Цахилгаан эрчим хүчний түгээлтийн трансформаторууд
Трансформаторууд нь орчин үеийн эрчим хүчний систем дэх хамгийн чухал тоног төхөөрөмжийн нэг юм. Тэдгээргүйгээр цахилгаан эрчим хүчийг генератороос хэрэглэгчдэд түгээх нь илүү үрэлгэн, тогтворгүй бөгөөд дэд бүтцийн өндөр зардал шаардах болно. Цахилгаан түгээлтийн хүрээнд трансформаторууд нь үр ашигтай алсын зайн дамжуулалт болон хэрэглэгчдийн аюулгүй хэрэглээнд зориулж хүчдэлийн түвшинг тохируулдаг "гүүр" болж ажилладаг. Энэ нийтлэлд трансформаторын үндсэн ойлголт, тэдгээрийн ажиллах зарчим, түгээлтийн үүрэг, нийтлэг төрөл, үйл ажиллагааны талууд, салбарын бэрхшээлүүдийн талаар авч үзэх болно.
Трансформаторын тухай ойлголт ба ажиллах зарчим
Трансформатор гэдэг нь цахилгаан соронзон индукцийн зарчмаар ажилладаг, хувьсах гүйдлийн (AC) хүчдэлийг давтамжийг өөрчлөхгүйгээр нэг түвшнээс нөгөө түвшинд хувиргадаг статик цахилгаан төхөөрөмж юм. Ерөнхийдөө трансформатор нь төмөр цөм болон хоёр ороомогоос бүрдэнэ: анхдагч ороомог ба хоёрдогч ороомог. Хувьсах гүйдэл анхдагч ороомогоор урсах үед цөмд хувьсах соронзон урсгал үүсдэг. Энэ урсгал нь хоёрдогч ороомогт хүчдэл үүсгэдэг.
Анхдагч ба хоёрдогч хүчдэлийн харьцааг эргэлтийн тоогоор (эргэлтийн харьцаа) тодорхойлно. Хэрэв хоёрдогч нь анхдагчаас илүү эргэлттэй бол хүчдэл нэмэгдэнэ (алхам нэмэгдэнэ). Үүний эсрэгээр, хэрэв хоёрдогч нь цөөн эргэлттэй бол хүчдэл буурна (алхам буурна). Цахилгаан түгээлтийн системд дамжуулагч/завсрын шугамаас ирж буй цахилгааныг айл өрх, жижиг бизнес эрхлэгчид ашиглахад зориулж бага хүчдэлийн аюулгүй байдалд тохируулах шаардлагатай тул доошлуулдаг трансформаторууд илүү давамгайлдаг.
Яагаад хүчдэлийг нэмэгдүүлэх, бууруулах ёстой вэ?
Цахилгаан сүлжээнд трансформатор ашиглах гол шалтгаануудын нэг нь үр ашиг юм. Хэрэв хүчдэл өндөр байвал (P = V × I) ижил цахилгаан эрчим хүчийг бага гүйдэлтэй дамжуулж болно. Дамжуулагчийн алдагдал нь голчлон зэсийн алдагдал (I²R) хэлбэрээр явагддаг тул их хэмжээний гүйдэл нь цахилгаан эрчим хүчний алдагдал болон кабелийн халаалтыг ихээхэн хэмжээгээр үүсгэдэг. Тиймээс цахилгаан станцуудаас гарч буй цахилгаан эрчим хүчийг холын зайн дамжуулах, жишээлбэл, өндөр/нэмэлт өндөр хүчдэлд шилжүүлэх зорилгоор нэмэгдүүлэгч трансформатор ашиглан хүчдэлийг нэмэгдүүлдэг. Ачааллын төвд ойртсоны дараа хүчдэлийг дэд станцууд, завсрын түгээлтийн сүлжээ, хэрэглэгчдийн ойролцоох түгээлтийн дэд станцуудаар аажмаар бууруулдаг.
Энэхүү шаталсан схемийн тусламжтайгаар эрчим хүчний систем нь цахилгаан эрчим хүчийг эдийн засгийн хувьд хуваарилж, алдагдлыг бууруулж, эцсийн хэрэглэгчдийн аюулгүй байдлыг хангах боломжтой.
Түгээлтийн систем дэх трансформаторын үүрэг
Цахилгаан эрчим хүчний хуваарилалтыг ерөнхийдөө анхдагч (дунд хүчдэл) болон хоёрдогч (бага хүчдэл) хуваарилалт гэж хуваадаг. Трансформаторууд нь эдгээр хоёрын хоорондох шилжилтийн цэг болж үйлчилдэг. Жишээлбэл, дунд хүчдэлийн сүлжээг (жишээлбэл, 20 кВ) түгээлтийн трансформатороор дамжуулан хэрэглэгчдэд зориулж 400/230 В хүртэл бууруулдаг.
