В энергосистеме трехфазный переменный ток – это почти стандартная форма для производства, передачи и высокого-потребления электроэнергии. Трехфазное электричество напряжением 10,5 или 20 кВ-, вырабатываемое электростанцией, после повышения, передачи на большие-расстояния и снижения напряжения в конечном итоге приводит в действие большие двигатели на заводах, центральное кондиционирование воздуха в торговых центрах и поезда метро в городах. В этой полной энергетической цепи трех-фазные трансформаторы выполняют основные задачи по преобразованию напряжения и распределению энергии. Итак, на какую конструкцию и принцип работы опираются трехфазные трансформаторы, чтобы сделать их незаменимой опорой в промышленных и энергетических системах? Каковы его несравненные преимущества по сравнению с однофазными трансформаторами? Какие ключевые факторы следует учитывать при фактическом выборе и экспортной торговле?
Сутьтрехфазный-трансформаторзаключается в установке трех однофазных-обмоток с одинаковой частотой и разностью фаз 120 градусов на одном и том же трех- или пятиколонном железном сердечнике, образуя полную магнитную цепь. Конструктивно трехфазные железные сердечники обычно состоят из трех колонн: каждая колонна оснащена соответствующей однофазной обмоткой высокого напряжения и обмоткой низкого напряжения, а верхний и нижний концы трех колонн соединены железными ярмами, образуя замкнутую магнитную цепь. Обмотку высокого напряжения и обмотку низкого напряжения можно соединить с помощью соединения звездой (Y) или треугольником (D), таким образом объединяя различные группы соединений, такие как Yyn0 и Dyn11, для адаптации к различным методам заземления нейтрали, требованиям подавления гармоник и условиям параллельной работы. По сравнению с трехфазной группой, состоящей из трех однофазных-трансформаторов, трехфазный трансформатор не использует материал железного ярма трех независимых железных сердечников, имеет более короткую магнитную цепь, уменьшает общий вес железных сердечников примерно на 20–30 %, имеет меньшие потери и меньшую занимаемую площадь. Это основная причина, по которой трех-фазные трансформаторы заменяют однофазные трансформаторные батареи в подавляющем большинстве промышленных и энергетических систем.
С точки зрения электромагнитных принципов, причина, по которой трехфазные трансформаторы могут обеспечить более эффективное преобразование энергии, связана с симметрией и взаимопомощью их магнитных цепей. При возбуждении трехфазным синусоидальным переменным напряжением основные магнитные потоки в трех колоннах с железным сердечником различаются по времени на 120 градусов и разделяют один и тот же замкнутый железный сердечник в пространстве, так что сумма трехфазных магнитных потоков в любой момент равна нулю. Это означает, что в железном ярме трех-фазного трансформатора должна протекать только векторная сумма трех-фазного магнитного потока, а его площадь поперечного-сечения может быть меньше, чем у колонны с железным сердечником, тем самым дополнительно экономя материалы железного сердечника. В то же время при работе трехфазного трансформатора с симметричной нагрузкой сумма трех токов равна нулю, а ток в нейтральной линии отсутствует. Поэтому нейтральную линию можно опустить или нейтральную точку вынести наружу для защиты заземления. Такое симметричное согласование магнитных и электрических цепей приводит к более высокой эффективности, более стабильной работе и снижению производственных затрат для трех-фазных трансформаторов по сравнению с комбинацией трех одно-трансформаторов.
