Blocktransformator für die Erzeugung und Übertragung von Hochspannung

Der Blocktransformator ist ein kritisches Element eines modernen elektrischen Energiesystems. Diese Transformatoren sind wichtig, um die Hauptfunktion der effektiven und stabilen Lieferung von hochspannungsversehener Energie, die in Kraftwerken erzeugt wird, an das Hochspannungsübertragungsnetz zu erfüllen. Normalerweise bearbeiten diese Transformatoren hohe Spannungen von etwa 220 kV und 500 kV. In diesem Transformator behandeln wir Einzelheiten zum Blocktransformator und die Bedeutung von Hochspannungssystemen.

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Definition des Blocktransformators

• Blocktransformatoren sind Hochspannungs-Transformatoren mit größerer Kapazität, die am Ausgangspunkt des Stromerzeugungssystems existieren, wo sie die im Kraftwerk erzeugte Spannung erhöhen, um über längere Strecken zu übertragen.
• Der Begriff Blocktransformator wird in Russland und den GUS-Staaten als technische Terminologie verwendet.
• wo der Block eine enge Zusammenarbeit der Erzeugungseinheit und ihres angeschlossenen Hochtransformators zeigt. Dieses Layout ist auch bekannt als der Generator-Transformator-Block In westlichen Ländern wird es genannt Generator Schritt-auf Transformator (GSU).

Rolle der Blocktransformatoren in elektrischen Energiesystemen

Blocktransformatoren in Stromsystemen stellen Verbindungen zwischen Stromerzeugungssystemen und Hochspannungsleitungen her, und ihre Hauptfunktionen in Stromsystemen sind.

Schritt-auf Spannung

• Die elektrische Generatorquelle der Energieerzeugung und die erzeugte Spannung hat ein niedriges Niveau im Bereich von 10 kV bis 27 kV. Dieses Niederspannungsniveau ist schwierig über längere Strecken im Netz mit dem gleichen Niveau und ohne Verluste zu übertragen.
• Ein Blocktransformator erhöht das Spannungsniveau auf ein höheres Niveau, wie 110 kV, 220 kV, 330 kV, oder 500 kV, die leicht über längere Strecken übertragen werden können.

Effektive Energieübertragung:

• Wenn dieser Transformator das Spannungsniveau erhöht, hilft er, den Strom zu minimieren, was den resistiven (I²R) Verlusten in Übertragungsleitungen entgegenwirkt, und die Systemeffizienz bleibt erhalten. Er verhindert auch das Überhitzen der Leiter. Diese effektive Energieübertragung wird für größere Stromsysteme benötigt, um Energie über längere Strecken zu liefern.

Netzwerkintegration

• Blocktransformatoren stellen Verbindungen zwischen Generationspunkten und Hochspannungsnetzen her. Sie erhalten die elektrische Isolation zwischen der Erzeugung und dem Netz bei gleichbleibendem Spannungsniveau. Er liefert Energie zu verschiedenen Lastzentren und sorgt für einen kontinuierlichen Netzbetrieb.

Stabiler Betrieb

• Transformatoren arbeiten auch kontinuierlich unter hohen Temperaturbedingungen und helfen, das reguläre Stromsystem zu betreiben. Es ermöglicht eine längere Energieübertragung über einen längeren Zeitraum ohne Unterbrechung, was den Kraftwerken hilft, kontinuierlich zu arbeiten und Energie konstant zu liefern.

Spannungsniveaus und Kapazität von Blocktransformatoren

Hochseitig:

• Das Netz ist mit der Hochspannungsseite des Blocktransformators verbunden. Die Spannungsniveaus auf dieser Seite betragen 220 kV und 500 kV, die mit einem größeren Stromsystem verbunden sind. Für längere Übertragungen kann die Endspannung auch höher sein als dieses Niveau. Diese Spannungsniveaus minimieren die Übertragungsverluste und übertragen Energie effektiv.

Niederspannungsseite:

• Der Generator erzeugte die Spannung, die an dieser Niederspannungsseite des Transformators angegeben wird. Das liegt im Bereich von 10 kV bis 27 kV.
• Diese Niederspannung wird dann in ein Hochspannungsniveau umgewandelt, das ins Netz übertragen wird.

