A transzformátorok tekercselésének gyakori csatlakoztatása és alkalmazásuk

A transzformátorok a villamosenergia-rendszerek kulcsfontosságú elemei, és tekercselésük csatlakozása közvetlenül befolyásolja teljesítményüket és alkalmazási forgatókönyveiket. A transzformátorok tekercselésének általános kapcsolásai a háromszögkapcsolás (D) és a csillagkapcsolás (Y vagy Yn). Ez a cikk részletes áttekintést nyújt e két kapcsolási típusról, jelölési módszereikről, kapcsolási csoportjaikról, valamint az egyes kapcsolási típusok előnyeiről és alkalmazásairól.

I. Transzformátor-csatlakozási csoportok jelölési módszere

1. A nagy- és kisbetűk jelentése

A transzformátor csatlakozócsoportját nagy- és kisbetűkkel jelölik: a nagybetűk a primer oldali (vagy nagyfeszültségű) csatlakozótípust, a kisbetűk pedig a szekunder oldali (vagy kisfeszültségű) csatlakozótípust jelölik. Konkrétan:

• Y (vagy y): Csillagkapcsolat
• D (vagy d): Delta csatlakozás

A számok a primer és a szekunder hálózati feszültségek közötti fázisviszonyok ábrázolására az órajelölést használják, ahol a primer hálózati feszültség fázora a 12 órai pozícióban rögzített percmutató, a szekunder hálózati feszültség fázora pedig az óramutató.

2. Példa egy tipikus csoportra

Például az "Yn, d11" jelzi a primer oldali csillagkapcsolást semleges vezetékkel, a szekunder oldali delta kapcsolást és a szekunder hálózati feszültséget, amely 330 fokkal elmarad a primer hálózati feszültségtől (vagy 30 fokkal vezet). Ebben a jelölésben a 11 azt jelenti, hogy amikor a primer hálózati feszültség fazora a 12 órai pozícióban van, a szekunder hálózati feszültség fazora a 11 órai pozícióban van.

Tudjon meg többet: Delta Wye transzformátor

II. Közös transzformátor-csatlakozási csoportok

A transzformátor két tekercsének kombinációja a következő négy csatlakozási csoportot alkotja:

1. Y, y
2. D, y
3. Y, d
4. D, d

Az általánosan használt kapcsolási csoportok az "Y, y" és az "Y, d".

Yyn0 Connection Group

• Nagyfeszültségű oldal: csillagcsatlakozás (Y) semleges földeléssel
• Kisfeszültségű oldal: Csillag csatlakozás (y) semleges földeléssel
• A primer és szekunder hálózati feszültség fázisai átfedik egymást, amit az órán "0" jelez.

Dyn11 Kapcsolat csoport

• Nagyfeszültségű oldal: (D)
• Kisfeszültségű oldal: csillagkapcsolás (y) semleges vezetékkel
• A primer és a szekunder hálózati feszültség fázisa 330 fokkal (11 óra az órán) különbözik.

III. A kapcsolati csoportok teljesítményének elemzése

1. Tehermentes veszteség

• Yyn0 Connection Group: A nagyfeszültségű oldali csillagkapcsolás szinuszos gerjesztőáramot generál, de a mágnesezési görbe nemlinearitása miatt a magáram jelentős harmadik harmonikus komponenseket tartalmaz, ami növeli a hiszterézist és az örvényáram-veszteségeket.
• Dyn11 Kapcsolat csoport: A harmadik harmonikus áram keringhet a nagyfeszültségű tekercsben, így a magáram szinuszos lesz, és csökken a veszteség. A Dyn11 csatlakozások üresjárati vesztesége körülbelül 10%-tel lehet kevesebb, mint az Yyn0 csatlakozásoké.

2. Zéró szekvenciájú áram

• Yyn0 Connection Group: A kiegyensúlyozatlan szekunder terhelés nulla sorrendű fluxust generál, ami növeli a további veszteségeket. A nagy kapacitású transzformátorok nem alkalmasak erre a csatlakozási módra.
• Dyn11 Kapcsolat csoport: A primer tekercsben a nullsorrendű áram a tekercsben keringhet, gyengítve a szekunder tekercs nullsorrendű fluxusát és csökkentve a túlmelegedést. A Dyn11 csatlakozások terhelési vesztesége körülbelül 20%-vel lehet kisebb, mint az Yyn0 csatlakozásoké.

3. Egyfázisú rövidzárlat

• Dyn11 Kapcsolat csoport: Alacsony null-soros impedancia, ami magas egyfázisú rövidzárlati áramot eredményez az alacsony feszültségű oldalon és nagy védelmi érzékenységet.
• Yyn0 Connection Group: Magas nullsoros impedancia, ami magas nullsoros feszültséget és jelentős aszimmetriát eredményez a fázisfeszültségben.

IV. A csatlakozási módszerek kiválasztása a gyakorlatban

1. Deltakapcsolás a főtranszformátor kisfeszültségű oldalán

• Indoklás: Megszünteti a harmadik felharmonikusokat és megakadályozza a hálózati feszültség hullámformájának harmonikus torzítását. A nullsorrendű áram keringő áramot képez a deltacsatlakozásban, fenntartva a teljesítmény minőségét.

2. A csatlakozási módszerek kiválasztásának alapelvei

• Y-D kapcsolat: Jellemzően a lefokozó transzformátorokhoz használják, mivel a nagyfeszültségű oldali csillagkapcsolás csökkenti a hálózati veszteségeket.
• D-Y kapcsolat: Jellemzően a fokozattranszformátoroknál használják, de gyakori az elosztó transzformátoroknál is, ahol a kisfeszültségű oldal földelve van.

3. Különleges esetek kezelése

• Y-Y kapcsolat: Általában nem használják a harmonikus útvonalak hiánya miatt, amelyek jelentős kimeneti torzítást okozhatnak.
• Többlépcsős transzformátor problémák: Például egy 10/0,4 kV-os transzformátornak, amely egy irodaépületet lát el energiával, biztosítania kell, hogy a semleges vezeték földelve legyen, amikor 400 V vagy 380 V feszültséget 110 V-ra alakít át bizonyos berendezések számára.

V. Következtetés

A megfelelő transzformátor-csatlakozási módszer kiválasztása döntő fontosságú az energiarendszerek biztonságos és stabil működése szempontjából. A megfelelő csatlakozási módszerek csökkenthetik a veszteségeket, javíthatják a hatékonyságot, elnyomhatják a felharmonikusokat és biztosíthatják a teljesítmény minőségét. A gyakorlati alkalmazásokban a megfelelő csatlakozási módszert a konkrét igények alapján kell kiválasztani, kihasználva az egyes módszerek előnyeit, hogy biztosítsák a villamosenergia-rendszer megbízhatóságát és gazdasági hatékonyságát.