Силовые трансформаторы находятся в основе электрической передачи и систем распределения, а конкуренция в пределах энергетического сектора требует от производителей трансформаторов улучшения их надежности и умения затрат на эксплуатацию.
Принципы силового трансформатора было задуманы и развивались с конца 1800-ых и с тех пор, фундаментальное понятие трансформатора осталось тем же самым. Однако, методы проектирования и строительства улучшились, что привело к росту кпд трансформаторов и стоимости их производства.
С развитием технологий и нынешним опытом производства - современные трансформаторы намного меньше в размере, ниже по стоимости, и в состоянии обещать замечательное увеличение КПД и уменьшить недоотпуск энергии.
Для стран с большим энергопотреблением трансформаторы с современным дизайном могут сыграть существенную роль в уменьшении энергетических потерь. Лучший дизайн трансформатора и использование превосходящего сорта электрической стали могут решительно уменьшить потери ХХ, одну из главных составляющих потерь в силовом трансформаторе. Потери ХХ могут быть и далее уменьшены в некоторых случаях, если обычная электрическая сталь может быть заменена аморфным металлом.
Продолжительность жизни трансформатора основана на многих факторах, самый важный из них – тип и устройство изоляции. Двумя вещами, которые повреждают изоляцию трансформатора, является влажность и чрезмерная температура. Адресуя эти два фактора, современные проекты трансформаторов направлены на то, чтобы сохранить полное качество изоляции трансформатора. Некоторые из этих проектов включают открытую конструкцию, герметичный бак, конструкцию с расширительным масляным баком, и с газовой подушкой под давлением.
Открытая конструкция – является конструкция бака, у которого воздух или газовое пространство в баке находится выше уровня трансформаторного масло. Выгода трансформатора открытой конструкции – в его более низкой начальной стоимости; однако, это – наименее эффективный метод защиты изоляционного устройства трансформатора.
Герметичный трансформатор – ядро и обмотки полностью погружены в трансформаторное масло без вентиляции в атмосферу. Это предлагает лучшую защиту против доступа влажности и загрязнителей в изоляцию трансформатора. Один недостаток этого стиля трансформатора, состоит в том, что, если сварное соединение, фланец или прокладка дают брешь в газовом пространстве выше трансформаторного масла, возникнет прямой контакт масла с внешней атмосферой.
Конструкция с расширительным масляным баком – у этой конструкции трансформатора имеется основной бак, полностью заполненный маслом и бак меньшего размера расположенный выше основного, с приблизительно 5 – 10 процентами объема основного бака. Этот дизайн хорош, чтобы защитить изоляцию трансформатора.
Конструкция с автоматическим давлением – этот дизайн очень напоминает герметичный трансформатор за исключением того, что газовое пространство выше масла с помощью устройства регулирования находится под постоянным давлением. Это устройство довольно надежно; однако, такие трансформаторы стоят дороже и более требовательны к обслуживанию.
Повышение тарифов на электроэнергию выдвигает требования по снижению потерь в трансформаторах. Основное внимание обращено на внедрение современных конструкций и технологий, направленных на снижение потерь энергии в трансформаторах.
Большинство трансформаторов по своей природе наиболее эффективны, когда они работают при 100% нагрузке. Тем не менее, 100% нагрузка является идеальным случаем, а многим трансформаторам приходится работать при более низких нагрузках. С изменением нагрузки трансформатора изменяется его эффективность. Современные конструкции трансформаторов позволяют повысить их эффективность на 30% – 50%, при этом при нагрузке 35% их потери снижены на 30%.
Современная конструкция трансформаторов определяется производственными тенденциями, благодаря которым трансформаторы отличаются существенно большей мощностью и экономичностью.
Применение воздушной подушки в расширительном баке
Современные конструкции трансформаторов с защитой бака оснащены подушками в расширительном баке, которые практически исключают испарение масла из-за контакта с внешней атмосферой.
Применение методов искусственного интеллекта при проектировании трансформаторов.
Разработаны многочисленные средства проектирования трансформаторов такие, как искусственный интеллект (И.И.) в сочетании с методом конечных элементов (ММК). Сегодня, ИИ широко используется для моделирования нелинейных и крупномасштабных систем, особенно, когда точные математические модели, получить трудно или невозможно. Кроме того, И.И. более эффективен в решении трудных задач оптимизации. С другой стороны, ММК может решать сложные геометрические задачи, а также дает устойчивое и точное решение.
Ухудшение изоляционных свойств материалов, применяемых в трансформаторах, приводит к ухудшению их диэлектрических свойств и снижает способность противостоять коротким замыканиям.
Однако, инновационная гибридная высокотемпературная изоляция, может расширить интервал допустимых температуры изоляции, увеличить механическую прочность обмотки, и уменьшить расходы на обслуживание и замену трансформаторов. В гибридной изоляции используются слои арамидной бумаги и целлюлозной бумаги. Дополнительные глобальные изменения конструкции включают в себя сокращение числа каналов охлаждения между слоями и укрепления каркаса трансформатора для улучшения стойкости к короткому замыканию. Применение гибридной изоляции при производстве трансформаторов, позволяет существенно повысить надежность и срок службы трансформаторов, что в свою очередь приводит к снижению экономических затрат при эксплуатации.
Рост предпочтения в сторону современной конструкции трансформаторов обусловлен не только законными требованиями, а еще и потому, что эти трансформаторы имеют высокую энергетическую эффективность, а также малые сроки окупаемости.
Никто пока не комментировал эту страницу.