В мире трансформаторов термины «петлевое питание» и «радиальное питание» чаще всего связаны с компоновкой высоковольтного ввода для разделенных на отсеки трансформаторов с площадкой. Однако эти термины возникли не у трансформаторов. Они происходят из более широкой концепции распределения мощности в электрических системах (или цепях). Трансформатор называется трансформатором с петлевым питанием, потому что его конфигурация ввода адаптирована к системе распределения с петлевым питанием. То же самое относится и к трансформаторам, которые мы классифицируем как радиальные – их расположение вводов обычно подходит для радиальных систем.
Из двух типов трансформаторов версия с петлевой подачей является наиболее адаптируемой. Блок петлевого питания может работать как с радиальной, так и с петлевой конфигурацией системы, тогда как трансформаторы с радиальным питанием почти всегда присутствуют в радиальных системах.
Системы радиального и петлевого распределения подачи
И радиальная, и петлевая системы направлены на достижение одной и той же цели: подача энергии среднего напряжения от общего источника (обычно подстанции) к одному или нескольким понижающим трансформаторам, обслуживающим нагрузку.
Радиальная подача является более простой из двух. Представьте себе круг с несколькими линиями (или радианами), исходящими из одной центральной точки, как показано на рисунке 1. Эта центральная точка представляет собой источник энергии, а квадраты в конце каждой линии представляют собой понижающие трансформаторы. В этой схеме каждый трансформатор питается из одной и той же точки системы, и если источник питания прерывается для технического обслуживания или возникает неисправность, вся система отключается до тех пор, пока проблема не будет решена.
Рисунок 1: На приведенной выше схеме показаны трансформаторы, подключенные в радиальную распределительную систему. Центральная точка представляет собой источник электроэнергии. Каждый квадрат представляет собой отдельный трансформатор, питаемый от одного и того же источника питания.
Рисунок 2: В системе распределения с кольцевым питанием трансформаторы могут питаться от нескольких источников. Если произойдет отказ питающего кабеля с наветренной стороны от источника А, система может питаться от фидерных кабелей, подключенных к источнику B, без значительной потери работоспособности.
В кольцевой системе питание может подаваться от двух и более источников. Вместо питания трансформаторов из одной центральной точки, как показано на рисунке 1, система контуров, показанная на рисунке 2, предлагает два отдельных места, из которых может подаваться питание. Если один источник питания отключится, другой сможет продолжать подавать питание в систему. Такое резервирование обеспечивает непрерывность обслуживания и делает кольцевую систему предпочтительным выбором для многих конечных пользователей, таких как больницы, университетские кампусы, аэропорты и крупные промышленные комплексы. На рис. 3 крупным планом показан вид двух трансформаторов, изображенных в петлевой системе с рис. 2.
Рисунок 3: На рисунке выше показаны два трансформатора с контурным питанием, соединенные вместе в контурную систему с возможностью питания от одного из двух источников питания.
Различие между радиальными и петлевыми системами можно резюмировать следующим образом:
Если трансформатор получает питание только из одной точки цепи, то система является радиальной.
Если трансформатор способен получать мощность от двух или более точек цепи, то система является петлевой.
Внимательное изучение трансформаторов в цепи не может четко указать, является ли система радиальной или петлевой; как мы указывали в начале, трансформаторы как с петлевым питанием, так и с радиальным питанием могут быть настроены для работы в любой конфигурации схемы (хотя, опять же, редко можно увидеть трансформатор с радиальным питанием в петлевой системе). Электрическая схема и однолинейная схема — лучший способ определить расположение и конфигурацию системы. Тем не менее, при более внимательном рассмотрении конфигурации первичного ввода трансформаторов с радиальным и петлевым питанием часто можно сделать обоснованный вывод о системе.
Конфигурации втулок с радиальной и петлевой подачей
В трансформаторах с накладным монтажом основное различие между радиальным и петлевым питанием заключается в конфигурации первичного ввода/высокого напряжения (левая сторона шкафа трансформатора). В первичной обмотке с радиальным питанием имеется по одному вводу для каждого из трех входящих фазных проводников, как показано на рисунке 4. Такая схема чаще всего встречается там, где для питания всего объекта или объекта требуется только один трансформатор. Как мы увидим позже, трансформаторы с радиальным питанием часто используются в качестве последнего блока в серии трансформаторов, соединенных вместе первичными обмотками с петлевым питанием (см. Рисунок 6).
Рисунок 4:Конфигурации с радиальной подачей рассчитаны на одну входящую первичную подачу.
Первичные обмотки контурной подачи имеют шесть втулок вместо трех. Наиболее распространенная схема известна как V-образная петля с двумя наборами из трех втулок, расположенных в шахматном порядке (см. рисунок 5) — три втулки слева (H1A, H2A, H3A) и три справа (H1B, H2B, H3B), как показано на схеме. в стандарте IEEE C57.12.34.
