Правильный выбор сухого типа или жидкостного трансформатора
содержание
1. Два типа трансформаторов
2. Охлаждающая и изоляционная система
3. Убытки
4. Срок службы трансформатора
5. Поддержание работоспособности
6. Реабилитация
7. Рекультивация и переработка сердечника / обмотки
8. Рабочий уровень шума и шумовое загрязнение
9. След
0. Заключение
Два типа трансформаторов
Информация о преимуществах и недостатках доступных типов трансформаторов часто варьируется в зависимости от того, какая информация предоставляется производителем. Тем не менее, есть некоторые характеристики производительности и применения, которые почти повсеместно принимаются.
В основном существуют два различных типа трансформаторов: жидкостно-изолированные и охлажденные (с жидкостным типом) и нежидкостные изолированные, воздушные или воздушно-газовые (сухие). Кроме того, существуют подкатегории каждого основного типа.
Для жидкостных трансформаторов охлаждающая среда может быть обычным минеральным маслом. Существуют также трансформаторы wettype с использованием менее легковоспламеняющихся жидкостей, таких как углеводороды с высоким содержанием огня и силиконы.
Жидкостные трансформаторы обычно более эффективны, чем сухие, и обычно они имеют более продолжительный срок службы. Кроме того, жидкость является более эффективной охлаждающей средой для снижения температуры горячей точки в катушках. Кроме того, заполненные жидкостью блоки имеют лучшую возможность перегрузки.
Однако есть некоторые недостатки.
Например, противопожарная защита важнее с жидкостными устройствами из-за использования жидкой охлаждающей среды, которая может загореться. (Трансформаторы сухих типов могут загореться тоже). Возможно даже для того, чтобы взорвался ненадежный защитный мокрый трансформатор.
И, в зависимости от применения, для жидкостных трансформаторов может потребоваться защитный желоб для защиты от возможных утечек жидкости.
Возможно, при выборе трансформаторов точка переключения между сухими типами и мокрыми типами составляет от 500 кВА до примерно 2, 5 МВВА, причем сухие типы используются для более низких номиналов и типов влаги для более высоких оценок.
Важные факторы при выборе типа использования включают, где будет установлен трансформатор, например, внутри офисного здания или снаружи, обслуживая промышленную нагрузку.
Имеются сухие трансформаторы с номинальной мощностью более 5 МВт, но подавляющее большинство трансформаторов большей емкости заполнены жидкостью. Для наружных применений предпочтительными являются мокрые трансформаторы.
В текущей таблице показаны потери в трансформаторах сухого типа и маслонаполненного типа:
Таблица: Сравнение потерь: тип масла и сухой тип
| (Масляный трансформатор) Потери | Потери сухого типа | ||||
| KVA | Полунагрузка (Вт) | Полная нагрузка (Вт) | KVA | Полунагрузка (Вт) | Полная нагрузка (Вт) |
| 500 | 2465 | 4930 | 500 | 5000 | 10000 |
| 750 | 3950 | 7900 | 750 | 7500 | 15000 |
| 1000 | 4360 | 8720 | 1000 | 8200 | 16400 |
| 1500 | 6940 | 13880 | 1500 | 11250 | 22500 |
| 2000 | 8155 | 16310 | 2000 | 13200 | 26400 |
Приобретение трансформаторов часто основывается на первой стоимости (без учета долгосрочной экономики), когда конечные пользователи не принимают решения об оценке трансформации и покупке.
Это особенно справедливо, когда агенты или подрядчики по электроснабжению принимают решения о покупке на основе повышения температуры и низкой стоимости первых коммерческих и промышленных конечных потребителей, покупающих трансформаторы на основе сухого типа.
У этих агентов или подрядчиков может быть мало стимулов принимать во внимание любые экономические факторы, кроме первых затрат трансформатора. Проблемы конечных пользователей, связанные с более высокими затратами, препятствуют OEM-производителям и подрядчикам предлагать или рекомендовать более дорогие и эффективные варианты для клиентов, которые специально не запрашивают их.
Перейти к содержанию ↑
Охлаждающая и изоляционная система
Поскольку воздух является основной системой охлаждения и изоляции для сухих трансформаторов, все сухие трансформаторы будут больше, чем жидкости, погруженные в единицу мощности для того же напряжения и мощности (киловольт / киловольт-ампер).
