W energetyce wykorzystuje się transformatory rozdzielcze. Do czego one służą? I jaka jest dokładna zasada ich działania?

Co to jest transformator rozdzielczy i do czego służy?

Transformatory rozdzielcze często określane są również terminem transformatorów dystrybucyjnych. Zadaniem tego rodzaju transformatorów jest przetworzenie prądu o napięciu średnim (15, 20 lub 30 kV) na napięcie niskie 0,4 kV, które jest odpowiednie do zasilania odbiorników wykorzystywanych przez końcowych odbiorców energii (zarówno indywidualnych, jak i przemysłowych). Transformatory rozdzielcze montuje się w miejscu łączącym sieć średniego napięcia z siecią niskiego napięcia.

Rodzaje transformatorów rozdzielczych

Transformatory rozdzielcze zostały podzielone ze względu na rodzaj czynnika chłodzącego wykorzystanego w poszczególnych urządzeniach.

Wyróżnia się transformatory:
- suche
- olejowe

Transformatory rozdzielcze mają różną moc. Najpopularniejsze w Polsce są trójfazowe transformatory dystrybucyjne o mocy od 25 kVA do 2,5 MVA. Tego rodzaju transformatory produkowane są w wariancie suchym (transformatory żywiczne) lub olejowym. W przypadku transformatorów o mocy większej niż 25 MVA producenci stosują wyłącznie rdzenie olejowe. Transformatory izolowane powietrzem (suche) to najczęściej urządzenia o mocy do 2500 kVA.

Budowa poszczególnych rodzajów transformatorów

Transformatory suche do chłodzenia uzwojeń oraz rdzenia wykorzystują powietrze. Idealnie sprawdzają się one wszędzie tam, gdzie istnieje niebezpieczeństwo pożaru. Ich zaletą jest także to, że są praktycznie bezobsługowe.

Transformatory suche mają uzwojenia dolnego i górnego napięcia zalane żywicą epoksydową a pomiędzy uzwojeniami znajdują się kanały chłodzące.

Transformatory olejowe do chłodzenia rdzenia i uzwojenia wykorzystują olej mineralny lub syntetyczny (niepalny). Producenci transformatorów o mocy do 1600 kVA zwykle wykorzystują naturalne chłodzenie olejowe.

W transformatorach o większej mocy najczęściej stosowany jest układ z wentylacją wymuszoną i/lub z pompą, która wymusza obieg oleju. Olej trafia do specjalnej chłodnicy wykorzystującej wodę lub powietrze. Kadź transformatora olejowego wykonuje się z blachy falistej wspomagającej układ chłodzący i przejmujący różnice ciśnień powstające wewnątrz kadzi.

Rozwiązania energooszczędne

Transformatory poprzez generowane straty narażają przedsiębiorstwa energetyczne na dodatkowe koszty. Szacuje się, że ogólne straty spowodowane przez przetwarzanie energii płynącej z elektrowni do użytkownika końcowego sięgają nawet do 60 TWh na rok (w skali Europy). Dlatego niektóre przedsiębiorstwa decydują się na montaż energooszczędnych (z niskimi stratami jałowymi i obciążeniowymi) transformatorów rozdzielczych. Zwroty strat energii mogą sięgać wtedy od około 9,7 do 16,7%. Zakup droższych transformatorów rozdzielczych całkowicie zwraca się po około 5-7 latach, a okres eksploatacji takich urządzeń sięga ponad 20 lat.

W transformatorach energooszczędnych stosuje się specjalne blachy magnetyczne lub amorficzne. Tego rodzaju materiały zmniejszają straty w rdzeniu, czyli tę komponentę strat, która jest niezależna od obciążenia i występuje zawsze przy załączonym transformatorze. Rozwiązanie ma jednak swoją wadę – rdzenie z taśmą amorficzną są podatne na uszkodzenia mechaniczne.

Transformatory rozdzielcze, a ekologia

Nowoczesne transformatory rozdzielcze coraz częściej powstają z blachy amorficznej, co zmniejsza straty w rdzeniu. Producenci wykorzystują hermetyczne kadzie i stosują specjalne misy olejowe co przy ewentualnym wycieku oleju eliminuje niebezpieczeństwo skażenia gruntu. Często stosuje się zalewanie transformatorów biodegradowalnymi płynami elektroizolacyjnymi. W przypadku transformatorów o mniejszej mocy (najczęściej do 2500 kVA) coraz częściej wykorzystuje się konstrukcje suche (żywiczne), które są przyjazne dla środowiska.

Zabezpieczenia przeciwpożarowe

Każdy transformator energetyczny posiada zabezpieczenie zwarciowe. W przypadku transformatorów o mocy do 1 MVA najczęściej stosuje się bezpieczniki topikowe. W transformatorach o mocy powyżej 1 MVA stosuje się wyłączniki z przekaźnikami oraz zabezpiecza się je specjalnymi układami chroniącymi przed spadkiem poziomu oleju i nadmiernym wzrostem temperatury.

Artykuł przygotowany przez firmę SGB-SMIT Transformers Polska.

Ocena użytkowników: / 3 SłabyŚwietny