Преимущества трехфазных трансформаторов-прямо определяют широкий спектр сценариев их применения. Что касается выработки электроэнергии, то почти все повышающие-трансформаторы на выходе генератора представляют собой трехфазные-трансформаторы, которые повышают генерируемое электричество среднего напряжения до 110 кВ, 220 кВ или даже более высоких уровней напряжения для передачи на-дальние расстояния с низкими потерями. В узловых подстанциях при передаче электроэнергии за соединение между собой электросетей разного уровня напряжения отвечают трех-автотрансформаторы и трех-фазные трехобмоточные трансформаторы. На распределительной стороне в городских распределительных помещениях и на подстанциях промышленных парков устанавливаются трехфазные масляные или сухие-распределительные трансформаторы для снижения напряжения с 10 кВ до 400 В, обеспечивающие трехфазное четырехпроводное электропитание для производственного оборудования, освещения и офисных помещений. В крупных-промышленных нагрузках основное оборудование, такое как трехфазные асинхронные двигатели, преобразователи частоты и электропечи, требует трехфазного питания. Трех-фазный трансформатор не только осуществляет преобразование напряжения, но также эффективно подавляет третьи гармоники и выдерживает несбалансированные нагрузки благодаря подключению Dyn11. Даже в области новой энергетики экспорт фотоэлектрических инверторов в основном является трехфазным, а последующий трехфазный повышающий трансформатор повышает низкое-трех-фазное электричество, выдаваемое инвертором, до 10 или 35 кВ и интегрирует его в энергосистему. Не будет преувеличением сказать, что без трех-фазных трансформаторов не было бы основы современных промышленных систем и городских электросетей.
Однако трехфазные трансформаторы-подходят не для всех ситуаций. В сценариях, где преобладают однофазные нагрузки, а мощность мала, например, одиночный бытовой источник питания в жилых районах, уличное освещение, электропитание железнодорожных сигналов и т. д., непосредственное использование однофазных трансформаторов является более экономичным и гибким. Кроме того, на подстанциях сверх-высокого напряжения и большой мощности из-за ограничений по транспортировочным размерам и весу иногда необходимо использовать три одно-фазных трансформатора для формирования трех-фазной группы, каждый из которых можно транспортировать отдельно на площадку и затем подключать. Но этот подход является особым случаем, поскольку мощности и уровня напряжения обычных трехфазных трансформаторов достаточно для покрытия подавляющего большинства потребностей промышленности и электросетей. Специалисты по внешнеэкономической деятельности должны четко информировать клиентов о том, что трехфазные трансформаторы должны быть приоритетными для промышленного производства большой-мощности, распределения электроэнергии в общественных сетях и электроснабжения коммерческих комплексов; В случае спорадических однофазных нагрузок или особых требований к изоляции можно рассмотреть однофазные решения, исходя из реальной ситуации.
Выбор трехфазных-трансформаторов учитывает множество технических параметров. Номинальную мощность следует определять исходя из общей мощности нагрузки, коэффициента одновременности и запаса развития, при этом общие мощности составляют от 30 кВА до десятков МВА. Номинальное напряжение должно соответствовать уровням напряжения на стороне источника питания и стороне нагрузки, а также учитывать диапазон ответвлений. Группа соединений — чрезвычайно важный параметр. - В Китае и Европе обычно используется Dyn11 (треугольник со стороны высокого-напряжения, звезда со стороны низкого-напряжения с нейтральной точкой, 11-точечное соединение), который выдерживает большие трех-несбалансированные нагрузки и обеспечивает нейтральную точку 220 В для однофазного освещения или розеток; В некоторых случаях в Северной Америке используется Yyn0. Выбор группы подключения определяется стандартами сети и методами заземления страны или региона, где находится заказчик. Сопротивление короткого-замыкания влияет на уровень тока короткого-замыкания и скорость регулирования напряжения системы. Стандартные значения сопротивления обычно составляют 4%, 6% или 8%. Кроме того, необходимо уточнить способ охлаждения (масляное самоохлаждение ONAN, сухое самоохлаждение AN или принудительное воздушное охлаждение AF), уровень защиты (IP00, IP20, IP23 и т. д.), уровень изоляции (уровень F, уровень H и т. д.) и условия окружающей среды (высота над уровнем моря, температура окружающей среды, уровень загрязнения). При экспорте продукции особое внимание следует уделять частоте (50 Гц или 60 Гц) и уровню напряжения в целевой стране (например, 480 В/277 В для низкого напряжения в США и 400 В/230 В в Европе).