При работе с одинаковым флюсом и плотностью тока больше материала для сердечника и катушки подразумевает более высокие потери и более высокие затраты.
Сухая высоковольтная трансформаторная изоляция - Стеклянный полиэфирный ламинированный изоляционный лист
Эти компромиссы присущи дизайну сухих блоков, но сухие трансформаторы традиционно предлагают определенные огнестойкие, экологические и прикладные преимущества для промышленных и коммерческих ситуаций.
Последние достижения в заполненных жидкостью единицах снижают некоторые из этих (сухих) преимуществ.
При покупке на основе самых низких издержек, сухие трансформаторы обычно имеют значительно более высокие эксплуатационные потери, чем более эффективные трансформаторы, заполненные жидкостью.
По этой причине крупные коммунальные предприятия редко покупают сухие трансформаторы. Поскольку системы изоляции на сухом месте не имеют дополнительных охлаждающих и изоляционных свойств масляных систем, при одинаковой номинальности трансформаторы сухого типа имеют более высокую стоимость, большую и имеют большие потери, чем соответствующая жидкость, погруженная в жидкость.
Перейти к содержанию ↑
потери
Трансформатор 2500 кВА
Комбинированные потери при 100% загрузке
На приведенном выше графике показаны комбинированные потери при 100% нагрузке на основе:
| Жидкость: | В ролях: | Сухой: | |
| Потери нагрузки (кВт) | 16, 38 | 21, 00 | 18, 52 |
| Нет потерь нагрузки (кВт) | 2, 66 | 7, 00 | 7, 55 |
| Общие потери (кВт) | 19, 04 | 26, 07 | 28, 00 |
Вышеуказанные значения являются типичными.
Перейти к содержанию ↑
50% Загрузка
При 50% нагрузке потери без нагрузки остаются неизменными, а потеря нагрузки уменьшается на обратный квадрат:
| Жидкость: | В ролях: | Сухой: | |
| Потери нагрузки (кВт) | 4, 10 | 4, 63 | 5, 25 |
| Нет потерь нагрузки (кВт) | 2, 66 | 7, 00 | 7, 55 |
| Общие потери (кВт) | 6, 76 | 12, 18 | 12, 25 |
Перейти к содержанию ↑
Затраты на потери трансформаторов
Затраты на потери трансформатора - Расход энергии трансформатора:
Константы:
Затраты на энергию = 0, 06 долл. / КВтч (консервативная стоимость)
8760 часов = 24 часа в сутки * 365 дней в году
| Жидкость: | В ролях: | Сухой: | ||
| Общие потери (кВт) | 6, 76 | 12, 18 | 12, 25 | |
| KWH Тариф за выставление счета: | Икс | $ 0, 06 | $ 0, 06 | $ 0, 06 |
| Годовые часы: | Икс | 8760 | 8760 | 8760 |
|
Годовая стоимость энергии за счет Потери при загрузке 50%: |
знак равно | $ 3553 | $ 6402 | $ 6439 |
| Превышение годовых затрат на электроэнергию: | База | $ 2849 | $ 2886 | |
| 10-Yr * Превышение затрат на электроэнергию: | База | $ 28490 | $ 28860 |
* Простые затраты, не предполагают никакой процентной ставки или эскалации затрат на электроэнергию
Перейти к содержанию ↑
Дополнительная стоимость потерь трансформаторов
Дополнительная стоимость потерь трансформатора - Потребление энергии в системе кондиционирования:
Потребление энергии трансформатором не является единственным энергетическим фактором. Потери трансформатора рассеиваются как тепло, которое должно быть удалено из контролируемой температурной среды с помощью кондиционера.
Ниже проиллюстрированы расчеты для преобразования потерь трансформатора в увеличение потребления энергии кондиционера.
