Ostateczny przewodnik po transformatorach użyteczności publicznej

Czym dokładnie jest transformator użyteczności?

Transformatory użyteczności są niezbędną częścią sieci elektrycznej, ponieważ ich rolą jest zapewnienie stałego przepływu energii elektrycznej. 

Dodatkowo, transformatory użyteczności to klasyczne urządzenia elektryczne oparte na zasadach fizyki i materiałach stworzonych dziesięciolecia temu. 

Jednak w miarę upływu lat ewoluowały w kierunku innowacyjnych wzorów, materiałów i technologii interaktywnych, aby zwiększyć swoją efektywność i wydłużyć życie tego rodzaju aktywów przesyłowych i dystrybucyjnych (T&D). 

Aby zapewnić, że każdy klient otrzymuje odpowiednią ilość energii elektrycznej, transformatory użyteczności są technicznie umieszczane w sieciach elektrycznych. 

To umożliwia punktowi końcowemu funkcjonowanie jako punkt terminalny sieci. 

Jakie jest inne określenie dla transformatora użyteczności?

Transformatory użyteczności są powszechnie określane jako dystrybucja transformatory lub transformatory serwisowe.

Tymczasem następujące zastosowania mogą być zazwyczaj realizowane przez transformatory w kontekście systemów użyteczności publicznej: 

1. Single-phase
2. Three-phase

System linii podziemnych zazwyczaj wykorzystuje transformator dystrybucyjny zamontowany na podłożu. Ten typ transformatora znajduje powszechne zastosowanie w obszarach mieszkalnych i komercyjnych, umiejscowiony na cementowych lub kamiennych podstawach. Oceny mocy dla trójfazowych transformatorów dystrybucyjnych zamontowanych na podłożu wahają się od 150 kVA do 1500 kVA w celach użyteczności publicznej. Z kolei jednofazowe transformatory dystrybucyjne zamontowane na podłożu mają oceny mocy od 15 kVA do 250 kVA do użytku w energetyce.

Dowiedz się więcej o Transformator montowany na podłożu

Z kolei w systemach linii dystrybucyjnych nad ziemią, na scenę wkracza transformator słupowy. Te transformatory pracują na poziomach napięcia w zakresie od 2,4 kV do 34,5 kV, a ich oceny mocy sięgają do 333 kVA. 

Dodatkowo są dostępne w szerokiej gamie wymiarów, efektywności operacyjnej i olejów izolacyjnych. 

Wypróbuj za darmo: Co należy wiedzieć o transformatorze słupowym?

Jaka jest budowa transformatora użyteczności?

W transformatorze użyteczności publicznej, pierwotne i wtórne zwoje drutu są zazwyczaj nawijane wokół rdzenia magnetycznego. 

Te rdzenie są głównie wykonane z laminowanych arkuszy stali krzemowej, które warstwują i utrzymują żywicę razem. 

Rdzenie

W transformatorach użyteczności publicznej eliminacja prądów w rdzeniu, które normalnie powodowałyby straty mocy i przyczyniały się do strat, jest zazwyczaj możliwa dzięki zastosowaniu konstrukcji z laminatów stali krzemowej.

Nawinięty rdzeń w kształcie litery C w kilku transformatorach użyteczności publicznej jest opłacalnym rozwiązaniem przy masowej produkcji.

Podstawowe uzwojenia transformatorów energetycznych składają się z miedzianych lub aluminiowych drutów pokrytych emalią. 

Ponieważ zwoje wtórne przewodzą dużą ilość energii elektrycznej, ale przy niskim napięciu, wymagają miedzi lub aluminium.

Uzwojenia

Zwoje wewnątrz transformatorów użyteczności publicznej nigdy się nie przegrzewają, ponieważ olej jest stale pompowany do urządzenia.

Większość zbiorników ma uszczelki na górze, które są wodoodporne. 

A w trakcie procesu produkcyjnego wszelka wilgoć, która może potencjalnie powodować wyładowania elektryczne, jest zazwyczaj osuszana.

Zmiennik Przełączników

Transformatory użyteczności publicznej mogą mieć zmieniacz odczepów bez obciążenia, który pozwala na drobne zmiany w stosunku napięcia pierwotnego do wtórnego. 

Ma to na celu utrzymanie właściwego zakresu napięcia na końcu klienta w długich lub mocno obciążonych liniach.

Ogólnie wydajność większości transformatorów użyteczności publicznej wynosi od 98% do 99,2%. 