Что касается международной сертификации, экспорт трехфазных трансформаторов-на разные рынки требует соблюдения различных стандартных систем. Серия IEC 60076 — это всемирно признанный базовый стандарт, охватывающий такие элементы типовых испытаний, как превышение температуры, уровень изоляции и устойчивость к короткому-замыканию. С помощью системы CB производители могут подавать заявки на сертификацию в нескольких странах-членах, используя один отчет об испытаниях CB. В Европейском Союзе трехфазные трансформаторы-должны соответствовать Директиве по низкому напряжению (LVD) и Директиве по электромагнитной совместимости (EMC) и иметь маркировку CE. В то же время Директива ErP (EC № 548/2014) устанавливает требования к уровню энергоэффективности (отсутствие-ограничений по нагрузке и потерям нагрузки) для трехфазных трансформаторов малого и среднего-размера-, а продукты, не соответствующие минимальным стандартам энергоэффективности, не допускаются на рынок ЕС. Для рынка Северной Америки требуются трехфазные трансформаторы-, соответствующие стандартам серии ANSI/IEEE C57.12 и сертифицированные лабораториями NRTL, такими как UL и CSA. Кроме того, Министерство энергетики США (DOE) установило обязательные стандарты энергоэффективности для трехфазных распределительных трансформаторов (10 CFR 431) с методами испытаний, основанными на стандарте IEEE C57.12.00. Рейтинг энергоэффективности является очень важным показателем для покупателей из Северной Америки, а энергоэффективность первого или второго уровня часто становится порогом торгов. Для трехфазных трансформаторов, экспортируемых в Саудовскую Аравию, необходимо подать заявку на получение сертификатов соответствия PCoC и SCoC через платформу SABRE и соответствовать требованиям саудовского стандарта SASO IEC 60076. Для экспорта в Россию и Евразийский экономический союз требуется сертификация EAC, включая TR CU 004/2011 (безопасность при низком напряжении) и TR CU 020/2011 (электромагнитная совместимость), а большие трансформаторы также требуют заводской проверки. Экспорт в Индию требует сертификации BIS (согласно IS 2026 или IS 11171). Учитывая сложность сертификации, специалисты по внешней торговле должны заранее узнать о типах сертификации, требуемых целевым рынком и клиентами на этапе предложения, и подтвердить в техническом отделе, соответствует ли конструкция продукта соответствующим стандартным различиям, чтобы избежать исправлений или возврата из-за не-несоответствия стандартам на более позднем этапе.
При сравнении технических и экономических показателей трехфазные трансформаторы-имеют еще одно преимущество, о котором часто упускают из виду: экономию резервного копирования. Если трехфазный трансформатор поврежден, он обычно требует полной замены или ремонта, что приводит к длительному отключению электроэнергии. Если используются три однофазных трансформаторных комплекта, то в случае выхода из строя одного из них его можно временно подключить к V-V и продолжать подавать электроэнергию на две-трети мощности для обеспечения важных нагрузок. Но это преимущество обычно оправдывает дополнительные затраты только в ситуациях со сверхвысоким напряжением и большой емкостью или чрезвычайно высокими требованиями к непрерывной работе. Для подавляющего большинства пользователей комплексная экономичность трехфазных трансформаторов предпочтительнее.
С точки зрения внешнеторгового персонала предприятий по производству трансформаторов, при популяризации среди клиентов знаний о трехфазных трансформаторах они должны помочь клиентам прояснить несколько ключевых вопросов: Какова требуемая трехфазная мощность для проекта? Каковы уровни напряжения источника питания и напряжения нагрузки? Имеется ли на объекте трехфазный источник питания-? Имеется ли в нагрузке большое количество однофазных устройств и нужны ли трехфазные трансформаторы, обеспечивающие нейтральную точку? Какие группы связывания и сертификационные знаки являются обязательными для целевого рынка? Когда клиенты смогут четко ответить на эти вопросы, естественным образом будет установлена система выбора трехфазных трансформаторов. Трехфазные трансформаторы, являясь краеугольным камнем современных энергосистем, продолжат играть незаменимую роль в глобальных электросетях и промышленных объектах благодаря своей высокой эффективности, экономичности и компактности. А когда ваши клиенты выбирают трансформаторы для нового завода, жилого района или фотоэлектрической электростанции, трехфазные трансформаторы почти всегда являются ответом, на который стоит обратить внимание в первую очередь.
