W świecie transformatorów terminy „zasilanie pętli” i „zasilanie promieniowe” są najczęściej kojarzone z układem przepustów WN w podzielonych na przedziały transformatorach do montażu na podkładce. Terminy te jednak nie wywodzą się z transformatorów. Wywodzą się z szerszej koncepcji rozdziału mocy w układach (lub obwodach) elektrycznych. Transformator nazywany jest transformatorem zasilającym pętlę, ponieważ jego konfiguracja przepustów jest dostosowana do systemu dystrybucji pętli. To samo dotyczy transformatorów, które klasyfikujemy jako zasilane promieniowo – ich układ przepustów jest zazwyczaj dostosowany do systemów promieniowych.
Spośród dwóch typów transformatorów wersja z zasilaniem pętlowym jest najbardziej elastyczna. Jednostka zasilająca pętlę może pomieścić zarówno konfiguracje systemu promieniowego, jak i pętlowego, podczas gdy transformatory zasilane promieniowo prawie zawsze pojawiają się w systemach promieniowych.
Systemy dystrybucji zasilania promieniowego i pętlowego
Zarówno systemy promieniowe, jak i pętlowe mają na celu osiągnięcie tego samego: przesłanie mocy średniego napięcia ze wspólnego źródła (zwykle podstacji) do jednego lub więcej transformatorów obniżających obsługujących obciążenie.
Posuw promieniowy jest prostszym z nich. Wyobraź sobie okrąg z kilkoma liniami (lub radianami) wychodzącymi z jednego punktu centralnego, jak pokazano na rysunku 1. Ten punkt środkowy reprezentuje źródło mocy, a kwadraty na końcu każdej linii przedstawiają transformatory obniżające. W tej konfiguracji każdy transformator jest zasilany z tego samego punktu systemu, a jeśli źródło zasilania zostanie przerwane w celu konserwacji lub wystąpi awaria, cały system przestanie działać do czasu rozwiązania problemu.
Rysunek 1: Powyższy schemat przedstawia transformatory połączone w promieniowym systemie dystrybucyjnym. Punkt środkowy reprezentuje źródło energii elektrycznej. Każdy kwadrat reprezentuje indywidualny transformator zasilany z tego samego pojedynczego źródła zasilania.
Rysunek 2: W systemie dystrybucji zasilania pętlowego transformatory mogą być zasilane z wielu źródeł. Jeżeli wystąpi awaria kabla zasilającego pod wiatrem Źródła A, system może być zasilany kablami zasilającymi podłączonymi do Źródła B bez znaczącej utraty usług.
W systemie pętli zasilanie może być dostarczane z dwóch lub więcej źródeł. Zamiast zasilać transformatory z jednego centralnego punktu, jak na rysunku 1, system pętli pokazany na rysunku 2 oferuje dwa oddzielne miejsca, z których może być dostarczane zasilanie. Jeśli jedno źródło zasilania zostanie wyłączone, drugie może nadal zasilać system. Ta nadmiarowość zapewnia ciągłość usług i sprawia, że system pętli jest preferowanym wyborem dla wielu użytkowników końcowych, takich jak szpitale, kampusy uniwersyteckie, lotniska i duże kompleksy przemysłowe. Rysunek 3 przedstawia zbliżenie dwóch transformatorów przedstawionych w układzie pętlowym z rysunku 2.
Rysunek 3: Powyższy rysunek przedstawia dwa transformatory skonfigurowane do zasilania w pętli, połączone razem w system pętli z możliwością zasilania z jednego z dwóch zasilaczy.
Rozróżnienie między systemami promieniowymi i pętlowymi można podsumować w następujący sposób:
Jeśli transformator otrzymuje moc tylko z jednego punktu obwodu, wówczas układ jest promieniowy.
Jeśli transformator może odbierać energię z dwóch lub więcej punktów obwodu, wówczas system działa w pętli.
Dokładne badanie transformatorów w obwodzie może nie wskazywać jednoznacznie, czy system jest promieniowy, czy pętlowy; jak wskazaliśmy na początku, zarówno transformatory z zasilaniem pętlowym, jak i transformatory z zasilaniem promieniowym można skonfigurować do pracy w dowolnej konfiguracji obwodu (choć ponownie rzadko można spotkać transformator z zasilaniem promieniowym w systemie pętlowym). Najlepszym sposobem na określenie układu i konfiguracji systemu jest projekt elektryczny i wykonanie jednej linii. Mając to na uwadze, po bliższym przyjrzeniu się konfiguracji tulei pierwotnych transformatorów zasilanych promieniowo i pętlowo, często można wyciągnąć oparte na informacjach wnioski na temat systemu.
