Эрчим хүчний түгээлтийн сүлжээнд трансформаторын үүрэг ба ашиг тус
Трансформаторууд нь орчин үеийн цахилгаан эрчим хүчний систем дэх хамгийн чухал төхөөрөмжүүдийн нэг юм. Тэдгээргүйгээр цахилгаан станцуудаас айл өрх, оффис, үйлдвэрүүдэд цахилгаан эрчим хүч түгээх нь үр ашиггүй, үнэтэй, тэр ч байтугай маш эрсдэлтэй байх болно. Цахилгаан эрчим хүчний системийн дэд станцуудаас хэрэглэгчдэд эрчим хүч нийлүүлдэг хэсэг болох эрчим хүчний түгээлтийн сүлжээнд трансформаторууд нь аюулгүй байдал, тогтвортой байдал, ачааллын эрэлтэд тохирсон байдлыг хангахын тулд хүчдэлийн түвшинг тохируулахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ нийтлэлд трансформаторын үндсэн үүрэг, түгээлтийн сүлжээнд тэдгээрийн ашиг тус, найдвартай цахилгаан хангамжид яагаад зайлшгүй шаардлагатай болохыг авч үзэх болно.
Трансформаторууд болон тэдгээрийн ажиллах зарчмуудын товч ойлголт
Трансформатор гэдэг нь давтамжийг өөрчлөхгүйгээр хувьсах гүйдлийг (AC) нэг хүчдэлийн түвшингээс нөгөө түвшинд хувиргадаг статик цахилгаан төхөөрөмж юм. Трансформаторууд нь цахилгаан соронзон индукцийн зарчмаар ажилладаг: анхдагч ороомог дахь хувьсах гүйдэл нь төмрийн цөмд соронзон урсгал үүсгэдэг бөгөөд энэ нь дараа нь хоёрдогч ороомогт хүчдэл үүсгэдэг. Анхдагч ба хоёрдогч ороомгийн хоорондох эргэлтийн тооны харьцаа нь хүчдэл нэмэгдэх (алхамаар) эсвэл буурах (алхамаар) эсэхийг тодорхойлдог.
Түгээх сүлжээний хувьд трансформаторыг ихэвчлэн дунд хүчдэлийг (жишээлбэл, 20 кВ) хэрэглэгчдийн ашиглаж болох бага хүчдэл (жишээлбэл, 400/230 В) болгон бууруулахад ашигладаг. Бусад түвшинд трансформаторыг цахилгаан алдагдлыг бууруулахын тулд үйлдвэрлэх болон дамжуулах талын хүчдэлийг нэмэгдүүлэхэд ашигладаг.
Цахилгаан эрчим хүчний систем дэх трансформаторын байрлал
Цахилгаан эрчим хүчний системийг ерөнхийдөө үйлдвэрлэх, дамжуулах, түгээх гэсэн гурван үндсэн хэсэгт хуваадаг. Трансформаторууд янз бүрийн цэгүүдэд байдаг боловч тэдгээрийн үүрэг нь түгээлтийн сүлжээнд хамгийн мэдэгдэхүйц байдаг бөгөөд үүнд:
1. Дамжуулах хүчдэлийг (жишээлбэл 150 кВ эсвэл 70 кВ) дунд хүчдэл (жишээлбэл 20 кВ) болгон бууруулахын тулд дэд станцууд (GI) дээрх трансформаторууд.
2. Хэрэглэгчдийн ашигладаг дунд хүчдэлийг бага хүчдэл болгон бууруулахын тулд түгээлтийн трансформаторуудыг ачааллын төвийн ойролцоо (бетон тулгуур эсвэл дэд станцууд дээр) суурилуулсан.
3. Том ба мэдрэмтгий ачааллыг оролцуулан үйлдвэрлэлийн процессын шаардлагын дагуу хүчдэлийг тохируулах зориулалттай тусгайлан бүтээгдсэн үйлдвэрлэлийн трансформаторууд.
Эдгээр үе шатанд трансформаторууд байгаа нь системийг илүү уян хатан болгодог, учир нь энергийг хол зайд үр ашигтай дамжуулж, дараа нь хэрэглээний хэсэгт ирэхэд аюулгүй хүчдэлийн түвшинд "шилжүүлж" болно.
Түгээх сүлжээнд трансформаторын үндсэн үүрэг
1. Хэрэглэгчдэд аюулгүй байлгахын тулд хүчдэлийг бууруул
Түгээлтийн трансформаторын хамгийн алдартай функц бол дунд хүчдэлийг бага хүчдэл рүү бууруулах явдал юм. Дэд станцаас хэрэглэгчийн бүс хүртэл үр ашигтай хуваарилалтыг хангахын тулд дунд хүчдэл шаардлагатай боловч ахуйн хэрэглээнд шууд ашиглахад хэт өндөр байдаг. Трансформаторууд үүнийг өдөр тутмын цахилгаан хэрэгсэлд нийцтэй аюулгүй түвшинд хувиргадаг.
