Выбор сухого трансформатора на 20 кВ требует большего, чем простое сопоставление номинальных напряжения и мощности. Координация изоляции и доступные положения ответвлений определяют, подходит ли выбранный трансформатор для вашей сети.
Для технических специалистов, оценивающих оборудование, первый вопрос — соответствуют ли наибольшее напряжение для оборудования, уровни электрической прочности и диапазон регулирования документально подтвержденным условиям эксплуатации.
Для сети с номинальным напряжением 20 кВ обычной отправной точкой на основе IEC служит класс оборудования 24 кВ с учетом фактического максимального рабочего напряжения сети.
Однако ни эта классификация, ни стандартный диапазон ответвлений ±5% сами по себе не подтверждают пригодность трансформатора. Перед утверждением коммерческого предложения проверьте применимые требования, сценарии изменения напряжения и подтверждающие результаты испытаний.
Какое напряжение должно определять требования к изоляции?
Начните с разграничения номинального напряжения системы, номинального напряжения обмотки и наибольшего напряжения для оборудования, обозначаемого Um. Эти значения имеют разное назначение и должны указываться отдельно.
Номинальное напряжение системы характеризует сеть. Номинальное напряжение обмотки задает коэффициент трансформации. Um определяет класс напряжения оборудования, используемый при выборе соответствующих требований к изоляции.
Поэтому для трансформатора с номинальным напряжением 20/0,4 кВ может потребоваться класс изоляции 24 кВ для обмотки высокого напряжения. Одного лишь коэффициента трансформации на табличке недостаточно, чтобы определить пригодность диэлектрической изоляции.
Запросите у сетевого оператора максимальное рабочее напряжение, режим заземления, ожидаемые временные перенапряжения и требования к подключению. Эти исходные данные необходимы для координации изоляции и позволяют избежать превращения предположений в технические требования.
Также определите высоту установки над уровнем моря, степень загрязнения, влажность и условия размещения в оболочке. Условия на объекте могут влиять на внешние изоляционные расстояния и охлаждение, даже если испытательные уровни обмоток остаются неизменными.
Для установок на высоте выше стандартной исходной отметки потребуйте от производителя указать применимые поправки. На предлагаемую конструкцию могут влиять как увеличенные изоляционные расстояния, так и тепловые факторы.
Какие уровни изоляции следует запросить?
Для многих технических требований на основе IEC с Um = 24 кВ типичной комбинацией для обмотки высокого напряжения являются выдерживаемое напряжение промышленной частоты 50 кВ и выдерживаемое напряжение грозового импульса 125 кВ.
Рассматривайте эти значения как отправную точку для составления технических требований. Подтвердите выбранные уровни с учетом применимой редакции IEC, требований местной энергоснабжающей организации и исследования координации изоляции для проекта.
Указывайте выдерживаемое напряжение промышленной частоты в киловольтах действующего значения, а выдерживаемое напряжение грозового импульса — в киловольтах амплитудного значения. Если это различие не указано, надежно сравнить внешне сходные данные поставщиков будет сложно.
Испытание напряжением промышленной частоты оценивает изоляцию при заданных испытательных напряжении переменного тока и длительности. Оно не означает, что допускается длительная работа при таком испытательном напряжении.
Испытание грозовым импульсом оценивает реакцию на стандартизованную импульсную форму, обычно обозначаемую как 1,2/50 микросекунд. Оно выявляет электрические воздействия, отличные от воздействий при испытании напряжением промышленной частоты.
Укажите требования к изоляции обеих обмоток и соответствующих выводов. Если привести только значение импульсного напряжения для высокого напряжения, требования к изоляции низковольтной обмотки и расположению выводов останутся недостаточно определенными для утверждения.
Потребуйте от поставщика отдельно указать требования к испытаниям приложенным напряжением, индуцированным напряжением и импульсным напряжением. Эти процедуры воздействуют на разные пути прохождения тока через изоляцию, и их нельзя считать взаимозаменяемыми.
Применяйте IEC 60076-11, устанавливающий требования к сухим трансформаторам, совместно с применимыми положениями IEC 60076-3 по диэлектрическим испытаниям. Если проект предусматривает координацию изоляции, применяйте принципы IEC 60071.
Если закупка проводится по требованиям IEEE, явно укажите соответствующие документы. Не смешивайте терминологию IEC для изоляции и требования IEEE к базовому уровню грозового импульса, не проверив их техническую эквивалентность.
Почему более высокий уровень импульсной прочности не решает вопрос оценки
Выдерживаемое напряжение трансформатора — лишь один из элементов системы защиты. На фактическое напряжение на выводах также влияют характеристики ограничителей перенапряжения, схема их установки и воздействие входящей цепи.
