IEC 표준을 갖춘 중국 제조업체의 고품질 전력 변압기

변압기 란 무엇입니까?

변압기는 전자기 유도 원리를 사용하여 교류 전압을 변경하는 전기 장치입니다. 일반적으로 다음을 포함합니다.승압 및 강압 변압기. 설정 및 설정 전압 과정에서 변압기는 1차 권선과 2차 권선 사이의 권선비를 변경하여 주파수를 변경하지 않고 유지합니다. 핵심 작동 메커니즘은 AC가 1차 권선을 통해 흐를 때 코어에 다양한 자기장이 생성되어 2차 권선에 기전력이 유도되어 전압과 전류 간의 변환이 가능하다는 것입니다. 전압을 높이면 전류가 감소하고, 전압을 낮추면 전류가 증가하며 이상적으로 총 전력은 일정하게 유지됩니다. 이러한 특성을 통해 장거리 전력 공급 시 전송 손실을 크게 줄이는 동시에 사용 지점에서 다양한 장치에 안전하게 적응된 전압을 제공할 수 있습니다. 일반적인 응용 분야는 변전소의 대형 변압기, 전신주의 배전 변압기, 휴대폰 충전기 내부의 소형 변압기에 이르기까지 다양합니다. 다만, 특히 주의할 점은변압기는 교류로만 작동하며 직류로 변환할 수 없습니다..

변압기의 작동 원리는 무엇입니까?

변압기의 작동 원리는 다음과 같습니다.전자기 유도의 법칙. AC 전류가 1차 권선을 통해 흐르면 코어에 교번 자속이 생성됩니다. 이 교류 자속은 1차 권선과 2차 권선을 동시에 연결하여 각 권선에 기전력(EMF)을 유도합니다. 이 전자기 유도를 통해 변압기는 전기 에너지를 전달하고 전압을 변환합니다. 두 권선 사이의 자기 결합만 있고 직접적인 전기 연결은 없습니다.

전압 변환 관계는 다음과 같습니다.

U₁/U² = N₁/N² = k

여기서 U₁, U²는 1차 및 2차 전압이고, N₁, N²는 권선의 권선 수, k는 권선비입니다. 2차 권선이 1차 권선보다 많을 때 변압기는한 걸음 더 나아가다전압; 회전 수가 적을 때물러나다전압.

구성 및 주요 구성 요소

변압기는 주로 다음과 같은 활성 부분으로 구성됩니다.코어, 권선, 절연체 및 리드, 탱크, 냉각 시스템, 보호 장치 및 부싱. 코일이라고도 불리는 코어와 권선은 가장 필수적인 구성 요소입니다.

1. 코어(자기회로)

코어는 자기 경로를 제공하며 코어 레그(권선이 장착되는 수직 부분)와 요크(자기 경로를 닫는 수평 부분)로 구성됩니다. 와전류 손실과 히스테리시스 손실을 줄이기 위해 코어는 일반적으로 적층형으로 제작됩니다.실리콘 강철 적층, 각각 절연 바니시 또는 산화물 층으로 코팅되어 서로 절연됩니다. 핵심 구성은 주로코어형(권선은 전력 변압기에서 흔히 볼 수 있는 코어 다리를 둘러싸고 있음)쉘형(코어가 권선을 둘러싸고 있어 누설 자속이 낮고 기계적 강도가 높으며 정밀 기기 및 소형 장치에 자주 사용됩니다.)

2. 권선(전기회로)

권선은 변압기의 전기 회로로 구분됩니다.1차 권선 및 2차 권선. 그들은 고강도 절연성을 갖춘 구리 또는 알루미늄 와이어로 만들어집니다. 권선은 일반적으로 동심원으로 배열됩니다(저전압 권선은 코어 레그 옆에 배치되고 고전압 권선은 외부에 감겨 있음). 절연과 관련하여 현대의 유침 변압기는 주로 다음을 사용합니다.기름 종이 장벽 복합 단열 시스템합판, 케이블 종이, 변압기 오일로 구성됩니다. 합판의 두께는 일반적으로 2~5mm이므로 고전압 수준에서 안정적인 절연이 가능합니다.

위 내용은 핵심 전자기 시스템을 설명하며 다음 보조 시스템도 유침 변압기에 매우 중요합니다.

탱크:철심, 권선을 보관하고 변압기 오일을 채우는 데 사용되는 외부 용기입니다. 대용량 변압기에는 일반적으로 방열을 강화하기 위해 외부 라디에이터나 냉각 파이프가 장착됩니다.

변압기 오일:이는 절연 매체(공기보다 절연 성능이 더 좋음)와 냉각 매체(변압기 코어 및 권선에서 생성된 열이 오일 대류를 통해 오일 탱크 벽으로 전달됨) 역할을 합니다. 다양한 유동점에 따라 변압기 오일은 다음과 같은 다양한 등급으로 구분됩니다.10, 25, 45다양한 기후 조건에 적응하기 위해.

