12 คลาสหลักของหม้อแปลงไฟฟ้า

คลาสหม้อแปลงไฟฟ้า

หม้อแปลงใช้สำหรับวัตถุประสงค์ที่หลากหลายด้วยช่วงแรงดันไฟฟ้าและพิกัดกำลังไฟที่สมบูรณ์รวมถึงคุณสมบัติพิเศษมากมายสำหรับการใช้งานเฉพาะ

SIEMENS - มุมมองของห้องโถงผลิตหลักของโรงงานหม้อแปลงนูเรมเบิร์ก

ต่อไปนี้ครอบคลุมประเภทหลัก:

1. หม้อแปลงสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

หม้อแปลงสำหรับวงจรอิเล็กทรอนิกส์หรือ แหล่งจ่ายไฟแรงดันต่ำ จะใช้เพื่อให้ตรงกับแรงดันไฟฟ้าที่แรงดันไฟฟ้าในการทำงานของส่วนประกอบหรืออุปกรณ์เสริมหรือเพื่อให้ตรงกับความต้านทานของโหลดกับแหล่งจ่ายไฟเพื่อเพิ่มกำลังงาน อาจใช้เพื่อจับคู่อิมพีแดนซ์ในวงจรหลักและวงจรรอง

โดยปกติแกนกลางจะถูกสร้างในหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังต่ำ C- และ I- เคลือบหรือจาก E- และ I- เคลือบ. ขดลวดมักจะเป็นลวดเคลือบรอบและการชุมนุมอาจเคลือบเงาหรือห่อหุ้มในเรซิ่นสำหรับการรวมเครื่องจักรกลและเพื่อป้องกันการเข้าของความชื้น

2. หม้อแปลงขนาดเล็ก

เหล่านี้ใช้สำหรับเครื่องเขียนพกพาหรือหน่วยจ่ายไฟมือถือเป็นตัวแยกหม้อแปลงและสำหรับการใช้งานพิเศษเช่นการจุดระเบิดของเตาเครื่องโกนหนวด อาจใช้เพื่อจ่ายพลังงานสามเฟสสูงสุด 40 kVA ที่ความถี่สูงถึง 1 MHz

ความปลอดภัยเป็นข้อกังวลสำคัญสำหรับหม้อแปลงเหล่านี้และถูกระบุว่าเป็นคลาส I, คลาส II หรือคลาส III ยูนิตคลาส I ได้รับการหุ้มฉนวนและป้องกันโดยสถานีปลายทาง หม้อแปลง Class II มีฉนวนสองชั้นหรือฉนวนเสริม หม้อแปลง Class III มีเอาต์พุตที่ Safety Extra-Low Voltages (SELV) ต่ำกว่า 50 V ac หรือ 120 V dc

3. หม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่าย

สิ่งเหล่านี้ถูกใช้เพื่อแจกจ่ายพลังงานไปยังภายในประเทศหรือสถานที่อุตสาหกรรม พวกเขาอาจเป็นเฟสเดียวหรือสามเฟสติดตั้งเสาหรือติดตั้งพื้นและพวกเขามีคะแนนตั้งแต่ 16 kVA ถึง 2,500 kVA

ขดลวดและแกนจะถูกแช่อยู่ในแร่น้ำมันที่มีการระบายความร้อนตามธรรมชาติและมีสองขดลวดต่อเฟส ขดลวดปฐมภูมิ (แรงดันสูง) มีแรงดันไฟฟ้าสูงสุดตั้งแต่ 3.6 kV ถึง 36 kV แรงดันไฟฟ้าขดลวดทุติยภูมิ (แรงดันต่ำ) ไม่เกิน 1.1 kV ขดลวดแรงดันสูงมักจะมีแทปปิดที่± 2.5% หรือ + 2 × 2.5 เปอร์เซ็นต์ - 3 × 2.5

ความสูญเสียถูกกำหนดจากรายการเช่นจาก BS 7281-1 หรือโดยใช้สูตรการสูญเสีย - ตัวพิมพ์ใหญ่

แกนและขดลวดของหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายทั่วไปที่ระดับ 800 kVA, 11 000/440 แสดงอยู่ รูปที่ 1.

