Материјали и дизајн трансформатора који се монтирају на стуб: кључна разматрања

Увод

 

 

 

Основни материјали који се користе у{0}}трансформаторима монтираним на стуб

 

Трансформатори{0}}постављени на стуб су интегрисани електрични системи дизајнирани за рад на отвореном, који се састоје од резервоара/кућишта, језгра, намотаја и изолационог система-од ​​којих је сваки кључан за електричну ефикасност, механичку чврстоћу и дугорочну-поузданост.

 

 

Уобичајени материјали који се користе

• Хладно{0}}ваљани челик:Нуди добру механичку чврстоћу и повољне цене, обично се користи у општим окружењима, али у великој мери зависи од површинске обраде како би се спречила корозија у спољашњим применама.
• Поцинковани челик:Премаз цинка значајно побољшава отпорност на корозију за дуготрајне{0}}примену на отвореном у већини надземних дистрибутивних система.
• Нерђајући челик:Пружа одличну отпорност на слани спреј, влагу и хемијску корозију, која се обично користи у приобалним или високо корозивним срединама.

 

Методе обраде површине

• Топло{0}}поцинковање: Дебео слој цинка изолује влагу и кисеоник, значајно продужавајући радни век на отвореном.
• Премаз у праху или епоксидни премаз: Формира додатни заштитни слој, додатно повећава отпорност на околину и издржљивост површине.

 

Кључна разматрања
Кључни фактори које треба узети у обзир при одабиру материјала за кућиште укључују отпорност на корозију, век трајања на отвореном и цену. Табела испод сумира перформансе различитих материјала.

 

Материјал	Отпорност на корозију	Радни век на отвореном	Укупни трошкови материјала и производње
Хладно{0}}ваљани челик	Средње	Средње	Ниско
Поцинковани челик	Високо	Високо	Средње
Нерђајући челик	Врло високо	Врло високо	Високо

 

 

Заједнички основни материјали
• Силицијумски челик{0}}оријентисан на зрно (ЦРГО):Ово је тренутно најчешће коришћени материјал језгра, који нуди стабилна магнетна својства и зреле производне процесе, погодан за различите примене.
• Језгро од аморфне легуре:Дизајниран посебно за-трансформаторе са малим губицима, значајно смањује{1}}губитке без оптерећења и побољшава-дугорочну енергетску ефикасност.

 

Како основни материјали утичу на перформансе
• Губици без{0}}оптерећења:Материјал језгра одређује хистерезу и губитке на вртложне струје трансформатора када је под напоном, али није потпуно оптерећен. Мањи магнетни губици резултирају мањом потрошњом енергије током-дуготрајног рада.
• Перформансе пораста температуре:Смањени магнетни губици смањују загревање језгра, чиме се снижава укупна радна температура и смањује термички стрес на изолациони систем.
• Дугорочна{0}}ефикасност пословања:Континуирано смањење губитака током година рада директно се претвара у ниже трошкове електричне енергије и бољу укупну ефикасност{0}}животног циклуса.

 

Типични сценарији примене
• Јавна електроенергетска мрежа:Трансформатори{0}} постављени на стуб обично користе ЦРГО језгра да би обезбедили стабилне перформансе и поуздан рад.
• Рурална дистрибуција електричне енергије:Рурални дистрибутивни системи електричне енергије обично бирају кључна решења која балансирају енергетску ефикасност, издржљивост и цену како би се прилагодили радним окружењима са значајним флуктуацијама оптерећења.
• Енергетски{0}}пројекти енергетски ефикасних трансформатора:Трансформатори{0}}постављени на стуб који користе језгра од аморфне легуре се користе да би се смањили-губици без оптерећења и испунили циљеви{2}}уштеде енергије.

 

 

Уобичајене опције намотавања
• Бакарни намотаји:Висока проводљивост, термичка стабилност и механичка чврстоћа, смањујући губитке и побољшавајући капацитет преоптерећења; супериорно расипање топлоте минимизира пораст температуре.
• Алуминијумски намотаји:Лаган и{0}}исплатив; нешто нижа проводљивост захтева веће попречне{1}} пресеке да би одговарали перформансама, уз поуздан рад који се може постићи преко ојачаних потпорних структура.

