Wahl des Trockentyps oder des flüssigkeitsgefüllten Transformators
Wahl des Trockentyps oder des flüssigkeitsgefüllten Transformators
Inhalt
1. Zwei Arten von Transformatoren
2. Kühl- und Isoliersystem
3. Verluste
4. Betriebsdauer des Transformators
5. Wartbarkeit
6. Reparaturfähigkeit
7. Kern- / Spulenrückgewinnung und -recycling
8. Betriebsgeräuschpegel und Lärmbelästigung
9. Fußabdruck
0. Fazit
Zwei Arten von Transformatoren
Die Informationen zu den Vor- und Nachteilen der verfügbaren Transformatorentypen variieren häufig in Abhängigkeit davon, welche Informationen von den Servern zur Verfügung gestellt werden Hersteller. Dennoch gibt es bestimmte Leistungs- und Anwendungseigenschaften, die fast überall akzeptiert werden.
Grundsätzlich gibt es zwei verschiedene Arten von Transformatoren: Flüssigkeitsisoliert und gekühlt (flüssigkeitsgefüllter Typ) und nicht flüssigkeitsisoliertluft oder luft / gasgekühlt (trockener Typ). Es gibt auch Unterkategorien für jeden Haupttyp.
Bei flüssigkeitsgefüllten Transformatoren erfolgt die KühlungMedium kann herkömmliches Mineralöl sein. Es gibt auch Transformatoren mit Feuchttyp, die weniger brennbare Flüssigkeiten verwenden, wie Kohlenwasserstoffe mit hohem Brennpunkt und Silicone.
Es gibt jedoch einige Nachteile.
Zum Beispiel ist der Brandschutz bei Einheiten vom Flüssigkeitstyp aufgrund der Verwendung eines flüssigen Kühlmediums, das sich entzünden kann, wichtiger. (Trockentransformatoren können auch Feuer fangen.) Es ist sogar möglich, dass ein nicht ordnungsgemäß geschützter nasser Transformator explodiert.
In Abhängigkeit von der Anwendung erfordern flüssigkeitsgefüllte Transformatoren möglicherweise einen Sicherheitsbehälter zum Schutz vor möglichen Leckagen der Flüssigkeit.
Bei der Auswahl von Transformatoren liegt der Umschaltpunkt zwischen Trockentyp und Nasstyp zwischen 500 kVA bis etwa 2.5MVA, mit Trockentypen für die unteren und Nasstypen für die höheren Werte.
Wichtige Faktoren bei der Auswahl des zu verwendenden Typs sind der Installationsort des Transformators, z. B. innerhalb eines Bürogebäudes oder außerhalb, um eine industrielle Last zu warten.
Trockentransformatoren mit Nennwerten über 5MVAsind verfügbar, aber die überwiegende Mehrheit der Transformatoren mit höherer Kapazität sind flüssigkeitsgefüllt. Für Anwendungen im Außenbereich sind Nasswandler die vorherrschende Wahl.
Das Fließen Tabelle zeigt Verluste in trockenen und ölgefüllten Transformatoren:
Tabelle: Verlustvergleich: Öltyp und Trockentyp
| (Öltransformator) Verluste | Trockene Transformatorverluste | ||||
| KVA | Halbe Ladung (W) | Volllast (W) | KVA | Halbe Ladung (W) | Volllast (W) |
| 500 | 2465 | 4930 | 500 | 5000 | 10000 |
| 750 | 3950 | 7900 | 750 | 7500 | 15000 |
| 1000 | 4360 | 8720 | 1000 | 8200 | 16400 |
| 1500 | 6940 | 13880 | 1500 | 11250 | 22500 |
| 2000 | 8155 | 16310 | 2000 | 13200 | 26400 |
Der Kauf von Transformatoren basiert oft auf den ersten Kosten (ohne Rücksicht auf langfristige Wirtschaftlichkeit) wenn die Bewertung und Kaufentscheidung des Transformators nicht vom Endbenutzer getroffen wird.