รูปที่ 1 - แกนกลางและขดลวดของหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายขนาด 800 kVA, 11 000/440 V

4. หม้อแปลงไฟฟ้า

สิ่งเหล่านี้ถูกใช้เพื่อจัดหาสถานที่อุตสาหกรรมขนาดใหญ่หรือสถานีย่อยการกระจาย ช่วงคะแนนจาก 4 MVA ถึง 30 MVA กับขดลวดหลักสูงสุดถึง 66 kV และขดลวดทุติยภูมิถึง 36 kV

หม้อแปลงไฟฟ้าในระดับนี้จะเย็นตัว หม้อแปลงไฟฟ้าส่วนใหญ่ใช้น้ำมันแร่ แต่สำหรับการใช้งานในอาคารที่พักอาศัยแท่นขุดเจาะน้ำมันและโรงงานบางแห่งสารหล่อเย็นอาจเป็นเอสเทอร์สังเคราะห์ของเหลวซิลิโคนหรือของเหลวอื่น ๆ

5. การส่ง (หรือ intertie) หม้อแปลง

เหล่านี้เป็นหนึ่งในแรงดันไฟฟ้าที่ใหญ่ที่สุดและสูงที่สุดหม้อแปลงไฟฟ้าที่ใช้งาน พวกเขาจะใช้ในการส่งพลังงานระหว่างเครือข่ายไฟฟ้าแรงสูง การจัดอันดับมีตั้งแต่ 60 MVA ถึง 1,000 MVA และขดลวดได้รับการจัดอันดับสำหรับเครือข่ายที่เชื่อมโยงเช่น 33, 66, 132, 275 และ 400 kV ในสหราชอาณาจักรหรือแรงดันไฟฟ้าสูงสุด 500 kV หรือ 800 kV ในภาษาอื่น .

ความต้านทานของหม้อแปลงส่งกำลังมักจะอยู่ที่ร้อยละ 18 ในสหราชอาณาจักรหรือร้อยละ 8 ในทวีปยุโรป แต่สำหรับเงื่อนไขของระบบบางระบบจะใช้อิมพีแดนซ์ถึงร้อยละ 30

รูปที่ 2 - แกนกลางและขดลวดของ 1,000 MVA, 400/275 kV

หม้อแปลงส่งกำลังเติมน้ำมันและมักติดตั้งปั๊มน้ำมันและพัดลมหม้อน้ำเพื่อช่วยระบายความร้อนของขดลวดและแกน พวกเขามักจะติดตั้ง OLTCs แต่เครือข่ายบางส่วนที่ 400 kV และ 275 kV เชื่อมโยงกันโดยหม้อแปลง

แกนและขดลวดของการส่งผ่านสามขาทรานส์ - เรตที่ระดับ 1000 MVA และ 400 kV / 275 kV / 11 kV แสดงอยู่ รูปที่ 2.

6. เครื่องกำเนิดหม้อแปลง (หรือเพิ่มระดับ)

พลังงานมักจะถูกสร้างขึ้นในพลังงานขนาดใหญ่โดยทั่วไปสถานีที่ 18-20 kV และเครื่องกำเนิดหม้อแปลงจะใช้เพื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้านี้ให้สูงขึ้นถึงระดับแรงดันของระบบ ทรานส์ฟอร์เมอร์เหล่านี้มักได้รับการจัดอันดับที่ 400, 500, 630, 800 หรือ 1,000 MVA

เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหม้อแปลงมักติดตั้งกับขดลวดควบคุมและ OLTC

7. หม้อแปลงแบบเปลี่ยนเฟส

เมื่อไฟฟ้าถูกส่งไปสองหรือมากกว่าสายส่งขนานการไหลของพลังงานแบ่งระหว่างเส้นในสัดส่วนผกผันกับความต้านทานของเส้น พลังงานที่สูงกว่าจะถูกส่งผ่านสายที่มีความต้านทานต่ำสุดและอาจส่งผลให้เกิดการโอเวอร์โหลดในบรรทัดนั้นเมื่อสายขนานถูกโหลดบางส่วน

