Одним из наиболее распространенных вопросов при выборе трансформатора среднего напряжения является выбор варианта с дисковой или послойной обмоткой.
Что такое обмотки трансформатора в системах сухого типа?
Обмотки распределительного трансформатора сухого типа - это проводящие элементы, ответственные за передачу энергии между различными уровнями напряжения посредством электромагнитной индукции.
Конфигурации с дисковой и послойной намоткой являются двумя основными подходами к изготовлению обмоток в сухих трансформаторах среднего напряжения. Каждый метод влияет на то, как трансформатор справляется с нагрузкой, распределяет напряжение и управляет охлаждением.
Дисковая намотка
Многие крупные силовые трансформаторы изготавливаются с использованием круглых дисковых обмоток. Дисковые обмотки обычно изготавливаются в специальном помещении с регулируемым избыточным давлением, которое находится отдельно от остальной части завода. Дисковые обмотки изготавливаются таким образом, чтобы выдерживать более высокие нагрузки при коротком замыкании и большие импульсные характеристики высоковольтных трансформаторов (выше 69 кВ). Проводники в дисковых обмотках образуют спиральную структуру, образуя отдельные диски. Как только один диск сформирован, для начала формирования второго диска используется опускание (или перекрещивание). При намотке диска с непрерывной намоткой диск наматывается изнутри наружу. Затем витки проводника переворачиваются вручную. Это позволяет выполнить переход к следующему диску без сращивания или запайки, как показано ниже. Специальные инструменты сгибают проводник для каждого перехода. Это делается вручную или с помощью автоматизированных станков.
Многослойные обмотки
Высоковольтные боковые обмотки мы называем многослойными. Проводник для высоковольтной обмотки намного меньше, чем большие листы, используемые для обмотки низкого напряжения. Проводники для многослойных обмоток могут быть круглыми или прямоугольными. Обычно для распределительных устройств используется магнитопровод с эмалевым покрытием.
Конструктивные различия между дисковыми и слоистыми обмотками
Наиболее существенное различие между дисковыми и слоистыми обмотками заключается в геометрии и расположении катушек. Это влияет не только на электрические характеристики, но и на то, насколько хорошо устройство справляется с механическими нагрузками и рассеивает тепло.
| Feature | Disc Wound Transformer | Layer Wound Transformer |
|---|---|---|
| Winding Configuration | Horizontal discs arranged axially | Concentric cylindrical layers |
| Preferred Voltage Range | Medium to high voltage | Low voltage (<600V) |
| Conductor Type | Strips wound flat on discs | Wires spiraling from bottom to top |
| Cooling Mechanism | Open air cooling between discs | Vertical air ducts between layers |
| Magnetic Balance | Excellent | Moderate |
| Manufacturing Cost | Lower in bulk production | Typically higher |
| Mechanical Strength | Superior axial strength | Lower axial resilience |
| Susceptibility to Disruption | Low | Higher (due to trapped air pockets) |
Механические и тепловые характеристики: какие из них лучше?
Когда трансформаторы подвергаются воздействию резких скачков напряжения, механическая стабильность становится критической. В этом отношении конструкции с дисковой обмоткой, как правило, превосходят свои аналоги с многослойной обмоткой. Их конструкция обеспечивает высокую механическую прочность в осевом направлении, что делает их устойчивыми к короткому замыканию.
Распределение напряжения и сила импульса
Сила импульсного напряжения имеет решающее значение для трансформаторов среднего напряжения из-за риска попадания молнии, скачков напряжения при переключении и гармоник. Трансформаторы с дисковой обмоткой имеют лучшее распределение импульсного напряжения. Их геометрия позволяет напряжению равномерно распределяться по виткам, сводя к минимуму локальные точки напряжения.
Трансформаторы с многослойной обмоткой, особенно при высоком напряжении, более подвержены разрушению изоляции из-за неравномерного распределения напряжения. Даже если они сконструированы с улучшенной изоляцией, они не могут сравниться по отказоустойчивости с конструкциями с дисковой обмоткой.
Это делает трансформаторы с дисковой обмоткой предпочтительным выбором для установок среднего и высокого напряжения, где часто наблюдаются переходные перенапряжения.
Стоимость и сложность изготовления
Несмотря на то, что трансформаторы с дисковой обмоткой могут показаться более сложными по конструкции, их часто проще и экономичнее изготавливать в больших масштабах. Использование ленточных проводов и симметричное расположение дисков упрощает автоматизацию процессов намотки.
Трансформаторы с многослойной обмоткой требуют больше ручного труда, особенно при выравнивании и изоляции каждого слоя. В результате стоимость, как правило, выше, особенно для устройств с жесткими требованиями к качеству или производительности.
Тем не менее, для низковольтных компактных трансформаторов, где сила импульса менее важна, многослойная обмотка может быть практичным и экономичным выбором.
Надежность и длительный срок службы
Надежность конструкции трансформатора напрямую зависит от тепловых характеристик, целостности диэлектрика и механической прочности. Трансформаторы с дисковой обмоткой имеют высокие показатели по всем трем параметрам:
Геометрия их обмоток обеспечивает равномерное распределение напряжения.
Их осевая прочность выдерживает воздействие сил короткого замыкания.
Несмотря на то, что устройства с многослойной обмоткой подходят для многих сценариев, они сталкиваются с проблемами в условиях высокой нагрузки. Воздушные пробки и неравномерные температурные градиенты могут привести к преждевременному разрушению изоляции. Трансформаторы с дисковой обмоткой обеспечивают более надежную работу в критически важных условиях эксплуатации.
Вывод
Трансформаторы как с дисковой, так и со слоистой обмоткой применяются в системах среднего напряжения, но конфигурация с дисковой обмоткой, как правило, обеспечивает превосходные характеристики с точки зрения импульсной стойкости, механической долговечности и тепловой эффективности.
Независимо от того, ищете ли вы подходящий тип трансформатора для своей отрасли или готовы совершить покупку, трансформаторы Varelen могут удовлетворить ваши потребности. Мы предлагаем высококачественные трансформаторы среднего напряжения, а также решения для трансформаторов среднего напряжения.