Konfiguracje tulei zasilania promieniowego i pętlowego
W transformatorach do montażu podkładkowego główna różnica między zasilaniem promieniowym i pętlowym polega na konfiguracji przepustów pierwotnych/WN (lewa strona szafy transformatora). W obwodzie pierwotnym z zasilaniem promieniowym znajduje się jedna tuleja dla każdego z trzech wejściowych przewodów fazowych, jak pokazano na rysunku 4. Ten układ jest najczęściej spotykany, gdy do zasilania całego obiektu lub obiektu potrzebny jest tylko jeden transformator. Jak zobaczymy później, promieniowe transformatory zasilające są często używane w ostatniej jednostce w szeregu transformatorów połączonych razem z uzwojeniami pierwotnymi zasilanymi w pętli (patrz rysunek 6).
Rysunek 4:Konfiguracje zasilania promieniowego są zaprojektowane dla jednego głównego zasilania wejściowego.
Zasilanie pętlowe ma sześć tulei zamiast trzech. Najpopularniejszy układ to pętla V z dwoma zestawami trzech naprzemiennych tulei (patrz rysunek 5) — trzema tulejami po lewej stronie (H1A, H2A, H3A) i trzema po prawej stronie (H1B, H2B, H3B), zgodnie z opisem w standardzie IEEE C57.12.34.
Rysunek 5: Konfiguracja zasilania pętlowego oferuje możliwość posiadania dwóch głównych źródeł zasilania.
Najczęstszym zastosowaniem sześcioprzepustowego obwodu pierwotnego jest połączenie razem kilku transformatorów zasilających pętlę. W tej konfiguracji przychodzące zasilanie z sieci jest doprowadzane do pierwszego transformatora w zestawie. Drugi zestaw kabli biegnie od przepustów po stronie B pierwszego urządzenia do przepustów po stronie A następnego transformatora w szeregu. Ta metoda łączenia łańcuchowego dwóch lub więcej transformatorów w rzędzie jest również nazywana „pętlą” transformatorów (lub „łączeniem transformatorów w pętlę”). Ważne jest, aby dokonać rozróżnienia pomiędzy „pętlą” (lub połączeniem szeregowym) transformatorów a zasilaniem pętli w odniesieniu do przepustów transformatorowych i systemów dystrybucji energii elektrycznej. Rysunek 6 przedstawia doskonały przykład pętli transformatorów zainstalowanych w układzie promieniowym. W przypadku utraty zasilania u źródła wszystkie trzy transformatory zostaną wyłączone do czasu przywrócenia zasilania. Należy zauważyć, że dokładne zbadanie promieniowego zespołu zasilającego po prawej stronie wskazywałoby na system promieniowy, ale nie byłoby to tak jasne, gdybyśmy spojrzeli tylko na pozostałe dwa zespoły.
Rysunek 6: Ta grupa transformatorów jest zasilana z jednego źródła, zaczynając od pierwszego transformatora w szeregu. Zasilanie pierwotne jest przekazywane przez każdy transformator w zestawie do jednostki końcowej, gdzie jest zakończone.
Do każdego transformatora można dodać wewnętrzne bezpieczniki bagnetowe po stronie pierwotnej, jak pokazano na rysunku 7. Bezpieczniki pierwotne zapewniają dodatkową warstwę ochrony układu elektrycznego — zwłaszcza gdy kilka połączonych ze sobą transformatorów jest zabezpieczonych indywidualnie.
Rysunek 7:Każdy transformator jest wyposażony we własne wewnętrzne zabezpieczenie nadprądowe.
Jeśli w jednym urządzeniu wystąpi zwarcie po stronie wtórnej (Rysunek 8), bezpiecznik pierwotny przerwie przepływ prądu nadprądowego w uszkodzonym transformatorze, zanim dotrze on do pozostałych jednostek, a normalny prąd będzie nadal płynął przez uszkodzoną jednostkę do pozostałe transformatory w obwodzie. Minimalizuje to przestoje i powoduje, że awaria dotyczy pojedynczego urządzenia, gdy kilka urządzeń jest połączonych razem w jednym obwodzie odgałęzionym. Ta konfiguracja z wewnętrznym zabezpieczeniem nadprądowym może być stosowana w systemach promieniowych lub pętlowych – w obu przypadkach bezpiecznik wyładowczy odizoluje uszkodzoną jednostkę i obsługiwane przez nią obciążenie.
Rysunek 8: W przypadku zwarcia po stronie obciążenia w jednym urządzeniu w szeregu transformatorów, bezpieczniki po stronie pierwotnej odizolują uszkodzoną jednostkę od pozostałych transformatorów w pętli, zapobiegając dalszym uszkodzeniom i umożliwiając nieprzerwaną pracę reszty systemu.
