У світі трансформаторів терміни «контурне живлення» та «радіальне живлення» найчастіше асоціюються з компонуванням високовольтного вводу для трансформаторів із кріпленням на відсіки. Ці терміни, однак, виникли не з трансформаторів. Вони походять із ширшої концепції розподілу електроенергії в електричних системах (або колах). Трансформатор називається трансформатором контурного живлення, оскільки його конфігурація вводу адаптована до системи розподілу контуру. Те саме стосується трансформаторів, які ми класифікуємо як радіальні живлення — їх розташування вводів зазвичай підходить для радіальних систем.
З двох типів трансформаторів версія з контурним живленням є найбільш адаптованою. Контурний блок живлення може включати як радіальну, так і петлеву конфігурації систем, тоді як радіальні живильні трансформатори майже завжди з’являються в радіальних системах.
Радіальні та петельні системи розподілу кормів
Як радіальні, так і контурні системи мають на меті досягти одного й того ж: надсилати потужність середньої напруги від загального джерела (зазвичай підстанції) до одного або кількох понижуючих трансформаторів, що обслуговують навантаження.
Радіальна подача є найпростішою з двох. Уявіть собі коло з кількома лініями (або радіанами), що виходять з однієї центральної точки, як показано на малюнку 1. Ця центральна точка представляє джерело енергії, а квадрати в кінці кожної лінії представляють понижувальні трансформатори. У цій установці кожен трансформатор живиться з однієї точки системи, і якщо джерело живлення переривається для технічного обслуговування або якщо виникає несправність, вся система вимикається, доки проблему не буде вирішено.
малюнок 1: На схемі вище показано трансформатори, з’єднані в радіальну розподільну систему. Центральна точка представляє джерело електроенергії. Кожен квадрат представляє окремий трансформатор, що живиться від одного джерела живлення.
малюнок 2: У системі розподілу контурного живлення трансформатори можуть живитися від кількох джерел. У разі збою живильного кабелю проти джерела A живлення системи може здійснюватися за допомогою живильних кабелів, підключених до джерела B, без значних втрат обслуговування.
У петлевій системі живлення може надходити від двох або більше джерел. Замість живлення трансформаторів з однієї центральної точки, як на малюнку 1, система петлі, показана на малюнку 2, пропонує два окремих місця, з яких може подаватись електроенергія. Якщо одне джерело живлення вимикається, інше може продовжувати живити систему. Ця надлишковість забезпечує безперервність обслуговування та робить систему петлі кращим вибором для багатьох кінцевих користувачів, таких як лікарні, кампуси коледжів, аеропорти та великі промислові комплекси. На малюнку 3 наведено крупний план двох трансформаторів, зображених у контурній системі з малюнка 2.
малюнок 3: На малюнку вище показані два трансформатори, налаштовані на контурне живлення, з’єднані разом у контурну систему з можливістю живлення від одного з двох джерел живлення.
Різницю між радіальними та петлевими системами можна підсумувати таким чином:
Якщо трансформатор отримує живлення лише з однієї точки ланцюга, то система є радіальною.
Якщо трансформатор здатний отримувати живлення від двох або більше точок у ланцюзі, то система є петлевою.
Уважний огляд трансформаторів у ланцюзі може не вказати, чи є система радіальною чи петлевою; як ми зазначали на початку, як петлевий, так і радіальний трансформатори живлення можна налаштувати для роботи в будь-якій конфігурації схеми (хоча знову ж таки, рідко можна побачити радіальний живильний трансформатор у системі петлі). Електричний план і однолінійний – найкращий спосіб визначити компонування та конфігурацію системи. З огляду на це, при більш детальному розгляді конфігурації первинного вводу радіальних і контурних живильних трансформаторів часто можна зробити обґрунтований висновок про систему.
Конфігурації радіальної та петльової втулок подачі
Основна відмінність між радіальним і контурним живленням у трансформаторах, що монтуються на колодці, полягає в конфігурації первинного/високовольтного вводу (ліва сторона трансформаторної шафи). У радіальному первинному живленні є один вхідний вхід для кожного з трьох вхідних фазних провідників, як показано на малюнку 4. Таке розташування найчастіше зустрічається там, де для живлення цілого об’єкта чи об’єкта потрібен лише один трансформатор. Як ми побачимо пізніше, радіальні трансформатори живлення часто використовуються для останнього блоку в серії трансформаторів, з’єднаних разом з первинними обмотками контуру живлення (див. Малюнок 6).
Малюнок 4:Конфігурації радіальної подачі розраховані на одну вхідну основну подачу.
Основні контури подачі мають шість втулок замість трьох. Найпоширеніша схема відома як V-образна петля з двома наборами з трьох розташованих у шаховому порядку втулок (див. Малюнок 5) — трьох втулок ліворуч (H1A, H2A, H3A) і трьох праворуч (H1B, H2B, H3B), як показано. у IEEE Std C57.12.34.
малюнок 5: Конфігурація циклічної подачі дає можливість мати два основних подачі.