Рисунок 5: Конфигурация петлевой подачи дает возможность иметь два основных канала.
Наиболее распространенным применением первичной обмотки с шестью проходными изоляторами является соединение нескольких трансформаторов с контурным питанием вместе. В этой схеме входное электропитание подается на первый трансформатор в линейке. Второй комплект кабелей проходит от вводов стороны B первого блока к вводам стороны A следующего трансформатора в серии. Этот метод последовательного подключения двух или более трансформаторов в ряд также называется «петлей» трансформаторов (или «соединением трансформаторов вместе»). Важно проводить различие между «петлей» (или шлейфовым соединением) трансформаторов и контурным питанием применительно к трансформаторным вводам и системам распределения электроэнергии. На рисунке 6 показан идеальный пример петли трансформаторов, установленных в радиальной системе. Если питание потеряется в источнике, все три трансформатора будут отключены до тех пор, пока питание не будет восстановлено. Обратите внимание: внимательное рассмотрение узла радиальной подачи справа указывает на наличие радиальной системы, но это не было бы так ясно, если бы мы посмотрели только на два других узла.
Рисунок 6: Эта группа трансформаторов питается от одного источника, начиная с первого трансформатора в серии. Первичное питание проходит через каждый трансформатор в составе к конечному блоку, где оно завершается.
К каждому трансформатору можно добавить внутренние байонетные предохранители на первичной стороне, как показано на рисунке 7. Первичный предохранитель добавляет дополнительный уровень защиты электрической системы, особенно когда несколько трансформаторов, соединенных вместе, имеют отдельные предохранители.
Рисунок 7:Каждый трансформатор оснащен собственной внутренней защитой от сверхтоков.
Если на одном из блоков произойдет замыкание на вторичной стороне (рис. 8), первичный предохранитель прервет поток сверхтока на неисправном трансформаторе, прежде чем он сможет достичь остальных блоков, и нормальный ток будет продолжать течь мимо неисправного блока к остальные трансформаторы в цепи. Это сводит к минимуму время простоя и перекладывает отказ на один блок, когда несколько блоков соединены вместе в одной ответвленной цепи. Эту установку с внутренней защитой от сверхтоков можно использовать в радиальных или кольцевых системах – в любом случае вытесняющий предохранитель изолирует неисправный блок и нагрузку, которую он обслуживает.
Рисунок 8: В случае неисправности на стороне нагрузки на одном из блоков в серии трансформаторов предохранитель на первичной стороне изолирует неисправный блок от других трансформаторов в контуре, предотвращая дальнейшее повреждение и обеспечивая непрерывную работу остальной части системы.
Еще одним применением конфигурации втулки петлевой подачи является подключение двух отдельных источников питания (канал A и канал B) к одному устройству. Это похоже на предыдущий сценарий на рисунках 2 и 3, но с одним устройством. Для этого применения в трансформаторе устанавливаются один или несколько масляных поворотных переключателей, позволяющих агрегату переключаться между двумя источниками питания по мере необходимости. Определенные конфигурации позволят переключаться между каждым источником питания без мгновенной потери мощности обслуживаемой нагрузки, что является решающим преимуществом для конечных пользователей, которые ценят непрерывность электроснабжения.
Рисунок 9: На приведенной выше схеме показан один трансформатор контурного питания в контурной системе с возможностью питания от одного из двух источников питания.
Вот еще один пример трансформатора с петлевым питанием, установленного в радиальной системе. В этой ситуации в первичном шкафу имеется только один набор проводников, подсоединенных к втулкам стороны A, а второй набор вводов стороны B заканчивается либо изолированными колпачками, либо коленчатыми разрядниками. Такое расположение идеально подходит для любого применения с радиальным питанием, где в установке требуется только один трансформатор. Установка устройств защиты от перенапряжения на вводах стороны B также является стандартной конфигурацией для последнего трансформатора в цепи или серии блоков контурного питания (обычно защита от перенапряжения устанавливается на последнем блоке).
Рисунок 10: Вот пример первичной обмотки с петлевой подачей и шестью втулками, где вторые три втулки стороны B заканчиваются глухими передними локтевыми ограничителями. Эта конфигурация работает как для одного трансформатора, так и для последнего трансформатора в серии подключенных блоков.
Также возможно воспроизвести эту конфигурацию с помощью первичной обмотки радиальной подачи с тремя втулками, используя вращающиеся проходные (или проходные) вставки. Каждая проходная вставка дает возможность установить одну кабельную заделку и один глухой передний коленчатый разрядник на каждую фазу. Эта конфигурация со сквозными вставками также позволяет проложить еще один комплект кабелей для применения в системе шлейфа, или же можно использовать три дополнительных соединения для подачи питания на другой трансформатор в серии (или петле) блоков. Проходная конфигурация с радиальными трансформаторами не позволяет выбирать между отдельным набором вводов стороны А и стороны В с внутренними переключателями на трансформаторе, что делает ее нежелательным выбором для петлевых систем. Такое устройство можно использовать в качестве временного (или арендуемого) решения, когда трансформатор с контурным питанием недоступен, но это не идеальное постоянное решение.
