Transformator rozdzielczy olejowy czy suchy: jak wybrać do projektu

Porównanie olejowego i suchego transformatora rozdzielczego dotyczy sposobu, w jaki konstrukcje wypełnione cieczą i suche wykorzystują izolację oraz odprowadzają ciepło. W urządzeniach wypełnionych cieczą do izolacji i odprowadzania ciepła służy ciekły dielektryk, a w urządzeniach suchych — izolacja stała i powietrze. O wyborze nie przesądza sama nazwa, lecz warunki montażu, warunki pracy pod obciążeniem, zabezpieczenia przeciwpożarowe i wymagania dotyczące cieczy, dostęp do czyszczenia i konserwacji oraz możliwe do zweryfikowania parametry.

Samo oznaczenie „suchy” nie oznacza, że urządzenie można montować na zewnątrz, a oznaczenie „izolowany olejem” może wiązać się z konkretnymi wymaganiami montażowymi. Na przykład w Stanach Zjednoczonych przepisy dotyczące miejsc pracy, zawarte w 29 CFR 1910.305(j)(5), wymagają montażu transformatorów izolowanych olejem wewnątrz budynków w komorze transformatorowej; w innych jurysdykcjach i dla innych klas transformatorów mogą obowiązywać odmienne warunki.

Czym różnią się te dwie konstrukcje

W transformatorach olejowych część aktywna znajduje się w kadzi wypełnionej cieczą dielektryczną; ciecz, kadź, powierzchnie chłodzące, przepusty, uszczelnienia i osprzęt tworzą zatem zintegrowany układ roboczy. W transformatorach suchych część aktywna nie jest zanurzona w cieczy. W zależności od producenta uzwojenia mogą mieć konstrukcję wentylowaną, żywiczną lub inną, wykorzystującą izolację stałą.

Nie należy zakładać, że określenia „wypełniony olejem”, „wypełniony cieczą” i „zanurzony w oleju” wskazują na ten sam układ cieczowy. Podobnie określenie „suchy” nie wyjaśnia, czy uzwojenie jest wentylowane, kapsułowane czy wykonane z żywicy, jeśli nie podano tego w dokumentacji produktu. Informacje o zakresie obowiązywania przepisów w USA zawiera materiał DOE.

Weryfikacja ośrodka izolacyjnego i odprowadzania ciepła

Lokalizacja montażu ważniejsza niż tabliczka znamionowa

Przed oceną rodziny produktów porównaj pomieszczenie, fundament, drogę dostępu, obudowę, wentylację, wilgotność, obciążenie, działania w sytuacjach awaryjnych, wytrzymałość konstrukcji, wymagania dotyczące podnoszenia oraz wymagania wynikające z obowiązujących przepisów. Montaż na zewnątrz i wewnątrz budynku może wymagać odmiennych rozwiązań w zakresie wentylacji, odstępów i reagowania na awarie.

Czy transformator suchy można zamontować na zewnątrz? Transformator suchy można zamontować na zewnątrz tylko pod pewnymi warunkami. Należą do nich wymagania dotyczące obudowy, wentylacji, warunków środowiskowych i lokalnych przepisów. Producent powinien dostarczyć pisemne informacje o ograniczeniach oraz rysunek montażowy. Projekt lokalizacji powinien również zatwierdzić odpowiedzialny inżynier.

Przykład przepisów dotyczących miejsc pracy w USA
29 CFR 1910.305(j)(5)(iv) stanowi, że transformatory izolowane olejem, montowane wewnątrz budynków, muszą znajdować się w komorze transformatorowej. Podpunkt (iii) określa osobny wymóg stosowania komory dla montowanych wewnątrz budynków transformatorów suchych, izolowanych cieczą o wysokiej temperaturze zapłonu oraz izolowanych askarelem, o napięciu znamionowym powyżej 35 kV. Dokładne wymagania należy stosować wyłącznie w określonym zakresie ich obowiązywania. W tym przykładzie z USA zobacz przepisy dotyczące transformatorów w 29 CFR 1910.305.

Porównuj straty i warunki cieplne przy tych samych założeniach

W transformatorze pod napięciem, który wytwarza pole magnetyczne, zawsze występują straty jałowe. Straty obciążeniowe zależą od prądu i temperatury pracy. Rzetelne porównanie wymaga uwzględnienia tej samej kategorii transformatora, mocy kVA, napięć, częstotliwości, profilu obciążenia, punktu oceny, temperatury odniesienia, impedancji, obudowy i metody badań.