Найпоширенішим застосуванням первинної обмотки з шістьма втулками є з’єднання кількох трансформаторів контуру живлення разом. У цій конфігурації вхідне джерело живлення надходить до першого трансформатора в лінійці. Другий набір кабелів проходить від вводів зі сторони B першого блоку до вводів з боку A наступного трансформатора в серії. Цей метод послідовного з’єднання двох або більше трансформаторів у рядку також називають «петлею» трансформаторів (або «з’єднанням трансформаторів разом»). Важливо розрізняти «петлю» (або послідовний ланцюг) трансформаторів і петлю живлення, оскільки це стосується трансформаторних вводів і систем розподілу електроенергії. На малюнку 6 показано ідеальний приклад петлі трансформаторів, встановлених у радіальній системі. Якщо живлення буде втрачено в джерелі, усі три трансформатори будуть відключені, доки живлення не буде відновлено. Зауважте, що уважний огляд блоку радіальної подачі в крайньому правому куті вкаже на радіальну систему, але це буде не так ясно, якби ми дивилися лише на два інших блоки.
Малюнок 6: Ця група трансформаторів живиться від одного джерела, починаючи з першого трансформатора в серії. Первинне живлення передається через кожен трансформатор у лінійці до кінцевого блоку, де воно закінчується.
Внутрішні байонетні запобіжники первинної сторони можна додати до кожного трансформатора, як показано на малюнку 7. Первинний запобіжник додає додатковий рівень захисту для електричної системи, особливо якщо кілька трансформаторів, з’єднаних разом, мають окремі запобіжники.
Малюнок 7:Кожен трансформатор оснащений власним внутрішнім захистом від надструму.
Якщо на одному блоці виникає замикання вторинної сторони (Малюнок 8), первинний запобіжник перериває потік надструму на несправному трансформаторі до того, як він зможе досягти решти блоків, і нормальний струм продовжуватиме текти повз несправний блок до інші трансформатори в ланцюзі. Це мінімізує час простою та призводить до відмови одного блоку, коли кілька блоків з’єднані разом в одному розгалуженні. Цю установку з внутрішнім захистом від перевантаження по струму можна використовувати в радіальних або петлевих системах – у будь-якому випадку запобіжник витіснення ізолює несправний пристрій і навантаження, яке він обслуговує.
Малюнок 8: У разі несправності на стороні навантаження на одному блоці в серії трансформаторів запобіжник первинної сторони ізолює несправний блок від інших трансформаторів у контурі, запобігаючи подальшому пошкодженню та забезпечуючи безперебійну роботу решти системи.
Іншим застосуванням конфігурації втулки петлевого живлення є з’єднання двох окремих джерел живлення (живлення A та живлення B) до одного пристрою. Це схоже на попередній сценарій на рисунках 2 і 3, але з одним блоком. Для цього застосування в трансформаторі встановлюють один або кілька масляних перемикачів поворотного типу, що дозволяє блоку чергувати між двома живленнями за потреби. Певні конфігурації дозволять перемикатися між кожним джерелом живлення без миттєвої втрати живлення для навантаження, що обслуговується, що є важливою перевагою для кінцевих користувачів, які цінують безперервність електричних послуг.
Малюнок 9: На схемі вище показано один трансформатор контуру живлення в системі контуру з можливістю живлення від одного з двох джерел живлення.
Ось ще один приклад контурного живильного трансформатора, встановленого в радіальній системі. У цій ситуації первинна шафа має лише один набір провідників, розміщених на втулках зі сторони А, а другий набір вводів із боку В закінчується або ізольованими ковпачками, або колінними розрядниками. Таке розташування ідеально підходить для будь-якого застосування радіального живлення, де в установці потрібен лише один трансформатор. Встановлення пристроїв захисту від перенапруги на вводах зі сторони B також є стандартною конфігурацією для останнього трансформатора в ланцюзі або серії блоків живлення петлі (зазвичай захист від перенапруги встановлюється на останньому блоці).
Малюнок 10: Ось приклад первинної лінії подачі петлі з шістьма втулками, де три другі втулки з боку В закінчуються мертвими передніми колінними розрядниками. Ця конфігурація працює для окремого трансформатора, а також використовується для останнього трансформатора в серії з’єднаних блоків.
Також можна відтворити цю конфігурацію з трьома втулками радіальної первинної подачі за допомогою поворотних прохідних (або прохідних) вставок. Кожна наскрізна вставка дає вам можливість встановити одну кінцеву муфту кабелю та один глухий передній колінний розрядник на фазу. Ця конфігурація з наскрізними вставками також робить можливим розміщення іншого набору кабелів для додатків системи петлі, або додаткові три з’єднання можуть бути використані для живлення іншого трансформатора в серії (або петлі) блоків. Прохідна конфігурація з радіальними трансформаторами не дає можливості вибору між окремим набором вводів зі сторони A та B із внутрішніми перемикачами на трансформаторі, що робить її небажаним вибором для петлевих систем. Такий пристрій можна використовувати як тимчасове (або орендне) рішення, коли трансформатор живлення петлі недоступний, але це не ідеальне постійне рішення.