Innym zastosowaniem konfiguracji tulei zasilania pętlowego jest podłączenie dwóch oddzielnych źródeł zasilania (zasilanie A i zasilanie B) do pojedynczego urządzenia. Jest to podobne do wcześniejszego scenariusza na rysunkach 2 i 3, ale z pojedynczą jednostką. W tym zastosowaniu w transformatorze instaluje się jeden lub więcej przełączników obrotowych zanurzonych w oleju, umożliwiających urządzeniu przełączanie pomiędzy dwoma źródłami zasilania w zależności od potrzeb. Niektóre konfiguracje umożliwią przełączanie pomiędzy każdym źródłem zasilania bez chwilowej utraty mocy do obsługiwanego obciążenia, co jest kluczową zaletą dla użytkowników końcowych, którzy cenią ciągłość usług elektrycznych.
Rysunek 9: Powyższy schemat przedstawia jeden transformator zasilający pętlę w systemie pętlowym z możliwością zasilania z jednego z dwóch zasilaczy.
Oto kolejny przykład transformatora zasilającego pętlę zainstalowanego w systemie promieniowym. W tej sytuacji szafa główna ma tylko jeden zestaw przewodów podłączonych do przepustów po stronie A, a drugi zestaw przepustów po stronie B jest zakończony albo izolowanymi nasadkami, albo ogranicznikami kolankowymi. Układ ten jest idealny do wszelkich zastosowań z zasilaniem promieniowym, gdzie w instalacji wymagany jest tylko jeden transformator. Instalacja ograniczników przepięć na przepustach po stronie B jest również standardową konfiguracją dla ostatniego transformatora w łańcuchu lub szeregu jednostek zasilanych pętlą (konwencjonalnie ochrona przeciwprzepięciowa jest instalowana na ostatniej jednostce).
Rysunek 10: Oto przykład przewodu pierwotnego z zasilaniem pętlowym z sześcioma tulejami, przy czym trzy drugie tuleje po stronie B są zakończone martwymi przednimi ogranicznikami kolanowymi. Ta konfiguracja działa dla pojedynczego transformatora samodzielnie, ale jest również używana dla ostatniego transformatora w szeregu połączonych jednostek.
Możliwe jest również odtworzenie tej konfiguracji z trzema tulejami promieniowego zasilania pierwotnego przy użyciu obrotowych wkładek przelotowych (lub przelotowych). Każda wkładka przelotowa umożliwia zainstalowanie jednej końcówki kablowej i jednego martwego przedniego ogranicznika kolankowego na fazę. Taka konfiguracja z wkładkami przepustowymi umożliwia również podłączenie kolejnego zestawu kabli do zastosowań w systemach pętlowych lub dodatkowe trzy połączenia mogą zostać wykorzystane do zasilania innego transformatora w szeregu (lub pętli) jednostek. Konfiguracja przelotowa z transformatorami promieniowymi nie pozwala na wybór pomiędzy oddzielnym zestawem przepustów po stronie A i B z wewnętrznymi przełącznikami na transformatorze, co czyni go niepożądanym wyborem w przypadku systemów pętlowych. Taka jednostka może zostać wykorzystana jako rozwiązanie tymczasowe (lub wynajęte), gdy transformator zasilający pętlę nie jest łatwo dostępny, ale nie jest to idealne rozwiązanie na stałe.
Rysunek 11: Obrotowe wkładki przelotowe można zastosować w celu dodania ograniczników lub innego zestawu kabli wychodzących do układu promieniowej tulei zasilającej.
Jak wspomniano na początku, transformatory zasilane pętlą są szeroko stosowane w systemach promieniowych, ponieważ można je łatwo przystosować do pracy samodzielnej, jak pokazano powyżej na rysunku 10, ale prawie zawsze są one wyłącznym wyborem dla systemów pętlowych ze względu na ich sześć tulei układ. Dzięki instalacji przełącznika zanurzonego w oleju można sterować zasilaniem wielu źródeł z głównej szafki urządzenia.
Zasada działania przełączników selekcyjnych polega na przerwaniu przepływu prądu na cewkach transformatora, podobnie jak w przypadku prostego przełącznika włączającego/wyłączającego z dodatkową możliwością przekierowania przepływu prądu pomiędzy przepustami strony A i strony B. Najłatwiejszą do zrozumienia konfiguracją przełącznika wyboru jest opcja przełącznika z trzema dwoma pozycjami. Jak pokazano na rysunku 12, jeden włącznik/wyłącznik steruje samym transformatorem, a dwa dodatkowe przełączniki sterują oddzielnie zasilaniem strony A i strony B. Ta konfiguracja jest idealna do konfiguracji systemu pętli (jak na rysunku 9 powyżej), które wymagają wyboru pomiędzy dwoma oddzielnymi źródłami w dowolnym momencie. Działa również dobrze w systemach promieniowych z wieloma jednostkami połączonymi łańcuchowo.
