Ve světě transformátorů jsou termíny "smyčkové napájení" a "radiální napájení" nejčastěji spojovány s uspořádáním VN průchodek pro transformátory s přihrádkovou montáží. Tyto termíny však nepocházejí z transformátorů. Pocházejí ze širšího pojetí distribuce energie v elektrických systémech (nebo obvodech). Transformátor se nazývá smyčkový napájecí transformátor, protože jeho konfigurace průchodky je přizpůsobena distribučnímu systému smyčky. Totéž platí pro transformátory, které klasifikujeme jako radiální napájení – jejich uspořádání pouzdra je obvykle vhodné pro radiální systémy.
Ze dvou typů transformátorů je verze se smyčkovým napájením nejvíce přizpůsobivá. Smyčková napájecí jednotka může pojmout jak radiální, tak smyčkovou konfiguraci systému, zatímco radiální napájecí transformátory se téměř vždy objevují v radiálních systémech.
Radiální a smyčkové distribuční systémy
Jak radiální, tak smyčkové systémy mají za cíl dosáhnout stejné věci: posílat výkon středního napětí ze společného zdroje (obvykle rozvodny) do jednoho nebo více transformátorů snižujících výkon, které obsluhují zátěž.
Radiální posuv je jednodušší z těchto dvou. Představte si kruh s několika čarami (nebo radiány) vycházejícími z jednoho středového bodu, jak je znázorněno na obrázku 1. Tento středový bod představuje zdroj energie a čtverce na konci každé čáry představují snižovací transformátory. V tomto nastavení je každý transformátor napájen ze stejného místa v systému, a pokud je zdroj energie přerušen z důvodu údržby nebo pokud dojde k poruše, celý systém se vypne, dokud nebude problém vyřešen.
Obrázek 1: Výše uvedené schéma ukazuje transformátory zapojené v radiálním distribučním systému. Střed představuje zdroj elektrické energie. Každý čtverec představuje samostatný transformátor napájený ze stejného jediného napájecího zdroje.
Obrázek 2: V distribučním systému smyčkového napájení mohou být transformátory napájeny z více zdrojů. Pokud dojde k poruše napájecího kabelu proti větru od zdroje A, systém může být napájen napájecími kabely připojenými ke zdroji B bez významné ztráty provozu.
Ve smyčkovém systému může být napájení dodáváno ze dvou nebo více zdrojů. Namísto napájení transformátorů z jednoho centrálního bodu jako na obrázku 1 nabízí systém smyčky zobrazený na obrázku 2 dvě samostatná místa, ze kterých může být dodávána energie. Pokud jeden zdroj napájení přejde do režimu offline, druhý může nadále dodávat energii do systému. Tato redundance poskytuje kontinuitu služeb a dělá smyčkový systém preferovanou volbou pro mnoho koncových uživatelů, jako jsou nemocnice, univerzitní kampusy, letiště a velké průmyslové komplexy. Obrázek 3 ukazuje detailní pohled na dva transformátory znázorněné ve smyčkovém systému z obrázku 2.
Obrázek 3: Výše uvedený nákres ukazuje dva transformátory konfigurované pro napájení smyčky spojené dohromady v systému smyčky s možností napájení z jednoho ze dvou napájecích zdrojů.
Rozdíl mezi radiálními a smyčkovými systémy lze shrnout takto:
Pokud transformátor přijímá energii pouze z jednoho bodu v obvodu, pak je systém radiální.
Pokud je transformátor schopen přijímat energii ze dvou nebo více bodů v obvodu, pak je systém smyčkový.
Bližší prozkoumání transformátorů v obvodu nemusí jasně ukázat, zda je systém radiální nebo smyčkový; jak jsme poukázali na začátku, jak smyčkové napájecí transformátory, tak radiální napájecí transformátory mohou být nakonfigurovány tak, aby fungovaly v obou konfiguracích obvodu (i když opět je vzácné vidět radiální napájecí transformátor ve smyčkovém systému). Elektrický plán a jeden řádek je nejlepší způsob, jak určit uspořádání a konfiguraci systému. Jak již bylo řečeno, při bližším pohledu na konfiguraci primárních průchodek radiálních a smyčkových napájecích transformátorů je často možné vyvodit dobře informovaný závěr o systému.