Константы:
1kW = 3415BTU / Hr
1Ton Кондиционер = 12000BTU / час
1Ton Кондиционер = 1, 7 кВт использования мощности
| Жидкость: | В ролях: | Сухой: | ||
| Общие потери (кВт) | 6, 76 | 12, 18 | 12, 25 | |
| BTU / HR / кВт: | Икс | 3415 | 3415 | 3415 |
| BTU / HR: | знак равно | 23085 | 41595 | 41834 |
| BTU / HR за тонну A / C: | ÷ | 12000 | 12000 | 12000 |
| A / C (тонны): | знак равно | 1, 92 | 3, 47 | 3, 49 |
| кВт потребляемая мощность на тонну A / C: | Икс | 1, 7 | 1, 7 | 1, 7 |
| кВт: | знак равно | 3, 27 | 5, 89 | 5, 93 |
| Годовые часы работы (h): | Икс | 8760 | 8760 | 8760 |
| Годовое потребление энергии (кВтч): | знак равно | 28649 | 51619 | 51916 |
| kWH тариф за выставление счета: | Икс | $ 0, 06 | $ 0, 06 | $ 0, 06 |
| Годовые расходы на охлаждение: | знак равно | $ 1, 718.94 | $ 3097 | $ 3115 |
| Превышение ежегодных расходов на охлаждение: | база | $ 1378 | $ 1396 | |
| 10-летние издержки с избыточной энергией: | база | $ 13782 | $ 13960 |
Перейти к содержанию ↑
Срок службы трансформатора
Типичный срок службы сухого типа: 15-25 лет
Типичный срок службы жидкости: 25-35 лет
Пенсионный возраст трансформаторов, снятых с эксплуатации по разным причинам, колеблется от 14 до 35 лет; в среднем 25 лет. Тем не менее, средний срок службы жидкокристаллических трансформаторов, которые остаются в эксплуатации, составляет 30 лет и более.
Поскольку трансформаторы, заполненные жидкостью, длятся дольше сухого типа, они экономит на материалах, рабочей силе для замены и операционном воздействии из-за отключения для замены.
Перейти к содержанию ↑
Ремонтопригодность
Рекомендуемое ежегодное техническое обслуживание типичного сухого трансформатора состоит из осмотра, инфракрасного исследования болтовых соединений и вакуумирования грилей и катушек для обеспечения надлежащего охлаждения и предотвращения накопления легковоспламеняющихся материалов.
Очистка решетки и катушек может потребовать нежелательного требования об отключении трансформатора, что часто не приводит к очистке. Опуская очистку снижает эффективность трансформатора из-за уменьшения расхода воздуха и создает опасность пожара.
Профилактическое обслуживание трансформатора, заполненного жидкостью, может состоять в рисовании и анализе образца масла. Анализ масла обеспечивает очень точную оценку состояния трансформатора - что-то невозможное с трансформаторами сухого типа. Опущение профилактического обслуживания не снижает эффективность трансформатора или создает потенциальную опасность пожара.
Меньше огнеопасные трансформаторы с жидкостным наполнением обеспечивают наилучшую возможность для обеспечения максимальной эффективности при минимальном техническом обслуживании и обеспечивают наилучшую диагностику для ремонта / повторного использования, а не непредвиденную неисправность / удаление.
Перейти к содержанию ↑
ремонтопригодность
«Катушки в жидком исполнении намного легче ремонтировать, чем катушки в трансформаторах сухих типов. Катушки не ремонтируются; они должны быть заменены ». - Moran, Robert B. Рекомендации по разработке приложений для трансформаторов. Электрическое строительство и техническое обслуживание, май 1996 года.
Когда трансформатор выходит из строя, необходимо принять решение о ремонте или замене трансформатора. Жидкотопливные трансформаторы, в большинстве случаев, могут быть экономически отремонтированы на местных независимых ремонтных мастерских.
Трансформаторы, заполненные жидкостью, обеспечивают наилучшую возможность ремонта существующего оборудования, а не утилизации и замены.
Пример: 2500kVA Трансформатор - покупка и обслуживание
| жидкость | В ролях | сухой | |
| Цена: | $ 35 000 | $ 60 000 | $ 38000 |
| Срок эксплуатации (лет): | 35 | 30 | 25 |
| Ежегодное обслуживание: | никто | 6 часов | 6 часов |
| Ежегодное обслуживание: | никто | $ 360 | $ 360 |
| Отказ, требуемый для обслуживания: | N / A | да | да |
| Опасность пожара, если не поддерживается: | нет | да | да |
| Исправимое | да | нет | да |
| Годовая стоимость покупки и обслуживания: | $ 902 | $ 1693 | $ 1376 |
Перейти к содержанию ↑
Рекультивация и рециркуляция сердечника / обмотки
Характеристика: Трансформаторы, заполненные жидкостью, позволяют легче регенерировать сердечник / катушку
Материалы и ресурсы Преимущества: проще перерабатывать
Коммунальные компании, которые используют большинство трансформаторов, заполненных жидкостью, обычно заменяют катушки на старых трансформаторах и продолжают использовать их для большого процента своих старых трансформаторов подстанции. Малые распределительные трансформаторы располагаются / перерабатываются, когда они достигают конца жизни.