Тохирох хүчдэлтэй үед цахилгааны ослын эрсдэл буурч, хэрэглэгчийн суурилуулалт илүү хялбар болж, электрон төхөөрөмжүүд дизайны хязгаартаа ажиллах боломжтой болно.
2. Түгээлтийн цахилгаан алдагдлыг бууруулах
Дамжуулагчийн цахилгаан алдагдал нь голчлон дулаанаас (I²R) үүдэлтэй бөгөөд цахилгаан алдагдал нь гүйдлийн квадраттай тэнцүү хэмжээгээр нэмэгддэг. Хүчдэлийг (дамжуулах/түгээх эхлэл дээр) нэмэгдүүлж, ижил чадлын гүйдлийг бууруулснаар кабелийн цахилгаан алдагдлыг бууруулж болно. Трансформаторууд энэ стратегийг үр дүнтэй болгодог: хол зайд өндөр хүчдэл, эцсийн хэрэглээнд бага хүчдэл.
Түгээлтийн хувьд зай нь дамжуулалтаас богино боловч хэрэглэгчдийн тоо их, сүлжээ нь өргөн хүрээг хамардаг тул энэхүү үр ашгийн зарчим чухал хэвээр байна.
3. Хүчдэлийн чанарыг хадгалах (Хүчдэлийн зохицуулалт)
Трансформаторууд нь хэрэглэгчийн талын хүчдэлийг шаардлагатай хязгаарт байлгахад тусалдаг. Олон түгээлтийн трансформаторууд нь ачааллын хэлбэлзэл эсвэл сүлжээний нөхцөл өөрчлөгдөх үед гаралтын хүчдэлийг тохируулах цорго солигчтой байдаг. Энэ нь хэрэглэгчдийг хэт бага (мотор хэт халах эсвэл гэрэл бүдгэрэхэд хүргэдэг) эсвэл хэт өндөр (электрон тоног төхөөрөмжийн эвдрэлийг хурдасгадаг) хүчдэлтэй тулгарахаас сэргийлдэг.
4. Системийн эд ангиудын хооронд цахилгаан тусгаарлалтыг хангадаг
Трансформаторууд нь анхдагч болон хоёрдогч талуудын хооронд гальваник тусгаарлалтыг хангадаг. Энэхүү тусгаарлалт нь аюулгүй байдлыг сайжруулж, тодорхой эвдрэлийн замыг эвдэхэд тусалдаг. Практикт энэхүү тусгаарлалт нь эвдрэлийн тархалтын эрсдлийг бууруулах, хэрэглэгчийн тоног төхөөрөмжийг хамгаалах, илүү хяналттай газардуулгын схемийг дэмжихэд ашигтай байдаг.
5. Ачаалал хуваалцах болон сүлжээний тохиргоог дэмждэг
Түгээх сүлжээнд трансформаторууд нь ачааллыг тодорхой хэсгүүдэд хуваарилахад тусалдаг. Тохиромжтой хүчин чадал, байршилтай олон трансформатор байрлуулснаар бага хүчдэлийн сүлжээний уртыг багасгаж, хүчдэлийн уналтыг бууруулж, системийг илүү өргөтгөх боломжтой болгодог. Ачаалал нэмэгдэх үед хэрэгслүүд сүлжээг бүхэлд нь өөрчлөхгүйгээр трансформатор нэмж эсвэл трансформаторын багтаамжийг сольж болно.
Сүлжээний найдвартай байдал болон үр ашгийн хувьд трансформаторын ашиг тус
1. Цахилгаан хангамжийн найдвартай байдлыг нэмэгдүүлэх
Трансформаторыг зөв сонгож, суурилуулж, засвар үйлчилгээ хийснээр сүлжээний найдвартай байдалд шууд хувь нэмэр оруулдаг. Ачааллыг зөв хуваарилснаар трансформаторууд хэт ачаалалгүй, хэт халалт, эвдрэлийн эрсдэлийг бууруулдаг. Цаашилбал, олон хувиргах цэг бүхий сүлжээг тодорхой сүлжээний тохиргоогоор дамжуулан ачааллыг шилжүүлэх боломжтой тул саад тотгорыг илүү тэсвэртэй байхаар зохион бүтээж болно.
2. Урт хугацааны үйл ажиллагааны зардлын хэмнэлт
Трансформаторууд нь анхны хөрөнгө оруулалтыг ихээхэн хэмжээгээр төлөөлдөг ч эрчим хүчний алдагдлыг бууруулахад үзүүлэх ашиг тус нь мэдэгдэхүйц байж болно. Алдагдал бага байх тусам хэрэглэгчид үйлдвэрлэсэн эрчим хүчний илүү ихийг ашиглаж болно гэсэн үг юм. Цахилгаан сүлжээний операторуудын хувьд энэ нь үйл ажиллагааны зардлыг илүү үр ашигтай болгож, цахилгаан үүсгүүрийн хүчин чадлыг илүү оновчтой ашиглахад хүргэдэг.
