Полное техническое руководство по трехфазным трансформаторам: подключения, векторные группы и интеграция в сеть

Технический уровень: От среднего до продвинутого уровня

1. Введение: Стратегическая роль трансформаторов в современных энергосистемах

В иерархии активов энергосистемы трехфазный трансформатор является наиболее важным узлом. Помимо простого преобразования напряжения, он действует как фильтр гармоник, инструмент для стратегии заземления и надежный барьер против распространения неисправностей.

2. Краткое резюме: основные инженерные решения

3. Расширенные принципы работы: магнитный контур

Трехфазный трансформатор использует соединенный магнитный контур, который использует уникальные свойства сбалансированных трехфазных систем.

3.1 Сдвиг фазы на 120° и баланс потока

В сбалансированной трехфазной системе сумма мгновенных потоков в любой момент времени равна нулю:

Φ₁ + Φ₂ + Φ₃ = 0

Это физическое свойство позволяет 3-конечная конструкция, как правило, с использованием холоднокатаной зернистой ориентированной (CRGO) кремниевой стали. Используя центральные ветви в качестве обратных путей друг для друга, эта архитектура значительно сокращает потребность в материалах, тем самым снижая Потери без нагрузки (потери в железе) и оптимизация физического размера устройства.

3.2 Плотность потока и риск насыщения

Дизайнеры должны тщательно сбалансировать плотность магнитного потока (B), как правило, ориентированный на 1,5 т и 1,7 Т. Чрезмерное возбуждение, часто вызванное перенапряжением или низкой частотой (аномальным V/f соотношение), приводит к значительным техническим рискам:

• Всплеск магнитного тока: Увеличение напряжения на 10% сверх насыщения может привести к увеличению тока намагничивания на 100%.
• Гармоническое загрязнение: Насыщение ядра генерирует тяжелый 3^rd и 5^th гармоники, ухудшающие качество электроэнергии.
• Структурный перегрев: Локальный нагрев в болтах сердечника и зажимных конструкциях из-за утечки рассеянного потока.

4. Эффективность и экономическое воздействие: понимание потерь

При закупках в сегменте B2B совокупная стоимость владения трансформатором (TOC) зачастую имеет большее значение, чем первоначальная покупная цена.

Общие потери = потери без нагрузки + потери при нагрузке

• Потери без нагрузки (потери в сердечнике): Возникают из-за гистерезиса и вихревых токов в железном сердечнике. Они остаются постоянными, пока трансформатор находится под напряжением, независимо от нагрузки.
• Потери на нагрузке (потери в меди): Пропорционально квадрату тока нагрузки (I²R). Они варьируются в зависимости от энергопотребления.

5. Анализ соединений обмотки

Выбор соединения определяет импеданс нулевой последовательности системы и ее реакцию на асимметричные неисправности.

6. Расшифровка векторных групп

<p>Векторные группы определяют фазовое смещение между сторонами высокого напряжения (HV) и низкого напряжения (LV). Это обязательное условие для <strong>Параллельная работа</strong>.</p>

6.1 Часовая нотация и фазовый сдвиг

Векторная группа (например, Dyn11) использует аналогию с циферблатом часов, где вектор ВН зафиксирован на 12 часах (0°). Каждый “час” представляет собой фазовый сдвиг НН относительно ВН на 30°.

• Группа I (сдвиг на 0°): Yy0, Dd0 — Стандарт для крупных межсистемных соединений.
• Группа III (30° отставание): Dy1, Yd1 — предпочтительно для повышения напряжения генератора.
• Группа IV (30° свинца): Dyn11 — Глобальный промышленный стандарт для распределительных сетей.

7. Параллельная эксплуатация: инженерные критерии

The Четыре обязательных правила для параллельной работы:

• 1. Идентичные коэффициенты напряжения: Предотвращает циркуляцию токов в условиях отсутствия нагрузки.
• 2. Одна и та же векторная группа: Dyn1 и Dyn11 несовместимы (что приводит к разности фаз 60°).
• 3. Согласованное сопротивление (%Z): Должно быть в пределах ±10% для обеспечения пропорционального распределения нагрузки.
• 4. Идентичная последовательность фаз: Перед вводом в эксплуатацию необходимо проверить с помощью фазового измерителя.

8. В фокусе приложения: интеграция возобновляемых источников энергии

Интеграция солнечных фотоэлектрических и ветряных электростанций сопряжена с уникальными проблемами. Эти системы часто требуют специализированного Повышающие трансформаторы для преодоления разницы между напряжением генерации и передачи:

• Впрыск постоянного тока: Инверторы могут вводить небольшие количества постоянного тока в сеть переменного тока, что может привести к насыщению сердечника.
• Переменная нагрузка: Прерывистые возобновляемые источники энергии вызывают термические циклы, которые создают нагрузку на изоляционную бумагу.
• Гармоническая устойчивость: Ресурсы на основе инверторов (IBR) генерируют высокочастотный переключающийся шум, что требует усиленного электростатического экранирования.

9. Техническое обслуживание и диагностическое тестирование

Для обеспечения срока службы более 25 лет требуется строгий график диагностики:

1. DGA (анализ растворенного газа): Необходимо для Маслопогруженные трансформаторы для мониторинга водорода (H₂) и ацетилен (C₂H₂).
2. Тест TTR (коэффициент трансформации): Для подтверждения целостности обмотки и обнаружения межвиткового замыкания.
3. Тестирование тангенса диэлектрического затухания: Измерение диэлектрических потерь для прогнозирования старения изоляции.

10. Интеграция коммутационного оборудования (преимущество XBRELE)

Во время включения питания трансформаторы потребляют пусковой ток до 12× номинальный ток (I_n). Это явление требует сложной координации мер защиты.

Вакуумные выключатели XBRELE (VCB) разработаны с использованием специальной контактной металлургии для обработки этих переходных процессов. В сочетании с высококачественными реле защиты, использующими ANSI 87T (дифференциальный) и ANSI 50/51 (перегрузка по току) коды, наше коммутационное оборудование обеспечивает защиту трансформатора от внутренних неисправностей, предотвращая ложные срабатывания при нормальном включении питания.

11. Часто задаваемые вопросы по устранению неполадок

Вопрос: Почему трансформатор “гудит”? A: Это <strong>Магнитострикция</strong>— физическая вибрация сердечника ламинации из-за магнитного потока. Чрезмерный шум обычно указывает на избыточный магнитный поток (высокий <i>V/f</i>) или механическое ослабление болтов зажима сердечника.

В: Можно ли соединить параллельно трансформаторы Yy0 и Dd0? A: Да, поскольку оба относятся к группе I (сдвиг 0°). Однако все остальные параметры, такие как %Z и коэффициент напряжения, должны совпадать.

Заключение: Инженерия для долголетия

Точный выбор векторных групп и координация с высококачественной технологией переключения имеют решающее значение для обеспечения устойчивости энергосистемы. В XBRELE, Мы поставляем сертифицированные по стандартам IEC VCB и защитные компоненты, предназначенные для обеспечения безопасной работы критически важных энергетических объектов.

Официальное техническое руководство по инженерным работам

3-фазные трансформаторы: подключения, векторные группы и интеграция в сеть

Освойте сложные аспекты баланса магнитного потока, векторной группы ДНК Dyn11 и четырех золотых правил параллельной работы. Это руководство, соответствующее стандартам IEC, необходимо для проектирования подстанций и обеспечения стабильности энергосистемы.

**Формат:** документ PDF **Автор:** XBRELE Engineering

Скачать техническое руководство