defecțiuni complete.

9.2 Întreținere preventivă

Întreținerea preventivă urmează un program fix pentru a aborda uzura normală.

• Prelevare și testare regulată de ulei:Testele de tensiune de avarie măsoară rezistența de izolare a uleiului; BDV scăzut indică contaminare sau umiditate. Conținutul de umiditate trebuie măsurat folosind titrarea Karl Fischer și menținut în limite acceptabile.
• Inspecția bucșei:Inspecție vizuală pentru fisuri, acumulare de murdărie și deteriorare. Testele de capacitate și tan delta evaluează starea izolației bucșei.
• Întreținerea comutatorului de robinete:Pentru transformatoarele cu comutatoare de reglaj în sarcină-(OLTC), nivelul uleiului trebuie verificat, contactele inspectate pentru depuneri de carbon și curățate și uleiul înlocuit dacă este contaminat.
• Verificarea etanșeității și detectarea scurgerilor:Scurgerile de ulei trebuie identificate și reparate prompt pentru a menține integritatea izolației și pentru a preveni contaminarea mediului.

9.3 Frecvențele de inspecție

În timp ce frecvențele specifice depind de criticitatea transformatorului și de mediul de operare, liniile directoare generale includ:

• Inspecții vizuale:Lunar până la trimestru, concentrându-se pe nivelurile de ulei, scurgeri, zgomot neobișnuit și starea generală
• Termografie în infraroșu:Anual, sau mai frecvent pentru transformatoarele critice
• Prelevare de probe de ulei și DGA:Anual pentru instalații standard; semi-anual pentru transformatoarele critice sau cu încărcare puternică
• Testare electrică (rezistența de izolație, raportul de spire, rezistența înfășurării):La fiecare 2 până la 5 ani
• Revizuire cuprinzătoare:La fiecare 10 până la 15 ani pentru transformatoarele mari de putere

 

 

 

Transformatoarele de medie tensiune servesc unei game remarcabil de diverse de aplicații.

10.1 Instalații industriale

În fabricile și fabricile de producție, transformatoarele de medie tensiune furnizează energie motoarelor mari, mașinilor și echipamentelor care necesită niveluri mai mari de tensiune pentru performanțe optime. Industrii precum industria auto, prelucrarea chimică, minerit și producția de oțel operează în mod obișnuit propriile sisteme de distribuție de medie tensiune, transformatoarele reducând tensiunea de utilități până la tensiunea de distribuție a instalației, iar transformatoarele suplimentare reducând în continuare la nivelurile de utilizare a mașinilor.

10.2 Clădiri comerciale

Complexele de birouri, centrele comerciale, spitalele, hotelurile și alte unități comerciale se bazează pe transformatoare de medie tensiune pentru iluminat, HVAC, lifturi și alte sarcini electrice esențiale. Clădirile comerciale mari primesc adesea serviciu primar la tensiune medie (de obicei 13,8 kV sau 4,16 kV), coborând la 480 V pentru distribuție în întreaga clădire, cu transformatoare suplimentare de joasă tensiune care deservesc sarcini de 120/208 V.

10.3 Substații de utilități

Utilitățile electrice folosesc transformatoare de medie tensiune pentru a reduce tensiunea de la liniile de transport la niveluri inferioare, potrivite pentru distribuție către clienții rezidențiali și comerciali. Aceste transformatoare-deținute de utilități formează coloana vertebrală a sistemului de distribuție.

10.4 Sisteme de energie regenerabilă

Fermele solare și eoliene încorporează transformatoare de medie tensiune pentru a conecta electricitatea generată la rețea. Pe măsură ce energia regenerabilă continuă să crească, cererea pentru transformatoare de medie tensiune proiectate special pentru aceste aplicații-inclusiv proiecte care gestionează fluxul de putere bidirecțional și fluctuațiile mari de tensiune-a crescut substanțial.

10.5 Centre de date

Centrele de date sunt printre cele mai solicitante aplicații pentru transformatoarele de medie tensiune. Acestea necesită fiabilitate extrem de ridicată (adesea redundanță N+1 sau 2N), calitate excelentă a energiei și eficiență ridicată datorită funcționării continue. Majoritatea centrelor de date folosesc servicii de medie tensiune (adesea 13,8 kV sau 15 kV) reduse la 480 V, cu transformatoare secundare care alimentează sistemele UPS și unitățile de distribuție a energiei.