Рисунок 11: Поворотные проходные вставки можно использовать для добавления разрядников или другого набора отходящих кабелей к установке радиальной втулки.
Как упоминалось в начале, трансформаторы с петлевым питанием широко используются в радиальных системах, поскольку их можно легко оборудовать для автономной работы, как показано выше на рисунке 10, но они почти всегда являются исключительным выбором для петлевых систем из-за их шестивтулочного типа. макет. При установке масляного селекторного переключателя можно управлять питанием нескольких источников из основного шкафа установки.
Принцип работы селекторных переключателей заключается в прерывании потока тока на катушках трансформатора, как в простом переключателе включения/выключения, с дополнительной возможностью перенаправления потока тока между проходными изоляторами на стороне A и стороне B. Самая простая для понимания конфигурация селекторного переключателя — это вариант с тремя двухпозиционными переключателями. Как показано на рисунке 12, один переключатель включения/выключения управляет самим трансформатором, а два дополнительных переключателя индивидуально управляют питанием стороны A и стороны B. Эта конфигурация идеально подходит для систем с контуром (как показано на рисунке 9 выше), которые требуют выбора между двумя отдельными источниками в любой момент времени. Это также хорошо работает для радиальных систем с несколькими устройствами, соединенными последовательно.
Рисунок 12:Пример трансформатора с тремя отдельными двухпозиционными переключателями на первичной стороне. Этот тип селекторного переключения также можно использовать с одним четырехпозиционным переключателем, однако четырехпозиционный вариант не столь универсален, поскольку не позволяет включать и выключать сам трансформатор независимо от стороны А и Сторона B.
На рис. 13 показаны три трансформатора, каждый с тремя двухпозиционными переключателями. У первого блока слева все три переключателя находятся в закрытом (включенном) положении. Трансформатор в середине имеет переключатели стороны A и B в закрытом положении, а переключатель, управляющий катушкой трансформатора, находится в открытом (выключенном) положении. В этом сценарии питание подается на нагрузку, обслуживаемую первым трансформатором и последним трансформатором в группе, но не на средний блок. Отдельные переключатели включения/выключения на стороне A и стороне B позволяют передавать ток на следующий блок в линейке, когда переключатель включения/выключения катушки трансформатора разомкнут.
Рисунок 13: Используя несколько переключателей на каждом трансформаторе, блок в центре можно изолировать без потери мощности для соседних блоков.
Существуют и другие возможные конфигурации переключателей, например четырехпозиционный переключатель, который в некотором смысле объединяет три отдельных двухпозиционных переключателя в одно устройство (с некоторыми отличиями). Четырехпозиционные переключатели также называются «переключателями с контурным питанием», поскольку они используются исключительно с трансформаторами с контурным питанием. Переключатели петлевой подачи могут использоваться в радиальных или петлевых системах. В радиальной системе они используются для изоляции трансформатора от других в группе, как показано на рисунке 13. В петлевой системе такие переключатели чаще используются для управления питанием от одного из двух входящих источников (как на рисунке 9).
Более глубокий взгляд на переключатели с петлевым питанием выходит за рамки этой статьи, и их краткое описание здесь используется, чтобы показать важную роль, которую внутренние селекторные переключатели трансформатора играют в трансформаторах с петлевым питанием, установленных в радиальных и петлевых системах. В большинстве ситуаций, когда в системе контурного питания требуется замена трансформатора, потребуется тип переключения, описанный выше. Три двухпозиционных переключателя обеспечивают максимальную универсальность и по этой причине являются идеальным решением в качестве замены трансформатора, установленного в контурной системе.
Краткое содержание
Как правило, трансформатор, установленный на радиальной подаче, обычно указывает на радиальную систему. При использовании трансформатора с петлевым питанием, установленного на площадке, может быть сложнее определить конфигурацию схемы. Наличие внутренних масляных переключателей часто указывает на наличие контурной системы, но не всегда. Как упоминалось в начале, кольцевые системы обычно используются там, где требуется непрерывность обслуживания, например, в больницах, аэропортах и университетских кампусах. Для таких критически важных установок почти всегда потребуется определенная конфигурация, но многие коммерческие и промышленные применения допускают некоторую гибкость в конфигурации поставляемого трансформатора, монтируемого на площадке, особенно если система является радиальной.
Если вы новичок в работе с трансформаторами с радиальным и петлевым питанием, монтируемыми на площадке, мы рекомендуем держать это руководство под рукой в качестве справочного материала. Однако мы знаем, что он не является исчерпывающим, поэтому не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникнут дополнительные вопросы. Мы также прилагаем все усилия, чтобы наш инвентарь трансформаторов и запасных частей был в наличии, поэтому дайте нам знать, если у вас есть особые потребности.
Время публикации: 08 ноября 2024 г.