Орчин үеийн трансформаторууд нь цөмийн алдагдал болон зэсийн алдагдлыг бууруулдаг цөмийн хийц, материалтай өндөр үр ашигтай хувилбаруудаар худалдаалагдаж байна.
3. Сэргээгдэх эрчим хүчний интеграцийг дэмжих
Дээврийн нарны цахилгаан станц зэрэг сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэрийн хэрэглээ нэмэгдэж байгаатай холбогдуулан түгээлтийн сүлжээнүүд хоёр чиглэлтэй эрчим хүчний урсгалтай тулгарч байна. Трансформаторууд энэ орчинд хүчдэлийн зохицуулалт, эрчим хүчний чанарыг хадгалах, зохих хэмжилт, хамгаалалтыг хангахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг хэвээр байна. Хяналттай, ачааллын хэлбэлзэлд зориулагдсан трансформаторууд нь операторуудад хэлбэлзэлтэй эрчим хүчний үйлдвэрлэлийн динамикийг даван туулахад тусалдаг.
4. Сүлжээний төгсгөлд хүчдэлийн профайлыг сайжруулах
Цахилгаан хангамжийн эх үүсвэрээс алслагдсан бүс нутагт хүчдэлийн уналт ихэвчлэн асуудал үүсгэдэг. Түгээлтийн трансформаторыг ачаалалд ойр байрлуулах нь бага хүчдэлийн шугамыг богиносгож, хүчдэлийн уналтыг бууруулдаг. Энэ нь хэрэглэгчийн тав тух (тогтвортой гэрэлтүүлэг, хэт халдаггүй мотор) болон цахилгаан тоног төхөөрөмжийн ашиглалтын хугацаанд нөлөөлдөг.
5. Тодорхой ачааллын хэрэгцээнд зориулсан уян хатан байдал
Өөр өөр салбарууд өөр өөр хүчдэл болон тэжээлийн шинж чанарыг шаарддаг. Зарим салбарууд нь том моторын ачаалал, өндөр гармоник эсвэл тодорхой хүчдэлийн шаардлага гэх мэт тодорхой тохиргоотой трансформаторуудыг шаарддаг. Трансформаторууд нь түгээлтийн сүлжээг тусдаа систем барих шаардлагагүйгээр олон төрлийн хэрэглэгчдэд үйлчлэх боломжийг олгодог.
Түгээлтийн трансформаторын нийтлэг төрлүүд
Түгээх сүлжээнд ихэвчлэн тааралддаг хэд хэдэн төрлийн трансформаторууд нь:
– Тулгуурт суурилуулсан хуваарилах трансформаторууд: агаарын сүлжээтэй орон сууцны хороололд өргөн хэрэглэгддэг.
– Хатуу дэд станцын трансформаторууд (газарт суурилуулсан/дэвсгэрт суурилуулсан): газар доорх сүлжээтэй хот суурин газарт түгээмэл байдаг.
– Гурван фазын болон нэг фазын трансформаторууд: ачааллын шаардлага болон сүлжээний тохиргоонд үндэслэн сонгоно.
– Цорго солигчтой трансформатор: хүчдэлийн тохиргоог сайжруулах зориулалттай.
– Тусгай трансформаторууд: тусгаарлах трансформаторууд, шугаман бус ачааллын трансформаторууд эсвэл тодорхой орчны эсэргүүцэлтэй трансформаторууд орно.
Трансформаторын төрлийг сонгохдоо хүчин чадал (кВА), байршил, орчны температур, оргил ачааллын түвшин, төлөвлөсөн ачааллын өсөлт, түүнчлэн аюулгүй байдлын талууд болон техникийн стандартуудыг харгалзан үздэг.
Хаах
Трансформаторууд нь цахилгаан эрчим хүчний түгээлтийн сүлжээний гол тулгуур юм. Тэдгээрийн үүрэг нь зүгээр л хүчдэлийг бууруулахаас гадна түгээлтийн үр ашгийг нэмэгдүүлж, хүчдэлийн чанарыг хадгалж, цахилгаан тусгаарлалтыг хангаж, системийн найдвартай байдал, уян хатан байдлыг дэмждэг. Үүний үр дүнд эрчим хүчний алдагдлыг бууруулахаас эхлээд сэргээгдэх эрчим хүчийг хялбархан нэгтгэх хүртэлх ашиг тус нь трансформаторуудыг олон нийтийг цахилгаан эрчим хүчийг аюулгүй, тогтвортой, тогтвортой ашиглах боломжийг хангах гол хэрэгсэл болгодог.
Хүчин чадлын төлөвлөлт, стратегийн байршил, тогтмол засвар үйлчилгээ хийснээр түгээлтийн трансформаторууд ирэх жилүүдэд оновчтой ажиллаж, эрчим хүчний системд улам бүр нэмэгдэж, улам бүр төвөгтэй болж буй эрчим хүчний хэрэгцээг хангахад тусалдаг.