Konfigurace radiálních a smyčkových napájecích pouzder
V padmount transformátorech spočívá hlavní rozdíl mezi radiálním a smyčkovým napájením v konfiguraci primární/HV průchodka (levá strana skříně transformátoru). V primárním radiálním napájení je jedna průchodka pro každý ze tří vstupních fázových vodičů, jak je znázorněno na obrázku 4. Toto uspořádání se nejčastěji vyskytuje tam, kde je potřeba pouze jeden transformátor pro napájení celého místa nebo zařízení. Jak uvidíme dále, radiální napájecí transformátory se často používají pro poslední jednotku v sérii transformátorů spojených dohromady s primárními smyčkami napájení (viz obrázek 6).
Obrázek 4:Konfigurace radiálního přívodu jsou navrženy pro jeden vstupní primární přívod.
Primární části přívodu smyčky mají šest pouzder místo tří. Nejběžnější uspořádání je známé jako V smyčka se dvěma sadami tří odstupňovaných pouzder (viz obrázek 5) – tři pouzdra nalevo (H1A, H2A, H3A) a tři napravo (H1B, H2B, H3B), jak je uvedeno v IEEE Std C57.12.34.
Obrázek 5: Konfigurace smyčkového přívodu nabízí možnost mít dva primární přívody.
Nejběžnější aplikací pro primární šest průchodek je spojení několika smyčkových napájecích transformátorů dohromady. V tomto nastavení je vstupní napájení přivedeno do prvního transformátoru v řadě. Druhá sada kabelů vede od průchodek na straně B první jednotky k průchodkám na straně A dalšího transformátoru v řadě. Tento způsob řetězení dvou nebo více transformátorů v řadě se také nazývá „smyčka“ transformátorů (nebo „smyčka transformátorů dohromady“). Je důležité rozlišovat mezi „smyčkou“ (nebo sériovým řetězcem) transformátorů a napájením smyčky, pokud jde o průchodky transformátorů a elektrické rozvodné systémy. Obrázek 6 ukazuje dokonalý příklad smyčky transformátorů instalovaných v radiálním systému. Pokud dojde ke ztrátě napájení u zdroje, všechny tři transformátory budou offline, dokud nebude napájení obnoveno. Všimněte si, že podrobné prozkoumání jednotky radiálního posuvu zcela vpravo by naznačovalo radiální systém, ale to by nebylo tak jasné, kdybychom se podívali pouze na další dvě jednotky.
Obrázek 6: Tato skupina transformátorů je napájena z jednoho zdroje počínaje prvním transformátorem v sérii. Primární napájení je vedeno přes každý transformátor v sestavě do konečné jednotky, kde je ukončeno.
Ke každému transformátoru lze přidat vnitřní bajonetové pojistky na primární straně, jak je znázorněno na obrázku 7. Primární pojistky přidává další vrstvu ochrany pro elektrický systém – zvláště když je několik transformátorů spojených dohromady jednotlivě jištěno.
Obrázek 7:Každý transformátor je vybaven vlastní vnitřní nadproudovou ochranou.
Pokud dojde k poruše sekundární strany na jedné jednotce (obrázek 8), primární pojistka přeruší tok nadproudu na vadném transformátoru dříve, než se dostane ke zbytku jednotek, a normální proud bude dále protékat kolem vadné jednotky. zbývající transformátory v obvodu. To minimalizuje prostoje a přenáší poruchu na jedinou jednotku, když je několik jednotek propojeno dohromady v jednom odbočném okruhu. Toto nastavení s vnitřní nadproudovou ochranou lze použít v radiálních nebo smyčkových systémech – v obou případech vytlačovací pojistka izoluje vadnou jednotku a zátěž, kterou obsluhuje.
Obrázek 8: V případě poruchy na straně zátěže na jedné jednotce v sérii transformátorů izoluje pojistka na primární straně poruchovou jednotku od ostatních transformátorů ve smyčce, čímž se zabrání dalšímu poškození a umožní nepřerušený provoz zbytku systému.