Dies gilt insbesondere, wenn Agenten oderElektrounternehmer treffen Kaufentscheidungen auf der Grundlage von Temperaturanstieg und niedrigen Anschaffungskosten für gewerbliche und industrielle Endverbraucher, die trockene Transformatoren mit Padmontage kaufen.
Diese Agenten oder Auftragnehmer haben möglicherweise wenigAnreiz, andere wirtschaftliche Faktoren als die Erstkosten des Transformators zu berücksichtigen. Die Bedenken der Endbenutzer hinsichtlich höherer Anschaffungskosten hindern OEMs und Auftragnehmer daran, die teureren, effizienteren Optionen Kunden anzubieten oder zu empfehlen, die dies nicht ausdrücklich verlangen.
Kühl- und Isoliersystem
Da Luft das grundlegende Kühl- und Isoliersystem für Trockentransformatoren ist, sind alle Trockentransformatoren bei gleicher Spannung und Kapazität größer als bei Flüssigkeit eingetauchteKilovolt / Kilovoltampere) bewertung.
Bei Betrieb mit gleichem Fluss und gleicher Stromdichte mehr Material für Kern und Spule bedeutet höhere Verluste und höhere Kosten.
Trocken-Hochspannungstransformator-Isoliersystem - Isolierfolie aus Glas-Polyester-Laminat
</ p>Diese Kompromisse sind in der Gestaltung von enthaltenTrockentypen, aber Trockentransformatoren bieten traditionell bestimmte feuerfeste, umwelt- und anwendungstechnische Vorteile für industrielle und gewerbliche Situationen.
Die jüngsten Fortschritte bei mit Flüssigkeit gefüllten Einheiten verringern einige dieser Faktoren (trockener Typ) Vorteile.
Trockene Transformatoren haben, wenn sie auf der Grundlage der niedrigsten Anschaffungskosten gekauft werden, typischerweise erheblich höhere Betriebsverluste als die effizienteren, mit Flüssigkeit gefüllten Transformatoren.
Aus diesem Grund kaufen die wichtigsten Dienstprogramme selten Trockentransformatoren. Weil bei trockenen Isoliersystemen diezusätzliche kühlende und isolierende eigenschaften der öl-papier-systeme, bei gleicher leistung neigen Trockentransformatoren dazu, kostspieliger zu sein, größer zu sein und größere Verluste als eine entsprechende in flüssigkeitsbadene einheiten.
Verluste
2500 kVA Transformator
Kombinierte Verluste bei 100% Belastung
Die obige Grafik zeigt die kombinierten Verluste bei 100% Belastung basierend auf:
| Flüssigkeit: | Besetzung: | Trocken: | |
| Lastverluste (kW) | 16.38 | 21.00 | 18.52 |
| Leerlaufverluste (kW) | 2.66 | 7.00 | 7.55 |
| Gesamtverluste (kW) | 19.04 | 26.07 | 28.00 |
Die obigen Werte sind typisch.