รูปที่ 3 แสดงให้เห็นถึง 2000 MVA, 400 kV หม้อแปลงเพิ่มกำลังการไหลในพื้นที่ หน่วยถูกแยกระหว่างสองถังเพื่อให้เป็นไปตามข้อ จำกัด การก่อสร้างขนาดและน้ำหนัก

รูปที่ 3 - 2000 MVA 400 kV หม้อแปลงเพิ่มกำลังการสร้างพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัสในสองถังในสถานที่

8. ตัวแปลงหม้อแปลง

ตำแหน่งที่กำลังส่งผ่าน HVDCระบบสถานีแปลงจะใช้ในการเปลี่ยนไฟ AC เป็น DC โดยใช้สะพาน rectifier หลาย กระแสไฟตรงจะถูกแปลงกลับเป็น ac โดยใช้บริดจ์อินเวอร์เตอร์ หม้อแปลงคอนเวอร์เตอร์จัดการกับไฟฟ้ากระแสสลับและพลังงานที่แรงดันไฟฟ้า AC / DC แบบผสมโดยการรวมการไหลของพลังงานผ่าน 12 เฟสของวงจรเรียงกระแส / อินเวอร์เตอร์บริดจ์ผ่านขดลวดวาล์ว dc

โครงสร้างฉนวนต้องทนต่อสภาวะปกติและผิดปกติทั้งหมดเมื่อแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับถูกผสมกับแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงของขั้วที่แตกต่างกันในช่วงอุณหภูมิการทำงาน

การปรากฏตัวของกระแส DC อาจทำให้เกิดความอิ่มตัวของแกนกลางซึ่งนำไปสู่กระแสแม่เหล็กที่ผิดปกติ

รูปที่ 4 - แผนผังของระบบส่งสัญญาณ ac / dc

เฟสของหม้อแปลงคอนเวอร์เตอร์สามเฟสโดยทั่วไปแล้วธนาคารจะประกอบด้วยขดลวดปฐมภูมิที่มีแรงดันสูงและขดลวดของวาล์ว AC / DC สำรองที่สอง สามหม้อแปลงดังกล่าวรวมกันเป็นสองระบบสามเฟสรอง; หนึ่งถูกเชื่อมต่อในเดลต้าและอื่น ๆ ในดาว ระบบทุติยภูมิแต่ละระบบป้อนข้อมูลสะพานหกชีพจรและสะพานทั้งสองเชื่อมต่อกันเป็นชุดเพื่อจัดเรียงเป็น 12 พัลส์ดังแสดงในแผนผัง รูปที่ 4

สองธนาคารหม้อแปลงดังกล่าวจะใช้กับวงจรทุติยภูมิที่เชื่อมต่อในขั้วตรงข้ามเพื่อสร้างระบบส่งกำลัง± 215 kV dc

9. หม้อแปลงทางรถไฟ

หม้อแปลงสำหรับแอพพลิเคชั่นทางรถไฟอาจเป็นยูนิตด้านข้างเพื่อจ่ายไฟให้กับแทร็กหรือหม้อแปลงออนบอร์ดในหัวรถจักรหรือภายใต้โค้ชเพื่อขับเคลื่อนมอเตอร์ขับเคลื่อน

หม้อแปลง Trackside อาจมีความไม่สม่ำเสมอการโหลดขึ้นอยู่กับตำแหน่งของรถไฟในระบบรถไฟ หม้อแปลงออนบอร์ดได้รับการออกแบบมาเพื่อให้ได้น้ำหนักที่ต่ำที่สุดซึ่งส่งผลให้เกิดประสิทธิภาพการสูญเสียสูง ระบบควบคุมรถไฟที่ทันสมัยโดยใช้ไทริสเตอร์ GTO หรือ IGBT ทำให้หม้อแปลงมีกระแสฮาร์มอนิกที่รุนแรงซึ่งต้องมีการพิจารณาการออกแบบเป็นพิเศษ

10. วงจรเรียงกระแสและเตาหม้อแปลง

การพิจารณาเป็นพิเศษเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าในงานอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับอาร์คเตาเผาหรือกระแสตรงโหลดหนักในโรงงานไฟฟ้าเคมี