Další aplikací konfigurace průchodky pro přívod smyčky je připojení dvou samostatných zdrojů (přívod A a přívod B) k jedné jednotce. To je podobné předchozímu scénáři na obrázku 2 a obrázku 3, ale s jedinou jednotkou. Pro tuto aplikaci je v transformátoru instalován jeden nebo více otočných přepínačů ponořených v oleji, což jednotce umožňuje podle potřeby přepínat mezi dvěma přívody. Určité konfigurace umožní přepínání mezi jednotlivými zdroji napájení bez okamžité ztráty napájení obsluhované zátěže – zásadní výhoda pro koncové uživatele, kteří oceňují kontinuitu elektrických služeb.
Obrázek 9: Výše uvedené schéma ukazuje jeden napájecí transformátor smyčky ve smyčkovém systému s možností napájení z jednoho ze dvou napájecích zdrojů.
Zde je další příklad smyčkového napájecího transformátoru instalovaného v radiálním systému. V této situaci má primární skříň pouze jednu sadu vodičů přivedenou na průchodky na straně A a druhá sada průchodek na straně B je zakončena buď izolovanými krytkami nebo kolenovými pojistkami. Toto uspořádání je ideální pro jakoukoli aplikaci s radiálním napájením, kde je v instalaci vyžadován pouze jeden transformátor. Instalace přepěťových ochran na průchodky B je také standardní konfigurací pro poslední transformátor v řetězci nebo sérii smyčkových napájecích jednotek (konvenčně se přepěťová ochrana instaluje na poslední jednotku).
Obrázek 10: Zde je příklad primárního přívodu smyčky se šesti průchodkami, kde další tři průchodky na straně B jsou zakončeny zachycovači předního kolena. Tato konfigurace funguje pro jeden transformátor sám o sobě a používá se také pro poslední transformátor v řadě připojených jednotek.
Je také možné replikovat tuto konfiguraci s primárním radiálním přívodem se třemi pouzdry pomocí otočných průchozích (nebo průchozích) vložek. Každá průchozí vložka vám dává možnost instalovat jednu kabelovou koncovku a jednu záchytku předního kolena na fázi. Tato konfigurace s průchozími vložkami také umožňuje připojení další sady kabelů pro aplikace smyčkového systému, nebo lze další tři připojení použít k napájení jiného transformátoru v sérii (nebo smyčce) jednotek. Průchozí konfigurace s radiálními transformátory neumožňuje volbu mezi samostatnou sadou průchodek na straně A a B s vnitřními spínači na transformátoru, což z ní činí nežádoucí volbu pro smyčkové systémy. Taková jednotka by mohla být použita pro dočasné (nebo pronajaté) řešení, když není k dispozici smyčkový napájecí transformátor, ale není to ideální trvalé řešení.
Obrázek 11: Otočné průchozí vložky lze použít k přidání svodičů nebo jiné sady výstupních kabelů do sestavy radiálních přívodních průchodek.
Jak bylo zmíněno na začátku, smyčkové napájecí transformátory jsou široce používány v radiálních systémech, protože mohou být snadno vybaveny pro samostatný provoz, jak je znázorněno výše na obrázku 10, ale jsou téměř vždy výhradní volbou pro smyčkové systémy kvůli jejich šesti průchodkám. rozložení. S instalací přepínače v olejové lázni lze ovládat více zdrojů napájení z primární skříně jednotky.
Princip s přepínači zahrnuje přerušení toku proudu na cívkách transformátoru stejně jako jednoduchý vypínač s dodatečnou schopností přesměrovat tok proudu mezi průchodkami na straně A a B. Nejsnáze pochopitelná konfigurace přepínače je třípolohový přepínač. Jak ukazuje obrázek 12, jeden vypínač ovládá samotný transformátor a dva další vypínače ovládají napájení na straně A a na straně B jednotlivě. Tato konfigurace je ideální pro nastavení smyčkového systému (jako na obrázku 9 výše), která vyžadují volbu mezi dvěma samostatnými zdroji v kteroukoli chvíli. Funguje také dobře pro radiální systémy s více jednotkami zapojenými do série.