50% Laden
Bei einer Belastung von 50% bleibt der Leerlaufverlust derselbe und der Lastverlust wird durch das inverse Quadrat reduziert:
| Flüssigkeit: | Besetzung: | Trocken: | |
| Lastverluste (kW) | 4.10 | 4.63 | 5.25 |
| Leerlaufverluste (kW) | 2.66 | 7.00 | 7.55 |
| Gesamtverluste (kW) | 6.76 | 12.18 | 12.25 |
Kosten von Transformatorverlusten
Kosten der Transformatorverluste - Energieverbrauch des Transformators:
Konstanten:
Energiekosten = 0,06 USD / kWh (konservativer Wert)
8760 Stunden = 24 Stunden / Tag * 365 Tage pro Jahr
| Flüssigkeit: | Besetzung: | Trocken: | ||
| Gesamtverluste (kW) | 6.76 | 12.18 | 12.25 | |
| KWH-Abrechnungssatz: | x | 0,06 $ | 0,06 $ | 0,06 $ |
| Jahresstunden: | x | 8760 | 8760 | 8760 |
| Jährliche Energiekosten aufgrund von Verluste bei 50% Last: |
= |
3.553 $ | 6.402 $ | 6.439 USD |
| Überschüssige jährliche Energiekosten: | Base | 2.849 $ | 2.886 US-Dollar | |
| 10-jährige Energiekostenüberschreitung: | Base | 28.490 $ | 28.860 USD |
* Einfache Kosten, setzt keinen Zinssatz oder steigende Energiekosten voraus
Zusätzliche Kosten für Transformatorverluste
Zusätzliche Kosten für Transformatorverluste - Energieverbrauch der Klimaanlage:
Der Energieverbrauch des Transformators ist nicht der einzige Energiefaktor. Transformatorverluste werden als Wärme abgeführt, die durch Klimatisierung aus einer kontrollierten Umgebung entfernt werden muss.
Nachfolgend sind Berechnungen zur Umwandlung von Transformatorverlusten in einen erhöhten Energieverbrauch der Klimaanlage dargestellt.
Konstanten:
1 kW = 3415 BTU / h
1Ton Klimaanlage = 12000 BTU / Stunde
1Ton Klimaanlage = 1,7 kW Stromverbrauch
| Flüssigkeit: | Besetzung: | Trocken: | ||
| Gesamtverluste (kW) | 6.76 | 12.18 | 12.25 | |
| BTU / HR / KW: | x | 3415 | 3415 | 3415 |
| BTU / HR: | = | 23085 | 41595 | 41834 |
| BTU / HR pro Tonne A / C: |
÷ |
12000 | 12000 | 12000 |
| A / C (Tonnen): | = | 1.92 | 3.47 | 3.49 |
| kW Stromverbrauch pro Tonne A / C: | x | 1.7 | 1.7 | 1.7 |
| kW: | = | 3.27 | 5.89 | 5.93 |
| Betriebsstunden (h): | x | 8760 | 8760 | 8760 |
| Jährlicher Energieverbrauch (kWh): | = | 28649 | 51619 | 51916 |
| kWH Abrechnungssatz: | x | 0,06 $ | 0,06 $ | 0,06 $ |
| Jährliche Kühlkosten: | = | 1.718,94 $ | 3.097 USD | $ 3.115 |
| Übermäßige jährliche Kühlkosten: | Base | 1.378 US-Dollar | 1.396 $ | |
| Energiekosten in Höhe von 10 Jahren: | Base | 13.782 $ | 13.960 $ |
Betriebsdauer des Transformators
Typische Trockenlebensdauer: 15-25 Jahre
Typische flüssigkeitsgefüllte Lebensdauer: 25-35 Jahre
Das Renteneintrittsalter von Transformatoren wurde ausService aus verschiedenen Gründen reicht von 14 bis 35 Jahren; Der Durchschnitt liegt bei 25 Jahren. Die durchschnittliche Lebensdauer von Transformatoren mit Flüssigkeitsmischung, die im Betrieb bleiben, beträgt jedoch 30 Jahre oder mehr.
weil Flüssigkeitsgefüllte Transformatoren halten länger als trockenSie sparen Material, Arbeit, die ersetzt werden muss, und die betrieblichen Auswirkungen aufgrund von Ausfällen.
Wartbarkeit
Empfohlene jährliche Wartung für ein typischesTrockentransformatoren bestehen aus Inspektion, Infrarotprüfung von Schraubverbindungen und Absaugen von Grills und Spulen, um eine ausreichende Kühlung zu gewährleisten und die Ansammlung brennbaren Materials zu verhindern.
Die Reinigung des Grills und der Spulen erfordert möglicherweise dieunerwünschte Anforderung, den Transformator spannungslos zu machen, was häufig zu keiner Reinigung führt. Wenn die Reinigung entfällt, verringert sich der Wirkungsgrad des Transformators aufgrund des verringerten Luftstroms und es besteht Brandgefahr.