Leistungsbewertung:

• Dies sind Schritt-auf Transformatoren, daher haben sie eine hohe Leistungseinstufung von etwa 100 MVA oder 1000 MVA, und einige sind höher. Die Transformatorenbewertung basiert auf der Kapazität des Kraftwerks. Diese Bewertung hilft dem Transformator, die volle Generatorleistung ohne Überlastung zu liefern.

Frequenz:

• Normalerweise arbeiten Blocktransformatoren in den GUS-Staaten und Russland, wo die Systemfrequenz 50 Hz beträgt, was der regionalen Netzfrequenz entspricht. Für eine genaue Übertragung ist das erforderliche Frequenzniveau wichtig.

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Konstruktionsmerkmale des Blocktransformators

Kern und Wicklungen

Magnetischer Kern

Verschiedene Materialien wie hochgradiger, orientierter Siliziumstahl werden zur Herstellung des magnetischen Kerns verwendet. Diese Materialien weisen Eigenschaften auf, die Kernverluste vermeiden, wenn Transformatoren arbeiten. Das trägt zur Wärmeverwaltung bei und erhöht die Effizienz, was für größere Transformatoren wichtig ist.

Wicklungen:

Die Wicklungen werden aus Materialien hergestellt, die eine hohe Leitfähigkeit und mechanische Festigkeit bieten, wie Kupfer oder Aluminium. Diese Materialien helfen auch, Hochstrom zu transportieren und die Auswirkungen von Kurzschlussbedingungen zu bewältigen. All diese Eigenschaften sorgen dafür, dass die Wicklung stabil bleibt und die Spannung verteilt.

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Isolation 

Ölpapierisolierung wird für einen Blocktransformator eingesetzt. In dieser Konfiguration wird Isolierpapier um die Leiter gewunden, und der Tank enthält Öl. Öl ist hilfreich für die elektrische Isolierung und die Wärmableitung, um die Durchschlagfestigkeit aufrechtzuerhalten und die Auswirkungen hoher Spannungen auf die Isolierung zu minimieren.

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Kühlsysteme

Da Blocktransformatoren unter Hochlastbedingungen betrieben werden, die hohe Wärme erzeugen, ist eine angemessene Kühlung für einen sicheren Betrieb wichtig. Einige verwendete Kühltechniken sind

ONAN 

Zum Ableiten der Wärme hat der Transformator eine Ölzirkulation und gibt Wärme über einen Radiator an die Umgebung ab. Dieses Kühlsystem wird in mittelklassigen Transformatoren eingesetzt.

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ONAF

Diese Technik verfügt über einen Ventilator zum Zirkulieren von Luft über den Radiator, um die Wärmedissipation zu gewährleisten. Hochbewertete und hochkapazitive Transformatoren verwenden diese Methode.

OFAF (Öl gezwungene Luft gezwungene):

Dieses System verfügt über eine Ölzirkulation und Luftstrom mit Ventilatoren und Pumpen. Diese Methode wird in größeren Transformatoren bevorzugt, die unter schweren Lasten arbeiten.

ODAF 

Ein größerer Blocktransformator verwendet diese Kühlmethode, und es handelt sich um eine fortschrittliche Kühlmethode, die den Luftstrom für Wicklungsteile verursacht, in denen hohe Verluste für die Wärmedissipation auftreten.

Es erhöht die Lebensdauer des Transformators und hält den Betrieb auf einem hohen Leistungsniveau.

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Strukturelles Design des Transformators

Transformatorbehälter:

Die Tankstruktur des Transformators besteht aus robusten Stahlplatten. Im Tank befindet sich Isolieröl, und die aktiven Komponenten des Transformatorenkerns und der Wicklung sind montiert. Der Tank muss Eigenschaften aufweisen, um mit den Öl-Druckschwankungen umzugehen, die durch Temperaturänderungen und die Auswirkungen von Kurzschlüssen verursacht werden. Der Tank schützt auch die internen Komponenten vor externen Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit usw.