Rysunek 12:Przykład transformatora z trzema indywidualnymi przełącznikami dwupozycyjnymi po stronie pierwotnej. Ten rodzaj przełączania selekcyjnego można zastosować także z pojedynczym przełącznikiem czteropozycyjnym, jednakże opcja czteropozycyjna nie jest tak uniwersalna, gdyż nie pozwala na załączenie/wyłączenie samego transformatora niezależnie od strony A i strony A. Kanały strony B.
Rysunek 13 pokazuje trzy transformatory, każdy z trzema przełącznikami dwupozycyjnymi. Pierwsza jednostka po lewej stronie ma wszystkie trzy przełączniki w pozycji zamkniętej (włączonej). Transformator pośrodku ma przełączniki strony A i B w pozycji zamkniętej, natomiast przełącznik sterujący cewką transformatora jest w pozycji otwartej (wyłączony). W tym scenariuszu zasilanie jest dostarczane do obciążenia obsługiwanego przez pierwszy transformator i ostatni transformator w grupie, ale nie do jednostki środkowej. Indywidualne włączniki/wyłączniki po stronie A i B umożliwiają przekazanie przepływu prądu do następnego urządzenia w szeregu, gdy włącznik/wyłącznik cewki transformatora jest otwarty.
Rysunek 13: Dzięki zastosowaniu wielu przełączników wyboru na każdym transformatorze można odizolować jednostkę centralną bez utraty mocy dla sąsiednich jednostek.
Istnieją inne możliwe konfiguracje przełączników, takie jak przełącznik czteropozycyjny, który w pewnym sensie łączy trzy indywidualne przełączniki dwupozycyjne w jedno urządzenie (z kilkoma różnicami). Przełączniki czteropozycyjne nazywane są także „przełącznikami zasilania pętli”, ponieważ są używane wyłącznie z transformatorami zasilania pętli. Przełączniki zasilania pętli mogą być stosowane w systemach promieniowych lub pętlowych. W układzie promieniowym służą one do odizolowania transformatora od pozostałych w grupie jak na rys. 13. W układzie pętlowym takie przełączniki częściej wykorzystuje się do sterowania mocą z jednego z dwóch przychodzących źródeł (jak na rys. 9).
Głębsze spojrzenie na przełączniki zasilania pętli wykracza poza zakres tego artykułu, a ich krótki opis w tym miejscu służy do pokazania istotnej roli wewnętrznych przełączników wyboru transformatora w transformatorach zasilania pętli zainstalowanych w systemach promieniowych i pętlowych. W większości sytuacji, gdy w systemie zasilania pętli potrzebny jest transformator zamienny, wymagany będzie typ przełączania omówiony powyżej. Największą wszechstronność zapewniają trzy przełączniki dwupozycyjne, dlatego są idealnym rozwiązaniem w przypadku transformatora zastępczego instalowanego w układzie pętlowym.
Streszczenie
Ogólną zasadą jest, że transformator montowany na podkładce z zasilaniem promieniowym zwykle wskazuje na system promieniowy. W przypadku transformatora montowanego w pętli zasilającej określenie konfiguracji obwodu może być trudniejsze. Obecność wewnętrznych przełączników zanurzonych w oleju często wskazuje na system pętli, ale nie zawsze. Jak wspomniano na początku, systemy pętlowe są powszechnie stosowane tam, gdzie wymagana jest ciągłość usług, np. w szpitalach, lotniskach i kampusach uniwersyteckich. W przypadku takich krytycznych instalacji prawie zawsze wymagana będzie specyficzna konfiguracja, ale wiele zastosowań komercyjnych i przemysłowych pozwoli na pewną elastyczność w konfiguracji zasilanego transformatora montowanego na podkładce – szczególnie jeśli system jest promieniowy.
Jeśli dopiero zaczynasz pracę z transformatorami montowanymi na podkładce z zasilaniem promieniowym i pętlowym, zalecamy trzymanie tego podręcznika pod ręką jako odniesienie. Wiemy jednak, że nie jest on wyczerpujący, więc jeśli masz dodatkowe pytania, skontaktuj się z nami. Ciężko pracujemy również, aby nasz magazyn transformatorów i części był dobrze zaopatrzony, więc daj nam znać, jeśli masz konkretne potrzeby w zakresie zastosowania.
Czas publikacji: 8 listopada 2024 r