Vollständig abgedichteter dreiphasiger 33-kV-Stromverteilungstransformator mit geringem Verlust{{2}: Daten und Einsatz

Der 33-kV-Abwärtsbetrieb

33 kV liegt an der Grenze zwischen Sub-Übertragung und Verteilung. In Netzen, die eine 11-kV- oder 20-kV-Verteilungsebene nutzen, wandelt der 33-kV-Transformator von der Unterübertragungsspannung auf die Verteilungsspannung um, und in Netzen, die direkt bei 33 kV verteilen, versorgt er große Industrieverbraucher, Wasseraufbereitungsanlagen, Bergwerksstandorte, Hafenanlagen und Anlagen für erneuerbare Energien. Wenn die Primärspannung 33 kV und die Sekundärspannung 0,4 kV beträgt, ersetzt eine einzelne abgedichtete Öl--Einheit eine zweistufige Anordnung und die zugehörige Schaltanlage.

Die Serienabdeckung reicht von 30 kVA bis 25.000 kVA, wobei 50 kVA bis 5.000 kVA der am häufigsten bestellte Block ist. Es werden sowohl 50-Hz- als auch 60-Hz-Designs hergestellt, und die Spannungsregelung erfolgt normalerweise über einen NLTC-Stufenschalter (Off-Circuit).

Spezifikation der 33-kV-Serie

Kapazität (kVA)	Kein-Lastverlust (W)	Lastverlust (W)	Kein-Laststrom (%)	Impedanz (%)
50	210	1270	2.0	6.5
100	290	2120	1.8	6.5
200	430	3500	1.5	6.5
400	730	5760	1.3	6.5
630	1040	8280	1.1	6.5
1000	1440	12150	1.0	6.5
2000	2490	20740	0.8	6.5
3000	3510	29050	0.7	6.5
5000	4960	41160	0.7	6.5

Die Primärspannungen sind auf 33 kV, 35 kV oder 38,5 kV eingestellt, mit einer kreisfreien Anzapfung von plus/minus 5 % oder plus/minus 2 x 2,5 %. Die Sekundärspannungen betragen 0,4, 0,416, 0,42 oder 0,44 kV. Die Vektorgruppen Dyn11 und Yyn0 decken den Großteil der Verteilungsleistung ab; Für bestimmte Schutzarten stehen weitere Anschlüsse zur Verfügung.

Transformatortypen und Anwendungen

Auf dieser Spannungsebene kommen drei Anordnungen zum Einsatz. Der zwei-dreiphasige Transformator mit einer Nennspannung zwischen 6 kV und 35 kV ist die Standardeinheit einer Umspannstation für die Einspeisung eines Niederspannungsschaltkreises oder einer zweiten Verteilungsspannung. Der am Mast montierte Dreiphasentransformator mit einer Nennspannung zwischen 2,4 kV und 34,5 kV versorgt ländliche Netze und Freileitungsnetze, bei denen eine Plattform günstiger ist als ein neues Umspannwerksgebäude. Der Hilfs- oder Stationsservicetransformator speist die eigenen Lasten, Schutzversorgungen und Batterieladegeräte des Umspannwerks von derselben Primärseite. Alle drei haben das gleiche Funktionsprinzip und unterscheiden sich in Aufbau, Buchsenanordnung und Montage, weshalb nicht allein die Kapazität, sondern die Anwendung über den Typ entscheidet.

Isolationskoordination in der 36-kV-Klasse

Eine 33-kV-Wicklung gehört zur 36-kV-Geräteklasse, für die in IEC 60076-3 eine Blitzstoßspannungsfestigkeit von 170 kV Spitze und eine Leistungsfrequenzspannungsfestigkeit von 70 kV rms aufgeführt sind. Die Durchführung, die Wicklungsisolierung, die Windungsisolierung und die Leitungsabstände sind alle auf diese Ebenen abgestimmt, und der Tank muss für die mechanische und thermische Belastung ausgelegt sein, die sich aus einer höheren Systemspannung als einer 10-kV- oder 20-kV-Einheit ergibt. Verlust-, Impedanz- und Verhältnismessungen folgen IEC 60076-1, der Temperaturanstieg folgt IEC 60076-2 mit einem Oberöl von 60 K und einem durchschnittlichen Wicklungsgrenzwert von 65 K für die ONAN-Kühlung, und das Isolieröl entspricht IEC 60296 mit einer nach IEC 60156 verifizierten Durchschlagsfestigkeit.