В энергосистеме трехфазный переменный ток – это почти стандартная форма для производства, передачи и высокого-потребления электроэнергии. Трехфазное электричество напряжением 10,5 или 20 кВ-, вырабатываемое электростанцией, после повышения, передачи на большие-расстояния и снижения напряжения в конечном итоге приводит в действие большие двигатели на заводах, центральное кондиционирование воздуха в торговых центрах и поезда метро в городах. В этой полной энергетической цепи трех-фазные трансформаторы выполняют основные задачи по преобразованию напряжения и распределению энергии. Итак, на какую конструкцию и принцип работы опираются трехфазные трансформаторы, чтобы сделать их незаменимой опорой в промышленных и энергетических системах? Каковы его несравненные преимущества по сравнению с однофазными трансформаторами? Какие ключевые факторы следует учитывать при фактическом выборе и экспортной торговле?
Суть трехфазного трансформатора состоит в установке трех однофазных-обмоток с одинаковой частотой и разностью фаз 120 градусов на одном и том же трех- или пятиколонном железном сердечнике, образуя полную магнитную цепь. Конструктивно трехфазные железные сердечники обычно состоят из трех колонн: каждая колонна оснащена соответствующей однофазной обмоткой высокого напряжения и обмоткой низкого напряжения, а верхний и нижний концы трех колонн соединены железными ярмами, образуя замкнутую магнитную цепь. Обмотку высокого напряжения и обмотку низкого напряжения можно соединить с помощью соединения звездой (Y) или треугольником (D), таким образом объединяя различные группы соединений, такие как Yyn0 и Dyn11, для адаптации к различным методам заземления нейтрали, требованиям подавления гармоник и условиям параллельной работы. По сравнению с трехфазной группой, состоящей из трех однофазных-трансформаторов, трехфазный трансформатор не использует материал железного ярма трех независимых железных сердечников, имеет более короткую магнитную цепь, уменьшает общий вес железных сердечников примерно на 20–30 %, имеет меньшие потери и меньшую занимаемую площадь. Это основная причина, по которой трех-фазные трансформаторы заменяют однофазные трансформаторные батареи в подавляющем большинстве промышленных и энергетических систем.
С точки зрения электромагнитных принципов, причина, по которой трехфазные трансформаторы могут обеспечить более эффективное преобразование энергии, связана с симметрией и взаимопомощью их магнитных цепей. При возбуждении трехфазным синусоидальным переменным напряжением основные магнитные потоки в трех колоннах с железным сердечником различаются по времени на 120 градусов и разделяют один и тот же замкнутый железный сердечник в пространстве, так что сумма трехфазных магнитных потоков в любой момент равна нулю. Это означает, что в железном ярме трех-фазного трансформатора должна протекать только векторная сумма трех-фазного магнитного потока, а его площадь поперечного-сечения может быть меньше, чем у колонны с железным сердечником, тем самым дополнительно экономя материалы железного сердечника. В то же время при работе трехфазного трансформатора с симметричной нагрузкой сумма трех токов равна нулю, а ток в нейтральной линии отсутствует. Поэтому нейтральную линию можно опустить или нейтральную точку вынести наружу для защиты заземления. Такое симметричное согласование магнитных и электрических цепей приводит к более высокой эффективности, более стабильной работе и снижению производственных затрат для трех-фазных трансформаторов по сравнению с комбинацией трех одно-трансформаторов.