 

 

Разматрање структуралног дизајна за трансформаторе монтиране на стуб{0}}

 

Поред самих материјала, конструкцијски дизајн одређује како трансформатори постављени на стуб{0}}издрже оптерећења околине и стабилно раде током дужег периода.

 

Дизајн механичке чврстоће и оптерећења
Механичка чврстоћа и дизајн оптерећења су критична разматрања при пројектовању трансформатора{0}}на стубовима, пошто се постављају на стубове.

 

Посебни захтеви за постављање стубова
• Ограничење тежине:Укупна тежина мора да одговара носивости стуба{0}}да би се избегла деформација стуба или нестабилност темеља, што је критично за реновирање и руралне пројекте.
• Оптерећење ветром / оптерећење ледом:Резервоар за уље, расхладна ребра и спољни додаци морају бити у стању да издрже бочне силе изазване јаким ветром и додатна оптерећења изазвана нагомилавањем леда.

 

Пројектовање конструкција за подизање и инсталацију
Да би се осигурала структурална сигурност трансформатора{0}}на стубовима током подизања, транспорта и постављања стубова, конструкција за подизање и инсталацију обично захтева циљано пројектовање ојачања:
• Свеукупно заваривање:Ушице за подизање повезане са резервоаром за уље преко интегралног заваривања за равномерну расподелу напрезања, спречавајући деформацију или пуцање завара.
• Носач носивог{0}} дизајна:Завртњи{0}}високе чврстоће повезују монтажне конзоле са постољем резервоара за уље и бочним плочама за дуготрајну-стабилност вешања.
• Поклапање-центра гравитације вешања:Рационално поравнање тачака подизања са центром гравитације јединице како би се избегло нагињање и заштитила унутрашња структура.

 

Дизајн отпорности на вибрације и механичка напрезања
Трансформатори{0}} постављени на стуб су изложени спољашњем окружењу током дужег временског периода, а њихов конструкцијски дизајн мора ефикасно да се носи са различитим механичким вибрацијама и утицајима:
• Укупна конструкцијска крутост дизајна:Кроз разумну дебљину плоче резервоара за уље, распоред ребара за ојачање и структурални распоред, укупна крутост је побољшана, смањујући амплитуду вибрација узрокованих оптерећењем ветром и затезањем проводника.
• Аксијална и радијална структура за причвршћивање намотаја:Аксијалне и радијалне потпорне конструкције за ограничавање померања намотаја под електромагнетним силама кратког{0}}споја.
• Дизајн причвршћивача против{0}}олабављења:Структуре или процеси против{0}}олабављења се користе у критичним тачкама спајања како би се смањио ризик од отпуштања вијака услед дуготрајних-вибрација.

 

Термички дизајн и хлађење
Правилно одвођење топлоте и хлађење доприносе обезбеђивању стабилности у раду и продужењу радног века.

 

Методе хлађења
• ОНАН:ОНАН (Оил Натурал Аир Натурал) је најчешћи метод хлађења за трансформаторе{0}}монтиране на стубове. Уклања радну топлоту природном конвекцијом трансформаторског уља и природним ваздушним хлађењем. Овај метод има једноставну структуру, не захтева помоћну опрему, високу поузданост и ниско одржавање, идеалан је за дуготрајне-примену изнад главе/сеоске површине.
• КНАН:Исти механизам природне циркулације као ОНАН, али са изолационом течношћу високе{0}}тачке паљења. Већа отпорност на ватру и еколошка прихватљивост, погодна за урбана/густо насељена подручја или пројекте са строгим безбедносним/еколошким захтевима, смањујући пожарне и еколошке ризике.

 

Разматрања о термичком дизајну
• Прилагодљивост околине{0}при високим температурама:Систем за хлађење мора да обезбеди несметану циркулацију уља у условима високе температуре околине како би се спречило да акумулација топлоте утиче на радну стабилност.
• Пораст температуре је у складу са ИЕЦ/АНСИ стандардима:Целокупни термички дизајн мора да испуњава захтеве релевантних међународних стандарда за пораст температуре и безбедан рад да би се обезбедила{0}}дугорочна поузданост.

 

Пројектовање изолационог система
Систем изолације је кључан за обезбеђивање електричне безбедности и дуготрајне{0}}поузданости. Његов дизајн захтева разматрање електричних перформанси, термичке стабилности и прилагодљивости околини.