Wicklung, Kern und Kühlung

Die Wicklungen sind aus Kupfer, papierisoliert und vakuumgetrocknet; Der Kern ist aus oberflächenisoliertem, kornorientiertem Siliziumstahl der Klasse laminiert, die durch Spezifikationen wie ASTM A876 abgedeckt wird, wobei 0,35-mm-Lamellen zur Kontrolle des Wirbelstromverlusts verwendet werden. Die ONAN-Kühlung durch eine Well- oder Kühlerwand ist bei der versiegelten Baureihe Standard. Größere Nennwerte der Serie, von mehreren Megavolt-Ampere aufwärts, werden normalerweise mit einem Ausdehnungsgefäß und Heizkörpern gebaut und können ONAN/ONAF-Kühlstufen verwenden, daher muss die Kühlklasse in der Anfrage zusammen mit der Umgebungstemperatur und der Höhe des Standorts angegeben werden, da beide den zulässigen Temperaturanstieg beeinflussen.

Tests und Inbetriebnahme vor Ort

Routineprüfungen umfassen Wicklungswiderstand, Verhältnis und Vektorgruppe, Impedanzspannung und Lastverlust, Leerlaufverlust und Leerlaufstrom, Isolationswiderstand und dielektrische Prüfungen. Als Typprüfungen für die Konstruktion gelten Blitzstoß und Temperaturanstieg. Die Inbetriebnahme vor Ort umfasst die Durchschlagsfestigkeit des Öls vor dem Einschalten, Verhältnis- und Schutzprüfungen, eine Überprüfung der Abgriffsposition anhand der tatsächlichen Netzspannung und eine Prüfung der Phasendrehung. Die Erdung des Tanks und des Neutralleiters wird anhand des Erdungsnetzes der Station überprüft, bevor das Gerät mit Strom versorgt wird.

Häufig gestellte Fragen

Q:Wofür wird normalerweise ein 33-kV-Transformator verwendet?
A: Reduzierbetrieb zwischen einer Sub-Übertragungsspannung und einer Verteilungs- oder Nutzungsspannung. In Gebieten, die direkt mit 33 kV verteilen, versorgt es große Industriestandorte, Wasserwerke, Bergwerke und Anlagen für erneuerbare Energien.

Q:Warum beträgt die Impedanzspannung in dieser Reihe 6,5 %?
A: Eine höhere Systemspannung erzeugt bei gleicher Kapazität größere Kurzschlusskräfte, und eine höhere Impedanzspannung begrenzt den potenziellen Fehlerstrom an der Niederspannungsplatine und schützt so sowohl den Transformator als auch die nachgeschaltete Schaltanlage.

Q:Welcher Isolationsgrad gilt für eine 33-kV-Wicklung?
A: Die 36-kV-Geräteklasse von IEC 60076-3 mit einer maximalen Blitzstoßfestigkeit von 170 kV und einer Netzfrequenzfestigkeit von 70 kV RMS.

Q:Was ist der Unterschied zwischen den beiden -wicklungs- und mastmontierten Typen-?
A: Bei beiden handelt es sich um drei-Phasen-Öl-Abwärtstransformatoren-. Bei der Einheit mit zwei Wicklungen handelt es sich um eine Unterstationskonstruktion mit einer Nennspannung von 6 kV bis 35 kV, während die am Mast montierte Einheit mit einer Nennspannung von 2,4 kV bis 34,5 kV für die Installation auf einer Freileitungsstruktur ausgelegt ist.

Q:Welche Informationen werden für ein Angebot für einen 33-kV-Transformator benötigt?
A: Nennkapazität, Primär- und Sekundärspannung, Frequenz, Vektorgruppe, Anzapfbereich, Impedanzspannung, Kühlklasse und Verlustpegel sowie Umgebungstemperatur und Höhe des Standorts sowie etwaige Schutz- oder Zubehöranforderungen.

Q:Macht der versiegelte Tank Öltests völlig überflüssig?
A: Im Normalbetrieb ist kein Ölwechsel erforderlich, es werden jedoch regelmäßig Messungen der Durchschlagsfestigkeit, der Feuchtigkeit und des Säuregehalts durchgeführt. Der Ölzustand ist der zuverlässigste Indikator für das Eindringen von Feuchtigkeit und die Alterung in einer versiegelten Einheit.