Dowiedz się więcej o Budowa transformatora

Jakie są zastosowania transformatorów użyteczności?

Zasilanie obiektów takich jak domy, farmy i stacje pomp wymaga stosowania transformatorów użyteczności publicznej. 

Dodatkowo, transformatory użyteczności publicznej potrzebują dodatkowego źródła zasilania do zasilania linii napowietrznej na elektryfikowanej kolei z prądem przemiennym.

Transformatory energetyczne są odpowiedzialne za obniżanie wysokiego napięcia złączeń przesyłowych.

Po spadku do akceptowalnego poziomu, energia będzie łatwo dostępna dla budynków komercyjnych i mieszkalnych.

Możesz zmienić 12kV na 230V w jednym etapie lub 415V w trzech fazach.

Systemy transformatorów użyteczności mogą być również w dużym stopniu wykorzystywane do zapewnienia dopasowania impedancji.

Przede wszystkim komercyjny transformator mocy może dostarczyć nam niezbędną moc w dowolnym momencie, kiedy jest potrzebna.

Zdobądź to teraz: Jak kupić transformator elektryczny na słupie?

Jakie branże korzystają z komercyjnych transformatorów mocy?

Dziś istnieje szeroki zakres urządzeń elektrycznych, z których każde ma swoje specyficzne wymagania dotyczące napięcia. 

Pojemność komercyjnego transformatora mocy musi być najpierw oceniona, aby uzyskać akceptowalne napięcie w oparciu o obciążenia lub maszyny wykorzystywane w danej branży.

Instytucje edukacyjne

Specjalistyczny sprzęt i oprogramowanie, a także wyposażenie laboratoriów i klas, są głównie potrzebne w instytucjach edukacyjnych. 

Zasilanie wszystkich tych urządzeń elektronicznych wymaga komercyjnego transformatora mocy.

Najważniejsze jest, aby studenci i budynki w tych placówkach były zawsze bezpieczne.

Elektrownie jądrowe

Przemysł naftowy i gazowy, elektrownie oraz systemy napędowe w produkcji korzystają z komercyjnego transformatora mocy. 

Dzięki dostępności wysokoefektywnych, przeznaczonych do tego celu transformatorów pomocniczych.

Możesz być zainteresowany:  Podstawowy przewodnik po transformatorach mocy o wysokim napięciu

Stacje transformatorowe

Stacje transformatorowe są często miejscami, w których głównie przechowywane są komercyjne transformatory mocy. 

Ma to na celu zapewnienie bezpiecznego transportu stale rosnącej ilości energii elektrycznej. 

Źródła energii słonecznej i wiatrowej

Aby rozprowadzać energię z źródeł generujących energię słoneczną i wiatrową, zazwyczaj potrzebny jest znaczny sprzęt do redukcji napięcia.

W miarę jak energia słoneczna i wiatrowa stają się coraz bardziej dostępne, komercyjne transformatory mocy będą musiały być znacznie unowocześnione, aby je pomieścić. 

Transformatory użyteczności mogą być małe i łatwe do zainstalowania, co pozwala energii słonecznej zasilać urządzenia takie jak suszarki, termostaty, oświetlenie i klimatyzatory.

Struktury komercyjne

Budynek komercyjny, w tym centra handlowe, kina, organizacje, restauracje i hotele, polega na komercyjnym transformatorze mocy, aby dostarczyć niezbędne napięcia elektryczne.

Domy mieszkalne i Jednolity dom

Przepływ energii elektrycznej do obszarów mieszkalnych jest dobrze utrzymywany przez transformatory użyteczności, co umożliwia prawidłowe działanie urządzeń elektrycznych.

Budynek mieszkalny, jednolity dom, i inne obszary mieszkalne wymagają transformatorów użyteczności.. 

Systemy transformatorów użyteczności są dostosowane indywidualnie, aby mogły zaspokoić wymagania mocy każdego konkretnego urządzenia, które zasilają.

Czytaj dalej: Transformator mieszkaniowy: Mała zielona skrzynka w sąsiedztwie

Ile napięć znajduje się w transformatorze użyteczności?

Napięcie transformatora dystrybucji dla klientów mieszkalnych lub małych komercyjnych oraz użyteczności zazwyczaj wynosi poniżej 35 kV.

Konsument może korzystać z tej energii elektrycznej bez ryzyka, kiedy napięcie jest głównie obniżane przez transformatory użyteczności.

Standardowa usługa mieszkalna wykorzystuje zarówno 120, jak i 240 woltów. Wiele domów może być często zasilanych przez pojedyncze transformatory użyteczności.