Die vorbeugende Wartung eines flüssigkeitsgefüllten Transformators kann aus Entnahme und Analyse einer Ölprobe. Die Ölanalyse liefert eine sehr genaueBeurteilung des Transformatorzustands - mit Trockentransformatoren ist dies nicht möglich. Durch das Weglassen der vorbeugenden Wartung wird der Wirkungsgrad des Transformators nicht beeinträchtigt oder eine potenzielle Brandgefahr besteht.
Weniger brennbare, flüssigkeitsgefüllte Transformatoren bietenDie beste Gelegenheit, maximale Effizienz bei geringstem Wartungsaufwand zu gewährleisten und die besten Diagnosefunktionen für Reparatur / Wiederverwendung bereitzustellen, statt unvorhergesehenen Ausfällen / Entsorgungen.
Reparaturfähigkeit
„Spulen in Flüssigkeitstypen sind viel einfacher zu reparieren als Spulen in Trockentransformatoren. Gussspulen sind nicht reparierbar; Sie müssen ersetzt werden. ”- Moran, Robert B. Richtlinien für das Design von Transformatoren. Elektrische Konstruktion und Wartung, Mai 1996.
Wenn ein Transformator ausfällt, muss der Transformator repariert oder ausgetauscht werden muss gemacht werden. Flüssigkeitsgefüllte Transformatoren können in den meisten Situationen in unabhängigen Reparaturwerkstätten vor Ort wirtschaftlich repariert werden.
Beispiel: 2500kVA Transformer - Einkauf und Wartung
| Flüssigkeit | Besetzung | Trocken | |
| Kaufpreis: | 35.000 $ | 60.000 US-Dollar | 38.000 US-Dollar |
| Betriebsdauer (Jahre): | 35 | 30 | 25 |
| Jährliche Wartungsarbeiten: | keiner | 6 Stunden | 6 Stunden |
| Jährliche Wartungsarbeiten: | keiner | 360 $ | 360 $ |
| Ausfall, der für die Wartung erforderlich ist: | N / A | Ja | Ja |
| Feuergefahr, wenn nicht gewartet: | Nein | Ja | Ja |
| Reparierbar: | Ja | Nein | Ja |
| Jährliche Kosten für den Kauf und die Wartung: | $ 902 | 1.693 $ | 1.376 $ |
Kern- / Spulenrückgewinnung und -recycling
Merkmal: Flüssigkeitsgefüllte Transformatoren ermöglichen eine einfachere Rückgewinnung von Kern und Spule
Material- und Ressourcenvorteil: Einfacher zu recyceln
Versorgungsunternehmen, die das meiste nutzenFlüssigkeitsgefüllte Transformatoren ersetzen normalerweise die Spulen alter Transformatoren und verwenden sie weiterhin für einen großen Prozentsatz ihrer alten Transformatoren. Die kleinen Verteilertransformatoren werden am Ende ihrer Lebensdauer entsorgt / recycelt.
Wenn es Zeit ist, einen Transformator außer Betrieb zu setzen,Recycling gleicht den Bedarf an neuem Material aus und sorgt für einen positiven Cashflow. Die meisten Komponenten von flüssigkeitsgefüllten und trockenen Transformatoren können recycelt werden. Eine Ausnahme bilden Gießharztransformatoren. Aufgrund ihrer Konstruktion können die Materialien in Gießharztransformatoren schwierig und unwirtschaftlich zu recyceln sein. Wenn eine Gussspule ausfällt, ist die gesamte, in Epoxidharz eingeschlossene Wicklung nutzlos gemacht und landet normalerweise auf einer Mülldeponie.
Dies verschwendet die Ressource und verursacht zusätzliche Kosten für die Beseitigung sowie ein langfristiges Haftungsrisiko gegenüber dem ursprünglichen Eigentümer.