การแชร์ปัจจุบันระหว่างเส้นทางคู่ขนานในหม้อแปลงกลายเป็นสิ่งสำคัญเนื่องจากสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นโดยกระแสสูง สนามแม่เหล็กที่รุนแรงเหล่านี้สามารถทำให้เกิดความร้อนส่วนเกินในเหล็กแม่เหล็กหากใช้ในโครงสร้างของหม้อแปลงเนื่องจากการไหลของกระแสความใกล้ชิดในเหล็ก เพื่อลดความร้อนส่วนเกินนี้มักใช้เหล็กที่ไม่ใช่แม่เหล็กเป็นส่วนหนึ่งของถังหรือฝาครอบ

OLTC ในหม้อแปลงเตาหลอมขึ้นอยู่กับหน้าที่หนัก; พวกเขาอาจทำงานหลายแสนรอบต่อปีซึ่งเป็นหน้าที่มากกว่าอายุการใช้งานของหม้อแปลงส่งกำลังหลายตัว

11. หม้อแปลงชนิดแห้ง

การก่อสร้างแบบแห้งนั้นเป็นไปได้ที่ต้องการฉนวนกันความร้อนที่มีอุณหภูมิสูงกว่าเซลลูโลสและของเหลว 'คลาส' หรือคลาส 'K

ตัวแปลงทรานส์ฟอร์มแห้งใช้ของแข็งที่ไม่ใช่เซลลูโลสฉนวนกันความร้อนและขดลวดอาจจะเคลือบเงาเพื่อให้ความสามารถระดับ 'C' หรือสูญญากาศที่ห่อหุ้มในอีพอกซีเรซินเพื่อสร้างระบบคลาส 'F' หรือคลาส 'H' โดยทั่วไปจะมีการจัดอันดับสูงสุด 30 MVA ที่แรงดันไฟฟ้าสูงถึง 36 kV แต่หม้อแปลงแบบคาสเรซินได้ถูกผลิตขึ้นที่ 110 kV โดยใช้การออกแบบที่แปลกใหม่ ประสิทธิภาพเกินพิกัดมี จำกัด แต่สามารถเพิ่มได้โดยการใช้พัดลมระบายความร้อน

ประเภทนี้มีราคาแพงกว่าแบบเติมของเหลวเทียบเท่าและเนื่องจากความเสี่ยงไฟลดลงพวกเขาจะใช้ในการใช้งานพิเศษที่ประชาชนมีส่วนร่วมเช่นอุโมงค์ใต้ดินบล็อกที่อยู่อาศัยของแฟลตหรือแท่นขุดเจาะน้ำมัน

รูปที่ 5 - หม้อแปลงไฟฟ้าชนิดแห้ง 2500 kVA, หม้อแปลง 11,000/440 V พร้อมการหุ้มเรซิ่น

หม้อแปลงไฟฟ้าแบบคาสท์เรซินที่ได้รับการจัดอันดับ 2,500 kVA, 11 000/440 V แสดงในรูปที่ 5

12. หม้อแปลงที่เติมก๊าซ

สำหรับการใช้งานที่มีความไวไฟต่ำยิ่งใหญ่การออกแบบได้รับการพัฒนาที่หม้อแปลงฉนวนและระบายความร้อนด้วยก๊าซ SF6 สิ่งนี้เป็นทางเลือกสำหรับการก่อสร้างแบบแห้งซึ่งต้องกำจัดความเสี่ยงจากไฟไหม้และหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนจากสิ่งแวดล้อมโดยการรั่วไหลของน้ำมัน

หม้อแปลงแรงดันสูง SF6 มีจำหน่ายที่อันดับสูงถึง 300 MVA ที่ 275 kV และการออกแบบต้นแบบได้รับการทดสอบที่สูงถึง 500 kV หม้อแปลงที่เติมก๊าซและเครื่องปฏิกรณ์มีความหนาแน่นสูงกว่าหน่วยที่เติมน้ำมัน แต่ค่าใช้จ่ายอาจถูกปรับเพื่อลดความเสี่ยงต่อการเกิดเพลิงไหม้โดยเฉพาะที่บริเวณที่มีค่าใช้จ่ายสูง สามารถลดลงได้โดยการกำจัดอุปกรณ์ดับเพลิง

แหล่งข่าว: คู่มือวิศวกรไฟฟ้าของ Newnes - D.F. วาร์น