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Konservatorsystem:

Wie andere Transformatoren verfügt auch der Blocktransformator über einen Öltank, der als Konservatorspeicher bezeichnet wird und mit dem Haupttank verbunden ist. Wenn sich die Temperatur ändert und eine Ölvergrößerung auftritt, bewegt sich das Öl in diesen Tank, und wenn eine Schrumpfung auftritt, bewegt es sich in den Haupttank.

Dieser Tank hält den Ölstand aufrecht und vermeidet eine Luftverbindung mit dem Öl, wodurch Oxidation und das Eindringen von Feuchtigkeit vermieden werden.

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Hochspannungseinspeisungen:

Einspeisungen sind Leiter, die durch den Tank des Transformators geführt werden und eine Isolierung zwischen dem geerdeten Tank und dem unter Spannung stehenden Leiter bieten. Blocktransformator-Einspeisungen können hohe Spannungen problemlos bewältigen und schwierige Bedingungen managen.

Für einen angemessenen elektrischen Abstand und eine Isolierung ist ihre Länge hoch eingestellt. Diese Struktur ist hilfreich für eine präzise Energieübertragung vom Transformator zu den Übertragungsleitungen.

Schutzsysteme

Der Blocktransformator benötigt aufgrund der hohen Spannung ein genaues Schutzsystem für einen sicheren Betrieb ohne Beschädigung.

Differentialschutz:

Es ist ein wichtiges Schutzsystem für einen Transformator, dessen Betrieb durch den Vergleich des Stroms am Eingang und Ausgang des Transformators erfolgt. Wenn der Transformator normal arbeitet, haben diese beiden Ströme den gleichen Wert. Tritt ein Fehler auf, wie ein Kurzschluss, zeigen beide Ströme unterschiedliche Werte, und dieses Schutzsystem wird aktiviert und stoppt den Betrieb des Transformators.

Buchholz-Relais:

Das Buchholz-Relais ist im Wesentlichen ein mechanisches Schutzbauteil, das zwischen dem Konservator und dem Transformatorbehälter vorhanden ist. Seine Hauptfunktion ist es, die Ölbewegung und Gasansammlung im Transformator abrupt zu ändern, die aufgrund von Überhitzung und Isolationsschäden auftritt.

Der Alarm funktioniert nur bei kurzfristigen Störungen, wie langsamer Gasansammlung, aber bei hohen Störungen bewegt sich das Öl schnell, und das Relais löst aus, um den Stromkreis zu unterbrechen.

Prozess der Temperaturüberwachung

Die Überwachung der Wicklungen und der Isolieröltemperatur des Transformators ist wichtig für einen sicheren Betrieb. An angeschlossene Sensoren messen Temperaturänderungen, und ein Signal wird an den Alarm gesendet, und eine Temperatur, die den sicheren Grenzwert überschreitet, löst den Stromkreis aus. Dies verhindert eine Überhitzung, die aus Isolationsschäden und schwerwiegenden Störungen resultiert.

Online-Zustandsüberwachung 

Gelöste Gasanalyse ist ein wichtiges Werkzeug zur Erkennung von Online-Bedingungen. Ihre Funktion besteht darin, Gase im Transformatorenöl zu überwachen, die aufgrund verschiedener Fehlfunktionen entstehen.

Das Diagnoseinstrument zur Analyse gelöster Gase führt eine Online-Zustandsüberwachung durch. Es führt eine Gasanalyse durch, die aufgrund elektrischer Fehler erzeugt wird.

Durch das richtige Verständnis der Gase und deren Konzentration überprüft die DGA Isolationsschäden und Lichtbogenbildung in den frühen Phasen, bevor schwerwiegende Fehler auftreten.

Betriebsmerkmale des Blocktransformators

Kontinuierlicher Betrieb 

Dieser Transformator arbeitet ununterbrochen, wenn er an einen betriebenen Generator angeschlossen ist. Er liefert Strom an Lasten ohne Auswirkungen. All diese kontinuierlichen Operationen erfolgen durch geeignete Kühltechniken, Verwendung von Qualitätsmaterialien in der Struktur und das Management elektrischer Fehler und generierter Wärme.