Ponieważ procedury badań w USA określają warunki oceny właściwe dla poszczególnych kategorii, dwie podane wartości sprawności mogą być wyznaczone dla różnych warunków pracy. Federalne warunki odniesienia określa 10 CFR Part 431 Appendix A. Dlatego w profilu obciążenia projektu należy podać oddzielne wymaganie w zapytaniu ofertowym; nie można go uwzględnić w parametrach znamionowych na tabliczce.

Chłodzenie cieczą nie dowodzi, że każdy model olejowy ma niższe straty całkowite w każdych warunkach pracy. Na wysokość strat wpływa wiele czynników, w tym dobór przewodów, konstrukcja uzwojeń, temperatura, przepływ powietrza, osprzęt i profil obciążenia. Należy zatem porównywać zestawienia z badań, a nie tworzyć ogólne rankingi.

Przykład zakresu przepisów i warunków badań w USA

Podane wartości federalne: 34 500 V, 600 V, 60 Hz, 35%, 50%, 20°C, 55°C i 75°C pokazują, dlaczego przy wartości sprawności należy podawać zakres przepisów i warunki badań. Nie są to uniwersalne parametry znamionowe transformatorów, limity określone w lokalnych przepisach ani zalecenia dla konkretnego projektu. Granica napięcia wejściowego DOE wynosząca 34 500 V, granica napięcia wyjściowego DOE wynosząca 600 V oraz częstotliwość 60 Hz urządzeń objętych przepisami DOE dotyczą wskazanej weryfikacji DOE. Osobny wymóg OSHA dotyczący komory transformatorowej odnosi się do wymienionych klas transformatorów montowanych wewnątrz budynków i o napięciu znamionowym powyżej 35 kV; żadnej z tych wartości nie należy traktować jako zamiennego parametru znamionowego produktu.

Zabezpieczenia przeciwpożarowe, cieczowe i środowiskowe tworzą jeden układ

Zastosowanie transformatora olejowego wiąże się z układem cieczowym, który może wymagać wykrywania wycieków, zabezpieczenia przed rozlaniem, oddzielenia, odprowadzenia cieczy, ochrony przeciwpożarowej i planowania działań awaryjnych. Przepisy dotyczące transformatorów w miejscach pracy w USA stanowią przykład wymagań właściwych dla jednej jurysdykcji; w danym projekcie obowiązują przepisy dotyczące jego lokalizacji. Ryzyko kontaktu z cieczą można ograniczyć, eliminując ciekły ośrodek izolacyjny. Transformator suchy również wymaga odpowiedniej obudowy, przepływu powietrza, ochrony przed zanieczyszczeniami, monitorowania temperatury i zabezpieczeń przed przegrzaniem.

Określenie „olej” obejmuje kilka klas cieczy, dlatego dostawca powinien podać dokładny rodzaj zastosowanej cieczy. Olej mineralny, ciecz o wysokiej temperaturze zapłonu i inne deklarowane ciecze dielektryczne mogą wymagać odmiennych rozwiązań w zakresie zabezpieczeń, obsługi i konserwacji, co może wpłynąć na projekt montażu.

Konserwacja jest inna, ale niekoniecznie łatwiejsza

Instrukcja obsługi modelu olejowego może obejmować stan cieczy, wycieki, uszczelnienia, przepusty, wskaźniki, powierzchnie chłodzące i osprzęt. Konserwacja transformatora suchego może obejmować czyszczenie kanałów przepływu powietrza, kontrolę połączeń, czujników i powierzchni izolacyjnych, ocenę stanu żywicy oraz sprawdzenie obudowy. Szerszy kontekst systemowy w USA przedstawia transkrypcja webinarium Department of Energy na temat transformatorów rozdzielczych; podstawą wykonywania prac pozostaje instrukcja wybranego producenta.

Nie ma podstaw, by z góry wyznaczać miesięczny lub roczny odstęp między przeglądami. O częstotliwości konserwacji decydują łącznie warunki środowiskowe i eksploatacyjne, historia obsługi, krytyczność zasilanego obiektu oraz instrukcja producenta.

Napięcie, kVA, gabaryty i możliwość rozbudowy należy określać łącznie

Porównanie napięć pierwotnego i wtórnego, liczby faz, częstotliwości, mocy kVA, impedancji, zaczepów, warunków otoczenia, obudowy, sposobu chłodzenia, wymagań dotyczących hałasu oraz przewidywanych przyszłych warunków pracy wpływa zarówno na projekt elektryczny, jak i na drogę transportu, montażu, przeglądów i wymiany urządzenia. Definicja klasy objętej przepisami DOE pokazuje, dlaczego napięcie, częstotliwość, moc i konfigurację należy rozpatrywać łącznie.