Преимущества трехфазных трансформаторов-прямо определяют широкий спектр сценариев их применения. Что касается выработки электроэнергии, то почти все повышающие-трансформаторы на выходе генератора представляют собой трехфазные-трансформаторы, которые повышают генерируемое электричество среднего напряжения до 110 кВ, 220 кВ или даже более высоких уровней напряжения для передачи на-дальние расстояния с низкими потерями. В узловых подстанциях при передаче электроэнергии за соединение между собой электросетей разного уровня напряжения отвечают трех-автотрансформаторы и трех-фазные трехобмоточные трансформаторы. На распределительной стороне в городских распределительных помещениях и на подстанциях промышленных парков устанавливаются трехфазные масляные или сухие-распределительные трансформаторы для снижения напряжения с 10 кВ до 400 В, обеспечивающие трехфазное четырехпроводное электропитание для производственного оборудования, освещения и офисных помещений. В крупных-промышленных нагрузках основное оборудование, такое как трехфазные асинхронные двигатели, преобразователи частоты и электропечи, требует трехфазного питания. Трех-фазный трансформатор не только осуществляет преобразование напряжения, но также эффективно подавляет третьи гармоники и выдерживает несбалансированные нагрузки благодаря подключению Dyn11. Даже в области новой энергетики экспорт фотоэлектрических инверторов в основном является трехфазным, а последующий трехфазный повышающий трансформатор повышает низкое-трех-фазное электричество, выдаваемое инвертором, до 10 или 35 кВ и интегрирует его в энергосистему. Не будет преувеличением сказать, что без трех-фазных трансформаторов не было бы основы современных промышленных систем и городских электросетей.
Однако трехфазные трансформаторы-подходят не для всех ситуаций. В сценариях, где преобладают однофазные нагрузки, а мощность мала, например, одиночный бытовой источник питания в жилых районах, уличное освещение, электропитание железнодорожных сигналов и т. д., непосредственное использование однофазных трансформаторов является более экономичным и гибким. Кроме того, на подстанциях сверх-высокого напряжения и большой мощности из-за ограничений по транспортировочным размерам и весу иногда необходимо использовать три одно-фазных трансформатора для формирования трех-фазной группы, каждый из которых можно транспортировать отдельно на площадку и затем подключать. Но этот подход является особым случаем, поскольку мощности и уровня напряжения обычных трехфазных трансформаторов достаточно для покрытия подавляющего большинства потребностей промышленности и электросетей. Специалисты по внешнеэкономической деятельности должны четко информировать клиентов о том, что трехфазные трансформаторы должны быть приоритетными для промышленного производства большой-мощности, распределения электроэнергии в общественных сетях и электроснабжения коммерческих комплексов; В случае спорадических однофазных нагрузок или особых требований к изоляции можно рассмотреть однофазные решения, исходя из реальной ситуации.
Выбор трехфазных-трансформаторов учитывает множество технических параметров. Номинальную мощность следует определять исходя из общей мощности нагрузки, коэффициента одновременности и запаса развития, при этом общие мощности составляют от 30 кВА до десятков МВА. Номинальное напряжение должно соответствовать уровням напряжения на стороне источника питания и стороне нагрузки, а также учитывать диапазон ответвлений. Группа соединений — чрезвычайно важный параметр. - В Китае и Европе обычно используется Dyn11 (треугольник со стороны высокого-напряжения, звезда со стороны низкого-напряжения с нейтральной точкой, 11-точечное соединение), который выдерживает большие трех-несбалансированные нагрузки и обеспечивает нейтральную точку 220 В для однофазного освещения или розеток; В некоторых случаях в Северной Америке используется Yyn0. Выбор группы подключения определяется стандартами сети и методами заземления страны или региона, где находится заказчик. Сопротивление короткого-замыкания влияет на уровень тока короткого-замыкания и скорость регулирования напряжения системы. Стандартные значения сопротивления обычно составляют 4%, 6% или 8%. Кроме того, необходимо уточнить способ охлаждения (масляное самоохлаждение ONAN, сухое самоохлаждение AN или принудительное воздушное охлаждение AF), уровень защиты (IP00, IP20, IP23 и т. д.), уровень изоляции (уровень F, уровень H и т. д.) и условия окружающей среды (высота над уровнем моря, температура окружающей среды, уровень загрязнения). При экспорте продукции особое внимание следует уделять частоте (50 Гц или 60 Гц) и уровню напряжения в целевой стране (например, 480 В/277 В для низкого напряжения в США и 400 В/230 В в Европе).