Jak widać, komercyjne transformatory mocy są zazwyczaj budowane w taki sposób, aby pomieścić całkowite zużycie energii przez wszystkich w sieci.

Ogromne firmy przemysłowe i inni odbiorcy energii z dużymi silnikami czasami stosują napięcia serwisowe większe niż 240 woltów. 

Ma to na celu obniżenie kosztów i lepsze wykorzystanie dostępnej przestrzeni. 

W większości przypadków standardowe napięcie dla głównych linii w fabrykach wynosi 480 woltów. 

Jednak wyższe napięcia mogą być konieczne dla maszyn z większymi silnikami lub aby sprostać wyższym wymaganiom przetwarzania energii.

Przeczytaj mój artykuł na temat CSA C227.3 dla jednofazowego transformatora montowanego na podłożu

Czy większy transformator użyteczności oznacza koniecznie większą moc?

Tak, można używać analizy wymiarowej, aby udowodnić, że zdolność do przenoszenia mocy jest proporcjonalna do wymiarów. 

Mówiąc prosto, powierzchnia nawijania wskazuje na zdolność prądową, natomiast powierzchnia rdzenia odzwierciedla zdolność napięciową. 

Aby wytrzymać większe napięcia bez zwiększania liczby zwojów, konieczna jest większa powierzchnia rdzenia.

Większa powierzchnia nawijania transformatorów użyteczności pozwala na większy drut, co zwiększa prąd. Innymi słowy, więcej mocy oznacza wyższe napięcie i prąd. 

Dodatkowa izolacja i odstępy mogą zwiększyć rozmiar transformatorów energetycznych, jeśli jedna strona działa przy bardzo wysokim napięciu, ale wpłynie to minimalnie na ogólną masę transformatora.

Ponadto ilość żelaza i miedzi ogólnie używana w systemie transformatorów użyteczności jest bezpośrednio proporcjonalna do jego mocy wyjściowej. 

Dlatego jego waga jest bardziej wiarygodnym wskaźnikiem jego skuteczności niż jego wymiary. Nie ma celowego nadmiernego użycia żelaza i miedzi.

Jak komercyjne transformatory mocy są podłączane do linii sieciowych?

Transformator komercyjny obniża napięcie linii energetycznej, aby mogły być bezpiecznie używane w budynkach.

Często transformatory użyteczności są ogólnie podłączane do linii serwisowej za pomocą kabla niskonapięciowego. Następnie, gdy linie energetyczne są również zasilane przez przewód wysokiego napięcia.

Zanim energia elektryczna jest w dużym stopniu przesyłana do sieci, napięcie jest zazwyczaj podnoszone za pomocą transformatorów użyteczności, podczas gdy jest wysoko przesyłane przez elektrownię.  

Stacje transformatorowe pobierają energię z wysokich sieci przesyłowych i przekształcają ją w formę, która może być ogólnie używana przez ogół społeczeństwa za pomocą komercyjnego transformatora energetycznego. 

Jest to głównie wykonywane w centrach dystrybuujących energię. Wyłączniki w stacjach transformatorowych są głównie używane do separacji przepływów energii do różnych zastosowań. 

Używając wyłączników, przełączników i operatorów sieci energetycznej, można regulować przepływ energii z linii przesyłowych do linii dystrybucyjnych. 

W rezultacie linie przesyłowe przesyłają elektryczność z stacji transformatorowych do odbiorców. 

Czytaj dalej: Transformator CSP VS konwencjonalny: Który jest lepszy?

Jak firma energetyczna korzysta z transformatorów użyteczności?

Transformator firmy energetycznej używa transformatorów użyteczności, aby zwiększyć napięcie energii do setek kilowoltów przed wysłaniem go w dół linii energetycznej. 

To zmniejsza prąd i pomaga utrzymać straty przesyłowe na minimalnym poziomie. 

Transformatory obniżające, z drugiej strony, obniżają napięcie do 120 V, co jest powszechne w większości domów.

Napięcie przesyłowe w stacjach transformatorowych jest w dużym stopniu obniżane, podczas gdy prąd płynący do odbiorców jest ogólnie zwiększany.