Оцените защитные уровни ограничителей перенапряжения с учетом длины соединительных проводников и схемы заземления. При крутом фронте перенапряжения длинные проводники могут значительно увеличить напряжение, достигающее выводов трансформатора.
Особого внимания требуют установки с кабельным питанием, поскольку коммутационные процессы и отражения волн могут создавать значительные переходные перенапряжения. Обсудите применение вакуумных выключателей с поставщиками трансформатора и коммутационного оборудования.
Если характер коммутационных операций этого требует, запросите оценку переходных процессов и рекомендации по соответствующим мерам защиты. В зависимости от результатов защита может включать ограничители перенапряжения или другие разработанные меры подавления перенапряжений.
Не повышайте уровень изоляции автоматически, пытаясь компенсировать неопределенную конструкцию защиты. Определите ожидаемые воздействия и защитные запасы, а затем выберите соответствующие значения выдерживаемого напряжения оборудования.
Для литой смоляной изоляции важны также результаты измерения частичных разрядов. Запросите установленную последовательность испытаний, предельное значение приемки, измеренные результаты и схему испытаний согласно применимому договорному стандарту.
Низкий уровень частичных разрядов служит подтверждением качества изоляции, но не заменяет импульсные испытания, соблюдение необходимых изоляционных расстояний при монтаже или координацию с системой защиты сети.
Какой диапазон ответвлений действительно требуется сети?
Определите требования к ответвлениям на основе ожидаемого диапазона напряжения первичной обмотки и допустимого диапазона напряжения вторичной обмотки. Учитывайте регулирование напряжения трансформатором и падение напряжения в отходящих линиях при реалистичных нагрузках.
Например, обмотка на 20 кВ с регулированием ±5% ступенями по 2,5% имеет пять номинальных положений ответвлений: 19, 19,5, 20, 20,5 и 21 кВ.
Если фактическое напряжение питания составляет 21 кВ, выбор ответвления с номиналом 21 кВ приблизительно восстанавливает номинальное напряжение вторичной обмотки. Это предполагает указанный коэффициент трансформации и работу без нагрузки.
И наоборот, выбор ответвления с более низким номинальным напряжением первичной обмотки при том же напряжении питания повышает напряжение вторичной обмотки. Запросите схему соединений, поскольку нумерация и маркировка ответвлений могут различаться.
Приближенно напряжение вторичной обмотки без нагрузки равно фактическому напряжению первичной обмотки, умноженному на номинальное напряжение вторичной обмотки и деленному на значение выбранного номинального напряжения ответвления первичной обмотки.
Эти примеры показывают принцип регулирования коэффициента трансформации, а не гарантированные рабочие напряжения. Напряжение вторичной обмотки под нагрузкой также зависит от сопротивления трансформатора, коэффициента мощности нагрузки и нижестоящей распределительной сети.
Смоделируйте как минимум режимы минимального напряжения питания при максимальной нагрузке, максимального напряжения питания при малой нагрузке и нормального напряжения питания при типичной нагрузке. При необходимости учтите выдачу энергии в сеть.
В установке с возобновляемыми источниками энергии при выдаче мощности в сеть возможно повышение напряжения. На заводе при пуске двигателей или сосредоточенной нагрузке на протяженных распределительных линиях возможно снижение напряжения.
Если одно фиксированное положение не подходит для всех сценариев, пересмотрите стратегию регулирования. Расширенный диапазон ответвлений полезен только в том случае, если сроки и процедуры регулирования соответствуют изменению напряжения.
Можно ли переключать ответвления под напряжением?
Во многих распределительных сухих трансформаторах регулирование ответвлений выполняется при снятом напряжении с помощью перемычек или соответствующего переключателя. Это обеспечивает гибкость при вводе в эксплуатацию, но не обеспечивает автоматическое регулирование напряжения.
Укажите, требуется ли проекту регулирование при снятом напряжении или переключатель ответвлений под нагрузкой. Не делайте вывод о возможности переключения по наличию нескольких положений ответвлений в техническом паспорте.
Для регулирования при снятом напряжении необходимо отключить все возможные источники питания, включая обратную подачу напряжения со стороны вторичной обмотки, а затем выполнить установленную процедуру обеспечения безопасности. При подключении и затяжке следуйте инструкциям производителя.
Запросите номинальную мощность и допустимый ток для каждого ответвления. Не предполагайте, что паспортная мощность одинаково применима ко всем положениям, если производитель этого не подтвердил.