Трансформаторын түгээлтийн гол үүрэг нь дараахь зүйлийг агуулна.
1. Хүчдэлийн түвшний тохируулга
Трансформатор нь хэрэглэгчдийн хүлээн авч буй хүчдэл нь стандартад нийцэж, ашиглахад аюулгүй байхыг баталгаажуулдаг.
2. Сүлжээний найдвартай байдал болон уян хатан байдлыг нэмэгдүүлэх
Трансформаторуудыг олон байршилд байрлуулснаар эрчим хүчний компаниуд ачааллыг хуваалцах, тасалдлын хэсгийг багасгах, тасалдлын үед маневрлах чадварыг нэмэгдүүлэх боломжтой.
3. Хүчдэлийг тогтворжуулах (хүчдэлийн зохицуулалт)
Ачаалал өөрчлөгдөхөд хүлцэл хязгаарт байхын тулд хүчдэлийг зохицуулахад туслах олон түгээлтийн трансформаторууд нь цорго солигчоор тоноглогдсон байдаг.
4. Цахилгаан тусгаарлагч
Трансформаторууд нь үргэлж гол зорилго биш боловч дунд болон нам хүчдэлийн талуудын хооронд гальваник тусгаарлалтыг бий болгодог бөгөөд энэ нь аюулгүй байдлыг сайжруулж, хэрэглэгчийн талд тархах тодорхой саад тотгорын эрсдлийг бууруулдаг.
Тархалтын трансформаторын төрлүүд
Цахилгаан түгээлтийн системд түгээмэл байдаг зарим төрлийн трансформаторууд нь:
1. Түгээлтийн трансформатор
Энэ бол хэрэглэгчдэд хамгийн ойр байрлах трансформатор юм. Үүнийг ихэвчлэн шон дээр суурилуулсан дэд станц, киоск эсвэл бетонон дэд станцад суурилуулдаг. Түүний хүчин чадал нь ачааллын нягтралаас хамааран хэдэн арван-зуу кВА хооронд хэлбэлздэг.
2. Дэд станц дахь цахилгаан трансформатор (Цахилгаан трансформатор)
Тэдгээр нь дамжуулах шугамаас завсрын тархалт руу хүчдэлийг бууруулах гэх мэт өндөр хүчдэлийн түвшинд ажилладаг. Тэд илүү том багтаамжтай (MVA) болон илүү нарийн төвөгтэй хөргөлт болон хамгаалалтын системтэй.
3. Хуурай трансформатор (Хуурай төрлийн трансформатор)
Агаар/давирхайн дулаалга ашигладаг, тосгүй. Барилга байгууламж, галын эрсдэл өндөртэй байршил, эсвэл засвар үйлчилгээ хялбар, тос асгарах эрсдэл багатай дотор талбайд түгээмэл хэрэглэгддэг.
4. Тосонд дүрэгдсэн трансформатор
Сайн хөргөлттэй, харьцангуй хямд өртөгтэй тул гадна талын дэд станцуудад хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг төрөл. Тос нь дулаалга болон хөргөлтийн аль алиных нь үүрэг гүйцэтгэдэг.
5. Автотрансформатор
Анхдагч болон хоёрдогч хэлхээний хооронд хуваалцсан ороомгийн хэсэгтэй. Үр ашигтай, хөнгөн боловч анхдагч болон хоёрдогч хэлхээний хоорондох цахилгаан тусгаарлалт бүрэн биш. Ерөнхийдөө хэрэглэгчийн шууд түгээлтийн оронд хүчдэлийн нягт холболт гэх мэт тодорхой хэрэглээнд ашиглагддаг.
Чухал бүрэлдэхүүн хэсгүүд ба хөргөлтийн систем
Трансформатор найдвартай ажиллахын тулд төмрийн цөм, ороомог, тусгаарлагчийн систем, бутлуур, хамгаалалтын хэрэгсэл зэрэг хэд хэдэн чухал эд ангиудыг сайн нөхцөлд байлгах шаардлагатай. Тосоор ажилладаг трансформаторуудад хөргөлтийн систем нь илүү том хүчин чадлын хувьд байгалийн (ONAN) эсвэл сэнс/шахуургын тусламжтайгаар (ONAF/OFAF) байж болно. Өндөр температур нь тусгаарлагчийн доройтлыг хурдасгадаг тул хөргөлт нь маш чухал бөгөөд энэ нь трансформаторын ашиглалтын хугацааг мэдэгдэхүйц бууруулдаг.
Үйл ажиллагааны хамгаалалт ба аюулгүй байдал
Хуваарилах трансформаторууд нь гадаад болон дотоод эвдрэлээс үүдэлтэй эвдрэлээс урьдчилан сэргийлэх хамгаалалтаар тоноглогдсон байх ёстой. Ерөнхий хамгаалалтад дараахь зүйлс орно.