Obrázek 12:Příklad transformátoru se třemi samostatnými dvoupolohovými spínači na primární straně. Tento typ přepínání voliče lze také použít s jedním čtyřpolohovým přepínačem, avšak čtyřpolohová varianta není tak univerzální, protože neumožňuje zapínání/vypínání samotného transformátoru bez ohledu na A-stranu a Krmení na straně B.
Obrázek 13 ukazuje tři transformátory, každý se třemi dvoupolohovými spínači. První jednotka vlevo má všechny tři spínače v poloze zavřeno (zapnuto). Uprostřed transformátoru jsou přepínače strany A i B v poloze zavřeno, zatímco přepínač ovládající cívku transformátoru je v poloze otevřeno (vypnuto). V tomto scénáři je napájení dodáváno do zátěže, kterou obsluhuje první transformátor a poslední transformátor ve skupině, ale ne do prostřední jednotky. Jednotlivé spínače zap/vyp na straně A a B umožňují tok proudu předat další jednotce v sestavě, když je spínač zapnuto/vypnuto pro cívku transformátoru otevřen.
Obrázek 13: Použitím vícenásobných přepínačů na každém transformátoru může být jednotka uprostřed izolována bez ztráty napájení sousedních jednotek.
Existují další možné konfigurace spínačů, jako je čtyřpolohový spínač – který svým způsobem kombinuje tři samostatné dvoupolohové spínače do jednoho zařízení (s několika rozdíly). Čtyřpolohové spínače se také označují jako „smyčkové napájecí spínače“, protože se používají výhradně se smyčkovými napájecími transformátory. Spínače posuvu smyčky lze použít v radiálních nebo smyčkových systémech. V radiálním systému se používají k izolaci transformátoru od ostatních ve skupině jako na obrázku 13. V systému smyčky se takové přepínače častěji používají k ovládání napájení z jednoho ze dvou vstupních zdrojů (jako na obrázku 9).
Hlubší pohled na přepínače smyčkového napájení přesahuje rámec tohoto článku a jejich stručný popis zde slouží k zobrazení významné části, kterou hrají přepínače přepínače vnitřního transformátoru ve smyčkových transformátorech instalovaných v radiálních a smyčkových systémech. Pro většinu situací, kdy je potřeba náhradní transformátor v systému napájení smyčky, bude vyžadován typ přepínání diskutovaný výše. Tři dvoupolohové přepínače nabízejí největší univerzálnost a z tohoto důvodu jsou ideálním řešením v náhradním transformátoru instalovaném ve smyčkovém systému.
Shrnutí
Jako obecné pravidlo platí, že transformátor namontovaný na radiální podložce obvykle označuje radiální systém. S transformátorem namontovaným na podložce pro napájení smyčky může být obtížnější určit konfiguraci obvodu. Přítomnost vnitřních přepínačů ponořených v oleji často indikuje smyčkový systém, ale ne vždy. Jak bylo zmíněno na začátku, smyčkové systémy se běžně používají tam, kde je vyžadována kontinuita služeb, jako jsou nemocnice, letiště a univerzitní kampusy. Pro kritické instalace, jako jsou tyto, bude téměř vždy vyžadována specifická konfigurace, ale mnoho komerčních a průmyslových aplikací umožní určitou flexibilitu v konfiguraci dodávaného transformátoru namontovaného na podložce – zvláště pokud je systém radiální.
Pokud začínáte pracovat s aplikacemi s transformátory namontovanými na podložce s radiálním a smyčkovým posuvem, doporučujeme mít tuto příručku po ruce jako referenci. Víme však, že není vyčerpávající, takže pokud máte další otázky, neváhejte se na nás obrátit. Také tvrdě pracujeme na tom, abychom udrželi naše zásoby transformátorů a dílů dobře zásobené, takže pokud potřebujete konkrétní aplikaci, dejte nám vědět.
Čas odeslání: List-08-2024