10.6 Unități de asistență medicală

Spitalele și unitățile de asistență medicală folosesc transformatoare de medie tensiune pentru a alimenta mai multe tablouri de -joasă tensiune, cu transformatoare separate care deservesc ramuri critice, ramuri de siguranță a vieții și ramuri normale de alimentare pentru a se asigura că sistemele esențiale rămân operaționale în orice scenariu de defecțiune.

 

 

 

Lucrul cu transformatoare de medie tensiune necesită respectarea strictă a protocoalelor de siguranță. Aceste dispozitive transportă tensiuni înalte și prezintă pericole electrice semnificative:

• Doar personal calificatar trebui să se ocupe sau să lucreze la transformatoare de medie tensiune.
• Întotdeauna de-energizattransformatorul și verificați tensiunea zero înainte de a vă apropia.
• Împământați transformatoruldupă de-energizare și înainte de a efectua orice lucrare.
• Mențineți distanțele de apropiere adecvatepe baza nivelului de tensiune.
• Folosiți echipament individual de protecție (EIP) adecvatnominal pentru curentul de defect disponibil.
• Urmați procedurile de blocare/etichetare (LOTO).conform reglementărilor OSHA.

 

 

 

Costul total de proprietate pentru un transformator de medie tensiune depășește cu mult prețul inițial de achiziție.

Costul inițial de achizițievariază semnificativ în funcție de tip: transformatoarele de tip uscat-de obicei costă mai mult în avans decât unitățile imersate în lichid-de aceeași evaluare, în timp ce unitățile cu eficiență premium-au un preț mai mare decât modelele-standard cu eficiență.

Costuri de instalareinclude pregătirea șantierului, suportul de beton sau fundația, conexiunile electrice, împământarea, protecția împotriva incendiilor (dacă este necesar) și considerațiile privind spațiul liber pentru accesul viitor.

Pierderi de energiereprezintă cel mai semnificativ cost de exploatare curent. Nu există-pierderi de încărcare (pierderi de bază) 24 de ore pe zi, 365 de zile pe an, indiferent de sarcină. Pierderile de sarcină (pierderile de cupru) variază în funcție de pătratul curentului de sarcină. Pentru un transformator care funcționează continuu la sarcini moderate, pierderile de energie pe o durată de viață de 30-ani pot depăși cu mult prețul inițial de achiziție. Investiția într-un transformator cu eficiență mai mare cu pierderi mai mici oferă adesea profituri financiare atractive.

Costuri de întrețineredepind de tipul de transformator (lichid-imersat necesită testare regulată a uleiului, tipul uscat- necesită mai puțin), locația de instalare și criticitatea operațiunilor.

Costurile de eliminare sau reciclare la sfârșitul{0}}-duratei de viațăpot fi esențiale pentru transformatoarele cu ulei-immerse, în special pentru cele care conțin ulei contaminat sau bifenili policlorurați (PCB) în unitățile mai vechi.

 

 

 

Transformatoarele de medie tensiune sunt o tehnologie de durată-veche de peste un secol, dar care evoluează continuu pentru a răspunde noilor cerințe de eficiență, fiabilitate și performanță de mediu. Ele reprezintă legătura dintre rețeaua de transmisie de-înaltă tensiune și sistemele de-joasă tensiune care alimentează lumea noastră.

Selectarea, instalarea și întreținerea acestor transformatoare este o întreprindere multidisciplinară care necesită înțelegerea principiilor electrice, a codurilor de siguranță, a considerațiilor mecanice și a schimburilor-economice. Un transformator de medie tensiune bine-ales, instalat corespunzător și întreținut cu atenție va oferi decenii de servicii fiabile. O unitate subdimensionată, aplicată greșit sau neglijată poate deveni o sursă persistentă de probleme, crescând costurile energiei, întrerupând operațiunile și creând pericole pentru siguranță.

Indiferent dacă proiectați o nouă instalație, înlocuiți echipamente vechi sau pur și simplu căutați să înțelegeți mai bine transformatoarele din sistemul dvs. existent, principiile prezentate în acest ghid oferă un cadru pentru luarea deciziilor corecte. Acordați atenție detaliilor-tensiunile nominale, grupul de vectori, clasa de izolație, distanțe libere, programul de întreținere-și transformatorul dvs. de medie tensiune vă va răsplăti cu servicii silențioase, eficiente,-pe termen lung.