Krafttransformatorer: nominella driftlägen och värden

Nominellt driftsätt

Transformatorns nominella driftläge är det läge för vilket transformatorn är designad av tillverkaren. Bestämmande villkor för transformatorns nominella driftsätt är: nominell spänning, effekt, strömmar och frekvens som anges på dess märkskylt, samt de nominella förhållandena för kylmediet.

Nominell spänning för lindningarna

Transformatorlindningarnas märkspänningar är de spänningar vid vilka de är konstruerade för normal drift. För nedtrappningstransformatorer är primärlindningarnas nominella spänningar lika med de nominella spänningarna för motsvarande elektriska nätverk, d.v.s. elektriska mottagare.

För upp- och nedtransformatorer som är anslutna direkt till samlingsskenor eller plintar på generatorn är primärlindningarnas märkspänningar 5 % högre än märkspänningarna för motsvarande nät.I sekundärlindningar är nominell fasspänning som erhålls vid terminalerna på transformatorns sekundärlindningar när den är obelastad och när den nominella primärspänningen appliceras på primärlindningens terminaler.

Överskridning av spänningen som tillförs till terminalerna på huvudutgången eller någon gren av primärlindningen är tillåten inte mer än + 5 % av spänningen som anges på transformatorns märkskylt för huvudutgången eller för denna gren.

Bedömd styrka

En transformators märkeffekt är den effekt med vilken transformatorn kan belastas kontinuerligt under hela sin livslängd, vanligtvis antas vara i storleksordningen 20 - 25 år.

Transformatorns nominella effekt är relaterad till temperaturförhållandena, det vill säga den beror på den tillåtna uppvärmningstemperaturen för dess lindningar, på transformatorns kylförhållanden etc. Låt oss bekanta oss med dessa temperaturförhållanden mer i detalj.

De flesta transformatorer är oljekylda ("olje" transformatorer). I sådana transformatorer är de magnetiska kärnorna med lindningar placerade i ståltankar fyllda med transformatorolja, som är en mineralisolerande olja som härrör från petroleum. Värmen som frigörs i lindningarna och transformatorns magnetiska kärna under dess drift överförs med hjälp av olja till mediet som kyler transformatorn - luft (luftkylning) eller vatten (vattenkylning).

För luftkylda oljetransformatorer installerade i områden där den högsta lufttemperaturen når + 35 ° C, bör den genomsnittliga temperaturökningen för lindningarna över lufttemperaturen inte överstiga + 70 ° C (mätt med motståndsmetoden).För hushållstransformatorer motsvarar temperaturökningen av lindningarna, lika med + 70 ° C, deras nominella belastning. Vid en lufttemperatur på + 35 ° C är den genomsnittliga uppvärmningstemperaturen för transformatorlindningarna 70 ° + 35 ° = 105 ° C.

Om transformatorlindningarnas uppvärmningstemperatur ständigt hålls vid + 105 ° C under drift, kommer dess livslängd, som tillverkarnas studier visar, inte att överstiga flera år. Men vid transformatorns nominella belastning kommer uppvärmningstemperaturen för lindningarna + 105 ° C att vara konstant endast om lufttemperaturen är konstant, lika med + 35 ° C.

I verkligheten är den omgivande lufttemperaturen aldrig konstant, utan förändras både under dagen och under hela året, varför uppvärmningstemperaturen på transformatorlindningarna varierar i intervallet från + 105 ° C till något lägre värde. Detta förlänger naturligtvis transformatorns livslängd. Därför bör den ovan nämnda maximala lindningstemperaturen + 105 ° C förstås som den övre gränsen för medeltemperaturen, mätt med motstånd, tillåten för säker drift av transformatorn under flera timmar om dagen under de relativt få dagar då den omgivande temperaturen når maximalt +35 °C.

I transformatorer utan forcerad oljecirkulation bör den största temperaturökningen av de övre oljelagren (på locket) över omgivningstemperaturen inte överstiga 60 ° C. Vid en omgivningstemperatur på + 35 ° C motsvarar detta det mest höga observerad (med termometer) oljetemperatur + 95 ° C.För transformatorer med forcerad oljecirkulation, till exempel med olje-vattenkylning, är oljetemperaturen vid oljekylarens inlopp tillåten inte högre än 70 ° C. För transformatorer med olje-luftkylning bestäms den högsta tillåtna oljetemperaturen fr.o.m. tillverkaren.

Med det sagt ska transformatorns märkeffekt förstås som den effekt till vilken en utomhus installerad transformator kan laddas permanent, under nominella temperaturförhållanden för kylmediet, med luftkylning, definierad som luftens temperatur som varierar naturligt under året. För andra typer av kyla bestäms de nominella temperaturförhållandena för kylmediet av transformatortillverkarna.

Observera att tidigare märkeffekten för transformatorer installerade utomhus omräknades beroende på den genomsnittliga årstemperaturen för kylluften. Som ett resultat av omräkning, vid en genomsnittlig årlig omgivningstemperatur på mindre än + 5 ° C, ökas transformatorns nominella effekt, och vid en genomsnittlig årlig temperatur över + 5 ° C, tvärtom, minskas den.

Studier av effekten av oljeviskositet på kylning av transformatorer visar att en sådan omräkning inte är nödvändig, eftersom vid låg lufttemperatur ökar oljans viskositet, vilket resulterar i att värmeöverföringen från lindningarna försämras och vid förhöjd lufttemperatur tvärtom minskar oljans viskositet, och värmeöverföringen från transformatorlindningarna ökar.

Förutom utomhusinstallationer placeras ofta luftkylda transformatorer i slutna ouppvärmda rum — kammare, i vilka naturlig ventilation vanligen förses med tillförsel av kall luft och bortförande av uppvärmd luft genom speciella ventilationshål i nedre och övre delarna av kammaren, respektive. Trots ventilationen är kylförhållandena för transformatorerna i kamrarna fortfarande sämre än de som installeras utomhus, vilket minskar deras livslängd något. Transformatorer installerade i kammare med naturlig ventilation kan dock laddas kontinuerligt med sin märkeffekt vid genomsnittliga årliga kammarlufttemperaturer på upp till 20 °C.

Nominella strömmar för transformatorns primära och sekundära lindningar kallas strömmar som bestäms av respektive lindnings nominella effekter.

Vid förståelse av nominell belastning är belastningen lika med den nominella strömmen.

I driftsättet för transformatorn utan överbelastning i någon position av omkopplaren, såväl som för alla värden på spänningen som tillförs primärlindningen (men inte högre än + 5% av spänningsvärdet för denna kran), transformatorns sekundärlindning kan inte belastas högre än märkströmmen.