 

Избор изолационог уља
• Минерално уље:Поседује одлична својства електричне изолације и зрело искуство примене. Ефикасно испуњава основне захтеве за изолацијом и расипањем топлоте конвенционалних система за дистрибуцију електричне енергије, са контролисаним трошковима и зрелим системом одржавања.
• Природно естарско уље:Високо биоразградив и нуди супериорну отпорност на ватру у поређењу са минералним уљем. Погодан је за апликације које се монтирају на стуб-са високим захтевима за животну средину или ограниченим окружењима за инсталацију.

 

Систем чврсте изолације
• Уљем{0}}импрегнирана структура изолационог папира:Намотаји и језгро користе уљем-импрегниран изолациони папир за међуслојну, међу-завојну и уземљену изолацију. Ово формира стабилан композитни изолациони систем у уљу, балансирајући електричну снагу и перформансе термичког старења.
• Поклапање разреда изолационог материјала:Степен отпорности на топлоту материјала изолационог папира мора одговарати порасту температуре намотаја и методи хлађења како би се спречило смањење перформанси изолације услед локалног прегревања.

 

Изолациони размак и распоред
• Разуман дизајн електричног размака:Мора се одржавати довољна изолациона удаљеност између намотаја високог и ниског напона, намотаја и језгра, делова под напоном и резервоара за уље како би се испунили захтеви за отпорност на напон и импулсни напон.
• Равномерна расподела електричног поља:Оптимизацијом распореда намотаја и структуре изолације, области концентрације електричног поља су смањене, смањујући ризик од делимичног пражњења и побољшавајући дугорочну{0}}поузданост рада.

 

 

Стандарди безбедности и усклађености

 

Безбедност и усклађеност су основни захтеви за произвођаче{0}}трансформатора који се монтирају на стуб у дизајну производа. Пошто опрема ради у јавним просторима током дужег временског периода, њен структурални и електрични дизајн мора остати безбедан и поуздан у различитим условима окружења и оперативним сценаријима.

 

Применљиви стандарди
Генерално, следећи стандарди морају бити испуњени:
• ИЕЦ стандарди:Обезбеђивање да трансформатори постављени на стуб{0}} испуњавају захтеве за нивое изолације, ограничења пораста температуре, перформансе отпорности на напон и механичку безбедност.
• АНСИ/ИЕЕЕ стандарди:Испуњавање специфичних захтева северноамеричког тржишта у погледу нивоа напона, могућности отпорности на кратке{0}} спојеве, метода уземљења и безбедносних размака.

 

Кључне карактеристике сигурносног дизајна
• Дизајн заштите од грешке:Брзо{0}}осигурачи су конфигурисани да брзо прекину прекомерну струју, штитећи трансформатор од кратких спојева и озбиљних преоптерећења.
• Дизајн система уземљења:Поуздани терминали за уземљење су обезбеђени на резервоару и монтажној структури, омогућавајући струји квара да се брзо испразне на земљу, смањујући ризик од електричног удара и штитећи околну опрему.
• Компатибилност заштите од грома и пренапона:Компатибилан са одводницима пренапона, ефикасно решава уобичајене ударе грома и оперативне пренапонске ударе у надземним дистрибутивним системима.

 

 

Како одговарајући материјал и дизајн смањују трошкове животног циклуса

 

Одговарајући дизајн стубног трансформатора и избор материјала су кључни фактори у контроли укупних трошкова животног циклуса опреме, од инсталације и рада до одржавања.

 

 

 

Закључак

 

Кућишта{0}}отпорна на корозију, високо-језгра високе ефикасности, одговарајући материјали за намотаје и оптимизовани механички, топлотни и изолациони системи заједно одређују безбедност, поузданост и радну ефикасност опреме. Када су ови фактори дизајна у складу са стандардима ИЕЦ или АНСИ/ИЕЕЕ, трансформатори монтирани на стубове{3}}могу да постигну смањене захтеве за одржавањем, продужени радни век, ниже стопе отказа и побољшану укупну економичност животног{4}}циклуса.

За купце, избор произвођача трансформатора{0}}са снажним дизајнерским могућностима и искуством у усаглашености са стандардима је од кључног значаја за обезбеђивање дугорочно-стабилног рада и вредности улагања. СЦОТЕЦХ је искусан произвођач-трансформатора за стубове; молим теконтактирајте насза упите.