Когда приходит время для вывода из эксплуатации трансформатора, рециркуляция компенсирует необходимость в новом материале и обеспечивает положительный денежный поток. Большинство компонентов жидкостных и сухих трансформаторов могут быть переработаны. Исключением являются трансформаторы из литой смолы. Из-за их конструкции материалы в трансформаторах из литой смолы могут быть сложными и неэкономичными для переработки. Когда литая катушка выходит из строя, вся обмотка, заключенная в эпоксидную смолу, оказывается бесполезной и обычно заканчивается на полигоне.
Это отнимает ресурс и создает дополнительные затраты на удаление, а также долгосрочную ответственность перед первоначальным владельцем.
Напротив, трансформаторы, заполненные жидкостью, могут быть легко утилизированы после их полезного срока службы. Трансформаторная жидкость может быть восстановлена и использована снова, и сталь, медь и алюминий могут быть полностью и экономично переработаны, обеспечивая положительный денежный поток.
Ниже приведены значения отходов и затраты на утилизацию трансформатора 2500 кВА. Позитивные денежные потоки показаны в скобках.
Трансформатор 2500 кВА
| Сухой тип | Литая смола | Жидкость заполнена | |
| Диэлектрическая жидкость | $ 0 | $ 0 | $ 500 |
| Ядро и катушка | $ 1100 | $ 100 | $ 1200 |
| Танк и фитинг | $ 400 | $ 100 | $ 400 |
| Расходы на вывоз | $ 0 | $ 400 | $ 0 |
| Общие затраты (или сбережения) | $ 1500 | $ 200 | $ 2100 |
Рабочий уровень шума и уровень шума
Характеристика: Трансформаторы с жидкостным наполнением имеют более низкий уровень рабочего шума
Внутренняя экологическая эффективность: менее шумовое загрязнение
Сравнение типов трансформаторов - Уровень рабочего шума
Децибелы являются логарифмической функцией, а звуковое давление удваивается на каждые три децибела. Исследования показывают, что уровни децибелов более 60 могут уменьшить уровень внимания человека.
Исследование, проведенное Американским обществом дизайнеров интерьеров, показало, что производительность офиса увеличивалась бы, если бы рабочие пространства были менее шумными.
Перейти к содержанию ↑
след
Характеристика: Трансформаторы, заполненные жидкостью, имеют меньшую площадь
Материалы и ресурсы Преимущества: Меньшее оборудование уменьшает потребность в размере здания
Константы:
Типичная стоимость квадратного метра: $ 25 / SF
| кВА | Жидкость: | Сухой: | Разница: | $ 25 / SF: |
| 750kVA | Глубина: | 4.6 фута | 5, 5 футов | |
| Ширина: | 4.6 фута | 8, 0 фута | ||
| Sq Ft: | 21 фт 2 | 44 фута 2 | 23 фута 2 | $ 575 |
| 1000 кВА | Глубина: | 5, 2 фута | 5, 5 футов | |
| Ширина: | 4, 8 фута | 8, 0 фута | ||
| Sq Ft: | 25 футов 2 | 44 фута 2 | 19 футов 2 | $ 475 |
| 1500kVA | Глубина: | 6, 3 фута | 5, 5 футов | |
| Ширина: | 4.4 фута | 8, 0 фута | ||
| Sq Ft: | 28 футов 2 | 44 фута 2 | 16 футов 2 | $ 400 |
Меньшее здание также имеет преимущество, требующее меньше освещения и вентиляции.
Перейти к содержанию ↑
Вывод
Использование жидкого трансформатора (трансформаторов) для коммерческих и промышленных объектов - это инновационная практика проектирования. Трансформатор сухого типа является стандартным решением для обеспечения питания в этом типе конструкции.
Общая оценка стоимости владения как трансформаторами на сухом, так и жидком топливе покажет, что самый низкий общий выбор стоимости владения - это установка менее огнеопасных жидкостных трансформаторов.
Перейти к содержанию ↑
Ресурсы: Руководство по лучшей практике для трансформаторов - Devki Energy Consultancy Pvt. Ltd.; Применение для инновационных и проектных точек LEED - технология трансформаторов: жидкость-наполнение против сухого типа