– Туйлтай дэд станцын хуваарилах трансформаторын дунд хүчдэлийн тал дахь гал хамгаалагчийн таслалт.
– Дэд станцуудын том трансформаторууд дээрх хэт гүйдлийн реле болон дифференциал реле.
– Аянга болон цахилгааны хэт ачааллаас хамгаалах хэт хүчдэлийн хязгаарлагч.
– Цахилгаан цочролын эрсдэлийг бууруулж, хамгаалалтын ажиллагааг үр дүнтэй байлгах сайн газардуулгын систем.
Үүнээс гадна, трансформаторуудыг байрлуулах, суурилуулахдаа аюулгүй зай, агааржуулалт, засвар үйлчилгээний хүртээмж, галын аюулаас урьдчилан сэргийлэх, ялангуяа тосны трансформаторуудын хувьд анхаарал хандуулах ёстой.
Үр ашиг, алдагдал, ачааллын менежмент
Түгээлтийн үйл ажиллагаанд трансформаторууд цөмийн алдагдал (ачаалалгүй алдагдал) болон зэсийн алдагдал (ачаалалгүй алдагдал)-аас бүрдэх алдагдалд ордог. Цөмийн алдагдал нь трансформатор сүлжээнд холбогдсон үед, ачаалал өгөөгүй байсан ч тохиолддог бол зэсийн алдагдал нь ачааллын гүйдлийн хэмжээнээс хамааран нэмэгддэг. Тиймээс трансформаторын багтаамжийг сонгохдоо тэнцвэртэй байх ёстой: хэт их байх нь ачаалал бага байх үед цөмийн алдагдлыг "үрэх" шалтгаан болдог бол хэт бага байх нь трансформаторыг хэт халж, ашиглалтын хугацааг богиносгодог.
Ачааллын менежмент нь хэт ачааллаас урьдчилан сэргийлэхэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг, ялангуяа хэрэглэгчдийн өсөлт хурдацтай явагдаж буй бүс нутагт. Цахилгаан эрчим хүчний компаниуд трансформаторыг шинэчлэх, нэмэх эсвэл сүлжээг дахин тохируулах шаардлагатай үед тодорхойлохын тулд гүйдэл, температур, өдөр тутмын ачааллын профайлыг хянадаг.
Засвар үйлчилгээ болон талбайн бэрхшээлүүд
Трансформаторууд нь статик төхөөрөмж боловч засвар үйлчилгээ шаарддаг хэвээр байна. Тосоор ажилладаг трансформаторуудын хувьд тосны чанарын шинжилгээ (жишээлбэл, усны агууламж, эвдрэлийн хүчдэл, том трансформаторуудын ууссан хийн шинжилгээ/DGA) нь тусгаарлагчийн эрүүл мэндийн үзүүлэлт юм. Нэвчилт, бутны байдал, савны зэврэлт, хэвийн бус дуу чимээг нүдээр шалгах нь бас чухал юм.
Энэ салбарт тулгарч буй бэрхшээлүүд нь:
– Аянга цахилгаан ихтэй газруудад аянга цахилгаан болон хүчдэлийн хэлбэлзэл үүсэх.
– Олон байршилд тоног төхөөрөмж хулгайлагдах/гэмтэх нь цахилгаан тасалдах, солих зардалд хүргэж болзошгүй.
– Орон сууцны хорооллын гурван фазын систем дээрх тэнцвэргүй ачаалал нь хүчдэлийн чанарыг бууруулж, ороомгийг халааж болзошгүй.
– Сэргээгдэх эрчим хүч болон тархсан үйлдвэрлэлийг нэгтгэх нь цахилгааны урсгал үргэлж нэг чиглэлтэй байдаггүй гэсэн үг бөгөөд илүү дасан зохицох цорго болон хамгаалалтын тохиргоог шаарддаг.
Хаах
Трансформаторууд нь цахилгаан эрчим хүчний түгээлтийн гол тулгуур бөгөөд хэрэглэгчийн түвшинд эрчим хүчийг үр ашигтай нийлүүлэх, аюулгүй ашиглах боломжийг олгодог. Дэд станцаас эхлээд түгээлтийн станцууд хүртэл трансформаторууд нь хүчдэлийн зохицуулалт, ачааллыг хуваалцах, найдвартай байдлыг нэмэгдүүлэх, системийн хамгаалалтад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Трансформаторын амжилттай ажиллагаа нь зохих дизайн, хангалттай хамгаалалтын систем, тогтмол засвар үйлчилгээ, үр дүнтэй ачааллын менежментээр тодорхойлогддог. Цахилгаан эрчим хүчний эрэлт хэрэгцээ нэмэгдэж, ухаалаг сүлжээний технологи хөгжихийн хэрээр трансформаторууд чухал хэвээр байгаа бөгөөд цахилгаан эрчим хүчний системийн ирээдүйн сорилтуудыг даван туулахын тулд дасан зохицох болно.