컨서베이터(오일 서지 탱크):주 연료탱크 위에 설치되고 파이프로 연결된 수평형 연료탱크입니다. 다이어프램을 통해 공기와 오일을 분리합니다. 온도 변화에 따라 오일이 팽창하고 수축하는 특성을 바탕으로 높은 온도에서 오일을 저장하고 낮은 온도에서 오일을 공급함으로써 오일과 공기의 접촉을 줄여 수분 흡수 및 노화를 방지합니다.

부싱:변압기 케이스의 절연 단자에서 고전압 및 저전압 전선을 연결합니다. 전기 절연 및 기계적 지원을 제공합니다.

보호 장치:부하시 또는 무부하 탭 절환기, Bucher 계전기(가스 계전기), 방폭 배기 포트(안전 배기 포트), 탈수 호흡기(실리콘 호흡기), 온도 감지 요소 및 관련 장비를 포함합니다. 이러한 장치는 일반적으로 실시간 모니터링 및 포괄적인 보호 기능을 제공할 수 있습니다.

변압기의 종류

변압기는 다음과 같은 여러 측면으로 분류될 수 있습니다.

1. 용도에 따라

전력 변압기:전력용 변압기는 주로 전력계통의 전압변환 및 송배전용으로 사용되며, 전체 변압기의 80% 이상을 차지합니다.

배전 변압기:배전변압기란 일반적으로 최종 사용자에게 직접 전력을 공급하는 35kV(주로 10kV/0.4kV) 이하의 변압기를 말한다.

특수 변압기:내전압 시험용 시험 변압기, 계기용 변압기(전압 변압기, 측정 및 보호용 변류기 포함), AC-DC용 정류 변압기, 전기 분해, 전기 도금, DC 드라이브, 용광로 변압기, 광산 변압기 등에 사용됩니다.

2. 냉각 및 절연 매체에 따라

오일 침지 변압기:오일 침지형 변압기 철심 및 권선은 미네랄 절연유에 완전히 잠겨 있어 방열 및 절연 성능이 뛰어나고 효율이 높으며 상대적으로 비용이 저렴합니다. 침지형 변압기는 옥외 변전소 및 산업단지에서 널리 사용되지만 화재 및 폭발 방지 대책이 필요합니다.

건식 변압기:건식 변압기 철심 및 권선은 오일에 담그지 않습니다. 그들은 에폭시 수지 주조와 같은 공기 또는 고체 절연 재료를 사용합니다. 건식변압기는 화재에 강하고 누수가 발생하지 않아 고층빌딩, 데이터센터, 쇼핑몰, 병원 등 화재예방 규정이 엄격한 실내 장소에 적합합니다.

가스 절연 변압기:가스 절연 변압기는 시장에서 상대적으로 드물며 일반적으로 특수 작동 조건에 적합한 SF₆와 같은 합성 가스를 냉각 및 절연 매체로 사용합니다.

3. 권선 수에 따라

2권선 변압기:2권선 변압기는 하나의 고(중) 전압 권선과 하나의 저전압 권선(하나의 1차 권선과 하나의 2차 권선)을 갖는 전력 시스템에서 매우 일반적입니다.

3권선 변압기:3권선 변압기에는 위상당 3개의 권선이 있으며 서로 다른 전압 레벨(예: 고전압 측, 중전압 측, 저전압 측)에 연결됩니다. 이 변압기는 여러 전압 레벨이 필요한 변전소에서 일반적으로 사용됩니다.

4. 코어/권선 구성에 따라

코어형 변압기:코어형 변압기의 권선은 철심의 다리를 둘러싸고 있습니다(철심은 권선으로 둘러싸여 있음). 이 제품은 구조가 간단하고 가격이 저렴하며 전력계통에 널리 사용됩니다.

쉘형 변압기:쉘형 변압기의 코어는 권선을 둘러쌉니다(권선이 코어를 둘러쌉니다). 낮은 누설 자속, 높은 기계적 강도, 컴팩트한 크기 등의 특성을 가지며 정밀 기기 및 소형 장비에 일반적으로 사용됩니다.

5. 단계 수에 따라

단상 부하에 사용되거나 3상 그룹 및 3상 변압기를 형성하는 데 사용되는 단상 변압기.

6. 전압 조정 방법에 따라

무부하(무부하) 탭 체인저(전원 차단 필요) 및 부하시 탭 체인저(부하 시 자동 전압 조정).

7. 전기 연결 유형에 따라

절연(격리) 변압기:절연 변압기의 1차 권선과 2차 권선은 자기 결합을 통해서만 서로 전기적으로 절연됩니다. 이러한 유형의 변압기는 안전성이 매우 높으며 감전 및 전자파 간섭을 방지하기 위해 의료 장비 및 정밀 기기에 일반적으로 사용됩니다.

자동 변압기:1차 및 2차는 권선의 일부를 공유하며 자기 결합과 직접적인 전기 연결을 모두 갖습니다. 컴팩트하고 크기가 작으며 손실이 낮지만 1차와 2차 사이에 절연이 없습니다. 모터 시동 및 전압 조절에 사용됩니다(예: 실험실 가변 장치).