Widerstand gegen Kurzschlusskräfte

Wenn hoher Strom in den Wicklungen eines Transformators aufgrund von Kurzschlüssen fließt, entstehen hohe mechanische Kräfte. Der schwarze Transformator hat die mechanische Festigkeit, um mit diesen Kräften und deren Auswirkungen auf den Transformator umzugehen. Hoher Widerstand gegen Kurzschlüsse gewährleistet einen sicheren Betrieb ohne Schäden.

Eingehende Spannungsregelung 

Diese Transformatoren halten den Spannungspegel bei variierenden Lasten aufrecht. Sie halten die Spannung gemäß den Anforderungen des Netzes aufrecht, was dem Netz hilft, die angeschlossenen Geräte genau zu betreiben.

Lebensdauer:

Ein Blocktransformator kann bis zu 40 Jahre mit einer genauen Konstruktion, der Verwendung von Qualitätsmaterialien und rechtzeitiger Wartung arbeiten.

Einspeisung:

Normalerweise bleiben diese Transformatoren im Einsatz, da sie aktiviert sind, wenn sie mit einem betriebenen Generator verbunden sind. Dies hilft, eine unterbrechungsfreie Stromversorgung sicherzustellen.

Blocktransformatoren AAnwendungen

Kraftwerksinstallation

Ein Blocktransformator ist normalerweise an Kraftwerken mit einer Generatorleistung angeschlossen, um das Spannungsniveau auf das erforderliche Übertragungsniveau zu erhöhen. Diese Transformatorenteile sind Teil von Kohle-, Gas- und Öl-betriebenen Anlagen sowie von Wasserkraftwerken.

Sie sind auch Teil größerer Solarparks und Windfarmen. In diesen Systemen kommt der Generator mit seinem eigenen Blocktransformator, der für eine kontinuierliche Stromversorgung sorgt.

Kostenlos erhalten: Welche Transformatoren werden in Kraftwerken verwendet?

Große Umspannwerke

Blocktransformatoren werden auch an Umspannwerken installiert, wo größere Stromflüsse stattfinden. Hier liefern sie Strom mit unterschiedlichen Spannungsniveaus und verbinden sich mit dem Netz. Eine hohe Kapazität unterstützt die Nutzung an nationalen oder regionalen Umspannwerken.

Bedeutung des Blocktransformators in den Energieversorgungssystemen Russlands und der GUS

Blocktransformatoren werden normalerweise in Systemen bevorzugt, in denen eine Stromversorgung über längere Distanzen erforderlich ist, wie in Teilen Russlands und der GUS-Staaten, wo eine längere Stromversorgung nötig ist. Diese Transformatoren erhöhen die Spannungsniveaus auf etwa 220 kV und 500 kV für eine sichere Übertragung. In diesen Regionen sind diese Transformatoren Standard und erfüllen nationale Standards.

Fazit

Für Blocktransformatoren im Hochspannungsstromsystem ist die Hauptkomponente der Anschluss der Erzeugungs- und Netzpunkte für eine längere Übertragung. Ihre hohen Spannungsniveaus, wie 220 kV und 500 kV, helfen, hohe Stromflüsse effektiv zu liefern. Um einen Transformator zu erhalten, der diese hohen Spannungswerte, Daelim Transformer, ein Globaler Hersteller, der seit mehr als einem Jahrzehnt als erfahrener Transformator-Hersteller tätig ist.

Daelim Transformer ist ein professioneller Hersteller und Lieferant von Blocktransformatoren. Alle Transformatoren werden gemäß ANSI/IEEE, CSA, IEC, GOST und anderen Standards hergestellt. Wir stellen HV-Leistungstransformatoren mit einer Nennleistung von 500 MVA und der erforderlichen Isolierklasse für die richtige Stabilität vom Erzeugungspunkt bis zum Netz her. Wir haben Transformatoren in mehr als 40 Länder geliefert. Wenn Sie Unterstützung für Blocktransformatorenprojekte benötigen, wenden Sie sich bitte an uns. kontaktieren Sie Daelim Transformer.