Jeśli nie określono normy ani całej serii produktów, nie można podać ogólnej górnej granicy napięcia ani mocy kVA dla żadnej z tych rodzin. Zakres deklarowany przez dostawcę nie uzasadnia zastosowania danego produktu w określonych warunkach pracy.

Schemat eliminacji ograniczeń przy wyborze dla projektu

Pięć kryteriów obejmuje lokalizację i dostęp, warunki pracy i profil obciążenia, zabezpieczenia przeciwpożarowe i cieczowe oraz ochronę środowiska, plan konserwacji i przestojów oraz komplet dokumentacji. Publiczne ogłoszenie przetargowe SLAC pokazuje, jak wygląda dokumentacja dla konkretnego projektu; nie stanowi uniwersalnej specyfikacji. Wynik powinien brzmieć: „zakwalifikować do dalszej oceny transformator olejowy”, „zakwalifikować do dalszej oceny transformator suchy” albo „zażądać porównywalnych ofert zgodnych z wymaganiami” — nigdy „jeden typ zawsze jest lepszy”.

Jeden konkretny typ urządzenia może rozwiązać jeden problem, a zarazem spowodować inny. Przykładem jest ciecz. Usunięcie cieczy, które upraszcza zabezpieczenie przed wyciekiem, może stworzyć problem z przepływem powietrza lub obudową. Urządzenie wypełnione cieczą może spełniać wymagania dotyczące warunków cieplnych, a mimo to wymagać zaprojektowania komory lub zabezpieczenia przed wyciekiem, których nie da się zapewnić w danej lokalizacji.

Co uwzględnić w zapytaniu ofertowym przed prośbą o cenę

Oferty nie można rzetelnie porównać z inną, dopóki nie zostaną określone i udokumentowane techniczne założenia porównania. W zapytaniu ofertowym przedstaw wymagania dotyczące transformatora olejowego lub suchego i oddziel wymagania właściwe dla przedsiębiorstwa energetycznego lub lokalizacji od podstawowego opisu zamawianego urządzenia.

Specyfikacja zamówieniowa może zawierać wiele parametrów znamionowych i wartości wytrzymałościowych właściwych dla danej lokalizacji; nie należy ich przenosić do innego zapytania ofertowego. Należy określić wymagania podstawowe, wyszczególnić każde wymaganie właściwe dla lokalizacji i zażądać od dostawcy wykazu odstępstw, zamiast zakładać równoważność.

Talite Transformer Co., Ltd. w rozmowach o dostawach

Zgodnie z informacjami o firmie przekazanymi na potrzeby tego artykułu Talite Transformer Co., Ltd. działa w sektorze urządzeń elektroenergetycznych od ponad 3 dekad. W przekazanej charakterystyce firmy podano, że wcześniejsza nazwa to Jiangsu Fangteng Industrial Co., Ltd. oraz że Talite mieści się w Strefie Rozwoju Gospodarczego i Technologicznego Hai’an w mieście Nantong, w prowincji Jiangsu.

Talite może ocenić dane techniczne lokalizacji i przygotować udokumentowaną propozycję w określonym zakresie. Nie zastępuje to oceny przedsiębiorstwa energetycznego, właściwego organu ani odpowiedzialnego inżyniera. Dodatkowe informacje o produktach Talite można znaleźć na stronach dotyczących transformatorów olejowych, olejowych transformatorów rozdzielczych, transformatorów suchych i transformatorów suchych średniego napięcia; należy zapoznać się z nimi przed przygotowaniem porównawczego zapytania ofertowego.

Końcowa lista kontrolna wyboru

Decyzja jest gotowa dopiero wtedy, gdy lokalizacja, warunki pracy, zabezpieczenia, plan cyklu życia i dokumentacja są ze sobą zgodne. Wytyczne DOE dotyczące budynków stanowią kontekst; rozstrzygające są dokumenty projektowe i producenta. Przed zatwierdzeniem krótkiej listy odpowiedz na sześć pytań.

Wybierz opcję, która spełnia udokumentowane wymagania i jest poparta możliwą do zweryfikowania ofertą. Jeśli na którekolwiek pytanie nadal odpowiedź brzmi „nie”, poproś o wyjaśnienie zamiast wybierać wyłącznie na podstawie typu transformatora.

Często zadawane pytania