Малюнок 11: Поворотні наскрізні вставки можна використовувати для додавання розрядників або іншого набору вихідних кабелів до установки радіальної втулки.
Як згадувалося на початку, трансформатори контуру живлення широко використовуються в радіальних системах, оскільки їх можна легко оснастити для автономної роботи, як показано вище на малюнку 10, але вони майже завжди є ексклюзивним вибором для систем контуру через їх шість вводів макет. Завдяки встановленню масляного перемикача селектора можна керувати кількома джерелами живлення з основної шафи пристрою.
Принцип роботи селекторних перемикачів передбачає розрив потоку струму на котушках трансформатора, як і простий перемикач увімкнення/вимкнення з додатковою можливістю перенаправлення потоку струму між втулками зі сторони A та B. Найпростішою для розуміння конфігурацією селекторного перемикача є три двопозиційний перемикач. Як показано на малюнку 12, один перемикач увімк./вимк. керує самим трансформатором, а два додаткових перемикача окремо керують живленням на стороні A та B. Ця конфігурація ідеально підходить для налаштувань циклічної системи (як на малюнку 9 вище), які потребують вибору між двома окремими джерелами в будь-який момент часу. Він також добре працює для радіальних систем із кількома блоками, з’єднаними шлейфом.
Малюнок 12:Приклад трансформатора з трьома окремими двопозиційними перемикачами на первинній стороні. Цей тип перемикання селектора також може використовуватися з одним чотирипозиційним перемикачем, однак чотирипозиційний варіант не настільки універсальний, оскільки він не дозволяє вмикати/вимикати сам трансформатор, незалежно від сторони А та Подачі з боку B.
На малюнку 13 показано три трансформатори, кожен з яких має три двопозиційних перемикача. Перший блок зліва має всі три перемикачі у закритому (увімкненому) положенні. Трансформатор посередині має перемикачі на стороні A і B у закритому положенні, тоді як перемикач, який керує котушкою трансформатора, знаходиться у відкритому (вимкненому) положенні. У цьому сценарії живлення подається на навантаження, яке обслуговується першим і останнім трансформаторами в групі, але не на середній блок. Індивідуальні перемикачі ввімкнення/вимкнення на стороні A та B дозволяють передати потік струму до наступного блоку в лінійці, коли перемикач увімкнення/вимкнення котушки трансформатора розімкнуто.
Малюнок 13: Використовуючи кілька селекторних перемикачів на кожному трансформаторі, блок у центрі можна ізолювати без втрати живлення для сусідніх блоків.
Існують інші можливі конфігурації перемикачів, наприклад чотирипозиційний перемикач, який певним чином об’єднує три окремі двопозиційні перемикачі в один пристрій (з деякими відмінностями). Чотирипозиційні перемикачі також називаються «перемикачами живлення контуру», оскільки вони використовуються виключно з трансформаторами живлення контуру. Перемикачі контуру живлення можуть використовуватися в радіальних або петлевих системах. У радіальній системі вони використовуються для ізоляції трансформатора від інших у групі, як показано на малюнку 13. У петлевій системі такі перемикачі частіше використовуються для керування потужністю від одного з двох вхідних джерел (як на малюнку 9).
Більш глибокий погляд на перемикачі контуру живлення виходить за рамки цієї статті, і їх короткий опис тут використовується, щоб показати значну роль внутрішніх перемикачів трансформатора в трансформаторах живлення контуру, встановлених у радіальних і контурних системах. Для більшості ситуацій, коли необхідний замінний трансформатор у системі живлення контуру, буде потрібний тип перемикання, описаний вище. Три двопозиційні перемикачі пропонують найбільшу універсальність, і з цієї причини вони є ідеальним рішенням для заміни трансформатора, встановленого в контурній системі.
Резюме
Як правило, радіальний трансформатор, встановлений на майданчику, зазвичай означає радіальну систему. З трансформатором, встановленим на панелі живлення контуру, може бути важче визначити конфігурацію схеми. Наявність внутрішніх масляних перемикачів часто вказує на петлеву систему, але не завжди. Як згадувалося на початку, петлеві системи зазвичай використовуються там, де необхідна безперервність обслуговування, наприклад у лікарнях, аеропортах і кампусах коледжів. Для таких критичних установок, як ці, майже завжди потрібна конкретна конфігурація, але багато комерційних і промислових застосувань забезпечать певну гнучкість у конфігурації трансформатора, що монтується на колодці, особливо якщо система є радіальною.
Якщо ви новачок у роботі з радіальними та петлевими трансформаторами, які монтуються на майданчику, ми рекомендуємо тримати цей посібник під рукою як довідковий матеріал. Однак ми знаємо, що він не є вичерпним, тому не соромтеся зв’язатися з нами, якщо у вас виникнуть додаткові запитання. Ми також докладаємо всіх зусиль, щоб утримувати запаси трансформаторів і деталей у повному обсязі, тож повідомляйте нам, якщо у вас є потреба в певному застосуванні.
Час публікації: 08 листопада 2024 р