전력 변압기는 어떻게 분류됩니까?

정격 용량(Sn, kVA 또는 MVA):변압기가 정격 전압 및 전류에서 지속적으로 공급할 수 있는 피상 전력입니다. 변압기를 선택하는 가장 중요한 매개 변수입니다. 중국 용량 등급은 R10 시리즈를 따르며 1.26배(100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000kVA 등)만큼 증가합니다. 합리적인 용량 선택은 먼저 최대 복합 부하를 계산한 다음 부하율이 약 60-70%가 되도록 다음으로 더 높은 용량을 선택하여 장기적으로 안전한 작동과 경제성을 모두 보장합니다.

정격 전압(kV):1차 전압은 그리드 전압과 일치합니다. 2차 전압은 일반적으로 라인 전압 강하를 보상하고 최종 사용자 전압 품질을 보장하기 위해 로우 측 버스 전압(임피던스 전압 및 용량에 따라 다름)보다 5% 또는 10% 더 높습니다.

단락 임피던스(임피던스 전압, Uk%):2차측이 단락되었을 때 2차측을 통해 정격 전류를 순환시키는 데 필요한 1차 전압의 비율입니다. 이는 단락 전류 레벨과 전압 조절에 영향을 미치는 중요한 특성입니다.

무부하 손실(Po, kW):정격 주파수 및 정격 전압에서 개방 회로 상태에서 변압기의 2차측에서 소비되는 유효 전력은 주로 철손(자기 손실)으로 구성되며, 이는 제조 품질 및 규소강 재질의 특성에 따라 달라집니다. 고성능 규소강판과 3차원 권선형 코어를 사용하면 무부하 손실을 크게 줄일 수 있습니다.

부하 손실(Pk, kW):2차측이 단락되어 1차측에 정격전류가 흐를 때 소비되는 유효전력입니다. 이는 주로 권선의 구리 손실로 구성되며 부하율의 제곱에 비례합니다.

효율(θ):출력 유효전력을 입력 유효전력으로 나눈 값입니다. 대형 전력 변압기는 효율성이 매우 높습니다. 예를 들어, 380 MVA/500 kV 발전기 승압 변압기는 θ ≥ 99.75%를 달성할 수 있습니다.

벡터 그룹(예: Dyn11, Yyn0):고전압 및 저전압 권선의 연결 방법(Y - 스타, D - 델타, Z - 지그재그)과 위상 변위를 나타냅니다. 이는 시스템 중성 접지 방법 및 제로 시퀀스 전류 경로에 영향을 미칩니다.

냉각 방법:예: ONAN(Oil Natural Air Natural), ONAF(Oil Natural Air Forced), OFWF(Oil Forced Water Forced). 4자리 코드는 냉각 매체와 순환 방법을 지정합니다(ON: 오일 자연 순환, OF: 오일 강제 순환, OD: 오일 방향 강제 순환, AN: 자연 공기, AF: 공기 강제, WF: 물 강제).

적합한 변압기를 선택하는 방법은 무엇입니까?

적합한 변압기를 선택할 때 정격 용량 및 전압 레벨 결정을 제외하고 다음 요소도 고려해야 합니다.

부하 특성:일반적인 산업 및 주거용 부하의 경우 일반적으로 표준 이중 권선 전력 변압기를 사용합니다. 여러 전압 레벨이 필요한 경우 3권선 변압기를 선택하고 각 권선의 정격 용량을 합리적으로 할당해야 합니다. 데이터 센터, 고층 빌딩 등 화재 안전 요구 사항이 엄격한 장소에서는 건식 변압기를 우선적으로 사용해야 합니다.

설치 환경:내화성 칸막이가 있는 유침 변압기는 일반적으로 옥외 변전소에 선호되는 반면, 건식 변압기는 실내 사용 환경에 선호됩니다.

용량 제한:실내 변전소에서 단일 유침 변압기의 최대 용량은 1250kVA를 초과해서는 안 됩니다. 조립식 변전소에서 유침 변압기의 최대 용량은 630kVA를 초과해서는 안 되며, 건식 변압기의 용량은 800kVA를 초과해서는 안 됩니다.

전압 조정 요구 사항:전압 변동이 크거나 조정이 빈번한 환경의 경우 부하시 탭 체인저가 있는 변압기가 필요합니다. 전압이 안정적인 애플리케이션의 경우 무부하 탭 체인저가 있는 변압기를 사용할 수 있습니다.

에너지 효율성 및 환경 요구 사항:에너지 절약 정책으로 인해 고효율 및 에너지 절약형 변압기 제품이 점차 주류 선택이 되고 있습니다. 현재 3D 권선형 철심 변압기(기존 적층 철심보다 무부하 손실이 15%-25% 낮음)와 비정질 합금 변압기의 시장 점유율은 해마다 증가하고 있습니다.

특수 용도:전압 조정이 필요한 경우 자동 변압기를 선택해야 합니다. 전기 안전 요구 사항이 더 높을 때 절연 변압기를 선택하는 것이 더 적절합니다.