Что касается международной сертификации, экспорт трехфазных трансформаторов-на разные рынки требует соблюдения различных стандартных систем. Серия IEC 60076 — это всемирно признанный базовый стандарт, охватывающий такие элементы типовых испытаний, как превышение температуры, уровень изоляции и устойчивость к короткому-замыканию. С помощью системы CB производители могут подавать заявки на сертификацию в нескольких странах-членах, используя один отчет об испытаниях CB. В Европейском Союзе трехфазные трансформаторы-должны соответствовать Директиве по низкому напряжению (LVD) и Директиве по электромагнитной совместимости (EMC) и иметь маркировку CE. В то же время Директива ErP (EC № 548/2014) устанавливает требования к уровню энергоэффективности (отсутствие-ограничений по нагрузке и потерям нагрузки) для трехфазных трансформаторов малого и среднего-размера-, а продукты, не соответствующие минимальным стандартам энергоэффективности, не допускаются на рынок ЕС. Для рынка Северной Америки требуются трехфазные трансформаторы-, соответствующие стандартам серии ANSI/IEEE C57.12 и сертифицированные лабораториями NRTL, такими как UL и CSA. Кроме того, Министерство энергетики США (DOE) установило обязательные стандарты энергоэффективности для трехфазных распределительных трансформаторов (10 CFR 431) с методами испытаний, основанными на стандарте IEEE C57.12.00. Рейтинг энергоэффективности является очень важным показателем для покупателей из Северной Америки, а энергоэффективность первого или второго уровня часто становится порогом торгов. Для трехфазных трансформаторов, экспортируемых в Саудовскую Аравию, необходимо подать заявку на получение сертификатов соответствия PCoC и SCoC через платформу SABRE и соответствовать требованиям саудовского стандарта SASO IEC 60076. Для экспорта в Россию и Евразийский экономический союз требуется сертификация EAC, включая TR CU 004/2011 (безопасность при низком напряжении) и TR CU 020/2011 (электромагнитная совместимость), а большие трансформаторы также требуют заводской проверки. Экспорт в Индию требует сертификации BIS (согласно IS 2026 или IS 11171). Учитывая сложность сертификации, специалисты по внешней торговле должны заранее узнать о типах сертификации, требуемых целевым рынком и клиентами на этапе предложения, и подтвердить в техническом отделе, соответствует ли конструкция продукта соответствующим стандартным различиям, чтобы избежать исправлений или возврата из-за не-несоответствия стандартам на более позднем этапе.
При сравнении технических и экономических показателей трехфазные трансформаторы-имеют еще одно преимущество, о котором часто упускают из виду: экономию резервного копирования. Если трехфазный трансформатор поврежден, он обычно требует полной замены или ремонта, что приводит к длительному отключению электроэнергии. Если используются три однофазных трансформаторных комплекта, то в случае выхода из строя одного из них его можно временно подключить к V-V и продолжать подавать электроэнергию на две-трети мощности для обеспечения важных нагрузок. Но это преимущество обычно оправдывает дополнительные затраты только в ситуациях со сверхвысоким напряжением и большой емкостью или чрезвычайно высокими требованиями к непрерывной работе. Для подавляющего большинства пользователей комплексная экономичность трехфазных трансформаторов предпочтительнее.
С точки зрения внешнеторгового персонала предприятий по производству трансформаторов, при популяризации среди клиентов знаний о трехфазных трансформаторах они должны помочь клиентам прояснить несколько ключевых вопросов: Какова требуемая трехфазная мощность для проекта? Каковы уровни напряжения источника питания и напряжения нагрузки? Имеется ли на объекте трехфазный источник питания-? Имеется ли в нагрузке большое количество однофазных устройств и нужны ли трехфазные трансформаторы, обеспечивающие нейтральную точку? Какие группы связывания и сертификационные знаки являются обязательными для целевого рынка? Когда клиенты смогут четко ответить на эти вопросы, естественным образом будет установлена система выбора трехфазных трансформаторов. Трехфазные трансформаторы, являясь краеугольным камнем современных энергосистем, продолжат играть незаменимую роль в глобальных электросетях и промышленных объектах благодаря своей высокой эффективности, экономичности и компактности. А когда ваши клиенты выбирают трансформаторы для нового завода, жилого района или фотоэлектрической электростанции, трехфазные трансформаторы почти всегда являются ответом, на который стоит обратить внимание в первую очередь.