Zalety

• Koszty przesyłowe są w dużym stopniu zmniejszone.
•  Ogólnie zużywa się mniej energii. 
• Wskaźniki sukcesu powyżej 99,9%
• Kompatybilne z szeroką gamą specyfikacji napięcia.
• Wartość kosztu
• Wyjątkowo niezawodne
• Niezwykle wytrzymałe

Wady

• Niewystarczająca konserwacja może prowadzić do uszkodzenia transformatora
• Wariacje kosztów surowców
• Prostowanie zajmuje więcej czasu na rozwiązanie

Jakie są różnice między transformatorami użyteczności a transformatorami mocy?

Podczas gdy transformatory mocy są zazwyczaj budowane do przesyłania, transformatory użyteczności są budowane wyłącznie w celu dostarczania użytkownikom niższych napięć.

Transformatory użyteczności nie są technicznie zaprojektowane do generacji, ale raczej do dystrybucji. 

Metoda ta jest głównie używana do obniżania napięcia i szumów linii przesyłowych do akceptowalnych poziomów. 

Ten standard, który można w dużej mierze określić jako poziom bezpieczeństwa końcowego użytkownika, jest przydatny zarówno dla konsumentów, jak i firm.

Przewody mogą być wtedy zakopane, zamiast być zawieszone nad głową, jeśli nie ma wystarczająco dużo miejsca.

Przy przesyłaniu energii z jednego obwodu do drugiego typowo używa się transformatorów mocy, ponieważ umożliwiają one wysoką zachowalność pierwotnej częstotliwości energii elektrycznej podczas transferu.

Z drugiej strony, przy transferze mocy z jednego obwodu do drugiego, zazwyczaj stosuje się transformatory mocy, aby częstotliwość przesyłanej energii była wysoko zachowana. 

Są odpowiedzialne za dostarczanie energii ze źródła do najwcześniejszych miejsc dystrybucji.

Izolacja i wymiary transformatora

W przypadku zwarcia, transformatory mocy mogą generować prądy rzędu setek amperów. 

Dodatkowo, ich napięcia robocze mogą przekraczać tysiąc woltów. 

Transformatory użyteczności, z drugiej strony, mają oceny poniżej 1 kilowolta i mogą bezpiecznie obsługiwać prądy zwarciowe w rzędu dziesiątek amperów.

Straty miedzi i żelaza 

W wyniku strat histerezowych w materiale rdzenia w laminatach stalowych, transformatory mocy tracą energię cieplną. 

Ponieważ w transformatorze użyteczności nie ma żelaza, urządzenie doświadcza znacznie mniejszych strat żelaza. 

Straty spowodowane histerezą dodatkowo przyczyniają się do ogólnej straty energii. 

Podczas gdy transformatory mocy nadal wydzielają znaczne ilości ciepła, transformatory użyteczności, z powodu ich zmniejszonego rozmiaru, generują znacznie mniej ciepła podczas przepływu dużych prądów.

Wyjątkowa wydajność

Sprawność transformatorów użyteczności jest znacznie wyższa niż transformatorów mocy. 

Współczynnik mocy generowanej do mocy wejściowej był głównie używany do określenia najbardziej efektywnej konfiguracji dla sieci energetycznej.

Zgodnie z prognozami All Day Efficiency, stopień wydajności osiągany przez transformatory energetyczne będzie oscylował między 50% a 70%.

Jednakże wydajność transformatorów mocy często wynosi od 97% do 99%.

Dowiedz się więcej: Co musisz wiedzieć o transformatorach napowietrznych?

Producenci transformatorów użyteczności

Daelim Transformers wyróżnia się jako wyjątkowy podmiot wśród licznych producentów transformatorów użyteczności. Jakość, bezpieczeństwo i długoterminowa niezawodność naszych transformatorów są nieustannie podtrzymywane dzięki rygorystycznym testom i analizom. 

Transformator Daelim to transformator firmy energetycznej, który produkuje 2.4kV, 7.2kV, 7.6kV,13.2kV, 13.8kV, 14.4kV, 24.94kV i 34.5kV transformatory użyteczności， moc od 15 kVA do 1500 kVA.

Daelim Transformator posiada również ttransmisję transformatory jak 46kV, 69kV, 115kV, 138kV, 161kV i 230kV.

Jest bezpieczny, solidny i odporny na stres mechaniczny, ciepło i wilgoć, co czyni go godnym zaufania i bezpiecznym inwestycją. 

Wspaniała jakość jego struktury i materiałów zapewnia, że przetrwa przez bardzo długi czas.

Transformatory energetyczne firmy Daelim są elastyczne w użyciu w różnych środowiskach, w tym w tradycyjnych sieciach energetycznych, instalacjach energii odnawialnej oraz środowiskach przemysłowych.