Также проверьте максимальное рабочее отношение напряжения к частоте при выбранном положении. Неподходящее положение ответвления в сочетании с повышенным напряжением питания или пониженной частотой может увеличить магнитное возбуждение сердечника.
Таким образом, утвержденное положение должно одновременно обеспечивать соответствие напряжения вторичной обмотки, тока и пределов магнитного возбуждения. Один лишь расчет коэффициента трансформации не подтверждает допустимые тепловые и магнитные характеристики при эксплуатации.
Как сравнивать технические данные продукции поставщиков?
Отделяйте гарантированные значения предлагаемого трансформатора от общей информации из каталога. В описании семейства продукции могут указываться разные классы напряжения, мощности, варианты охлаждения и дополнительные принадлежности.
Для ознакомления с ассортиментом в предоставленной информации о продукции Jinshida указанраспределительный сухой трансформатор с литой смоляной изоляцией на 33 кВ, с описанием конструкции с литой смоляной изоляцией, медных обмоток, системы температурной защиты и настраиваемых электрических параметров.
Эта модель более высокого напряжения помогает определить вопросы для обсуждения с поставщиком. Указанная для нее импульсная прочность 175 кВ не определяет требования к изоляции предлагаемого трансформатора на 20 кВ.
В предоставленных данных также приведены различающиеся описания напряжения и диапазоны мощностей. Перед использованием этой информации для технической приемки запросите отдельный технический паспорт для проекта, в котором устранены эти расхождения.
Замените неоднозначное обозначение ответвлений явной таблицей, в которой указаны номинальное напряжение для каждого ответвления, шаг регулирования, положение соединений и доступная мощность. Это позволит напрямую сравнить конкурирующие предложения.
Аналогичным образом рассматривайте заявленную возможность нагрузки 120% при принудительном воздушном охлаждении как условную. Перед использованием этого значения подтвердите температуру окружающей среды, работу вентиляторов, допустимую длительность, предельное повышение температуры и гарантированную мощность.
Одни лишь названия сертификатов дают ограниченные основания для приемки. Запросите документы, подтверждающие их область действия, выдавший орган, применимые стандарты и связь с фактически предлагаемой конструкцией трансформатора.
Для классификации F1 по поведению при пожаре также требуются соответствующие подтверждающие документы. Эта классификация не отменяет требований к вентиляции и не означает, что любые условия монтажа автоматически являются допустимыми для эксплуатации.
Какие документы следует запросить до технического утверждения?
Комплект документов для утверждения должен позволять специалисту связать каждое договорное требование с гарантированным значением, чертежом, расчетом или протоколом испытаний для предлагаемого трансформатора.
- Гарантированный технический паспорт с указанием номинальных напряжений, Um, частоты, мощности, способа охлаждения, группы соединения, сопротивления, потерь и уровней электрической прочности изоляции.
- Таблица ответвлений с положениями напряжения, способом переключения, ограничениями по мощности и предлагаемым положением при вводе в эксплуатацию.
- Применимые протоколы диэлектрических испытаний и испытаний на частичные разряды с указанием классификации испытаний, критериев приемки и прослеживаемости до предлагаемой конструкции.
- Соответствующие подтверждения испытаний на нагрев, стойкость к короткому замыканию, а также экологической или пожарной классификации, если это требуется договором.
- Чертежи с указанием расстояний между выводами, конструкции оболочки, требований к вентиляции, точек заземления и доступа для технического обслуживания.
- Таблица отступлений с перечнем каждого исключения из технических требований заказа.
Отделяйте приемо-сдаточные испытания поставленных единиц от типовых и специальных испытаний, подтверждающих соответствие конструкции. До размещения заказа укажите требования к присутствию наблюдателей и проведению дополнительных испытаний.
Проверьте, распространяются ли подтверждающие протоколы на предлагаемую конструкцию и номинальные параметры. Если поставщик представляет результаты испытаний типовой конструкции, запросите техническое обоснование их применимости.
Для Jinshida Electric Power Technology Co., Ltd. и любого производителя, включенного в короткий список, применяйте одинаковые критерии приемки. Единые требования к документации обеспечивают более справедливое и обоснованное сравнение.
Принимайте окончательное решение на основе подтвержденных условий эксплуатации
Подходящий сухой трансформатор на 20 кВ сочетает соответствующий класс напряжения оборудования, согласованные уровни электрической прочности изоляции и положения ответвлений, удовлетворяющие сценариям рабочего напряжения проекта.
Утверждайте трансформатор, если эти требования задокументированы и подтверждены применимыми документами. До закупки и ввода в эксплуатацию устраните неясности в номинальных напряжениях, обозначениях ответвлений и заявлениях о допустимой нагрузке.