Im Gegensatz, Flüssigkeitsgefüllte Transformatoren können nach ihrer Nutzungsdauer problemlos recycelt werden. Das Transformatorfluid kann wiederaufbereitet und erneut verwendet werden. Stahl, Kupfer und Aluminium können vollständig und wirtschaftlich recycelt werden, wodurch ein positiver Cashflow erzielt wird.
Die Ausschusswerte und Entsorgungskosten für einen 2500 kVA Transformator sind unten aufgeführt. Positive Cashflows sind in Klammern angegeben.
2500kVA Transformator
| Trockene Art | Gießharz | Mit Flüssigkeit gefüllt | |
| Dielektrische Flüssigkeit | $ 0 | $ 0 | 500 $ |
| Kern und Spule | $ 1100 | 100 $ | $ 1200 |
| Tank und Montage | 400 $ | 100 $ | 400 $ |
| Entsorgungskosten | $ 0 | 400 $ | $ 0 |
| Gesamtkosten (oder Einsparungen) | 1500 $ | 200 $ | 2100 $ |
Betriebsgeräuschpegel und Lärmbelästigung
Merkmal: Flüssigkeitsgefüllte Transformatoren haben einen niedrigeren Betriebsgeräuschpegel
Nutzen für die Umweltqualität in Innenräumen: Weniger Lärmbelästigung
Vergleich der Transformatortypen - Betriebsgeräuschpegel
Dezibel ist eine logarithmische Funktion, und der Schalldruck verdoppelt sich bei jeder Erhöhung um drei Dezibel. Die Forschung zeigt das Dezibelstufen über 60 kann die Aufmerksamkeitsspanne einer Person verringern.
Eine Studie der American Society of Interior Designers zeigte, dass die Produktivität des Büros steigen würde, wenn die Arbeitsbereiche weniger laut wären.
Fußabdruck
Merkmal: Flüssigkeitsgefüllte Transformatoren haben einen geringeren Platzbedarf
Material- und Ressourcenvorteil: Kleinere Geräte reduzieren den Bedarf an Gebäudegrößen
Konstanten:
Typische Kosten pro Quadratfuß: 25 USD / SF
| kVA | Flüssigkeit: | Trocken: | Unterschied: | 25 $ / SF: | |
| 750 kVA | Tiefe: | 4,6 ft | 5,5 ft | ||
| Breite: | 4,6 ft | 8,0 ft | |||
| Sq Ft: | 21 ft2 | 44 ft2 | 23 ft2 | 575 $ | |
| 1000 kVA | Tiefe: | 5,2 ft | 5,5 ft | ||
| Breite: | 4,8 ft | 8,0 ft | |||
| Sq Ft: | 25 ft2 | 44 ft2 | 19 ft2 | 475 $ | |
| 1500 kVA | Tiefe: | 6,3 ft | 5,5 ft | ||
| Breite: | 4,4 ft | 8,0 ft | |||
| Sq Ft: | 28 ft2 | 44 ft2 | 16 ft2 | 400 $ | |
Ein kleineres Gebäude hat auch den Vorteil, dass weniger Beleuchtung und Belüftung erforderlich sind.
Fazit
Verwendung von flüssigkeitsgefüllten Transformatoren fürGewerbe- und Industrieanlagen sind eine innovative Designpraxis. Ein Trockentransformator ist die Standardlösung für die Stromversorgung in dieser Art von Konstruktion.
Eine Bewertung der Gesamtbetriebskosten von sowohl trocken als auch mit Flüssigkeit gefüllten Transformatoren zeigt, dass die niedrigsten Gesamtkosten für den Betrieb die Installation von weniger brennbaren, mit Flüssigkeit gefüllten Transformatoren ist.
Ressourcen: Best-Practice-Handbuch für Transformatoren - Devki Energy Consultancy Pvt. GmbH.; Anwendung für LEED Innovation & Design Points - Transformatortechnologie: Flüssigkeitsgefüllt vs.