Distribuční transformátory

Distribuční transformátory
Your partner in energy solutions
2
Distribuční transformátory CG Power Systems jsou vyráběny v Mechelenu
(Belgie) a Cavanu (Irsko).
Portfolio vyráběných transformátorů je následující:
> Bio-SLIM® transformátory
> SLIM® transformátory
> Distribuční transformátory s vlastní ochranou
> Impulsní distribuční transformátory
> Amorfní distribuční transformátory
> 3-fázové sloupové/plošinové transformátory
> Olejové třífázové transformátory
> 1-fázové transformátory
> Kompaktní stanice
> Kioskové trafostanice
Irsko
CG Power Systems Ireland Ltd.
Belgium
CG Power Systems Belgium NV
3
Konstrukce distribučních transformátorů
Konstrukce transformátoru sestává ze dvou aktivních částí: feromagnetického jádra a vinutí. Jádro a vinutí transformátoru jsou v terminologii transformátorů nazývány jako aktivní část transformátoru. Pasivní částí nazýváme
chladicí systém, který je v případě olejových transformátorů tvořen nádobou
a chladicí kapalinou (minerální olej, silikonová kapalina, syntetické nebo
přírodní estery).
Podstata transformátoru: feromagnetické jádro
Materiál jádra a způsob řezu jeho plechů je optimalizován dle požadované
charakteristiky transformátoru naprázdno a požadované úrovně hlučnosti.
Rozsáhlá racionalizace tvaru a upínacích zařízení umožňuje společnosti CG
Power Systems vyrobit jádro s minimálními ztrátami a rozměry. Tato metodika optimalizuje spotřebu materiálů a energií, a přináší výhody pro životní
prostředí, koncového uživatele i výrobce.
Jádro musí být konstruováno tak, aby se omezily energetické ztráty, způsobené vířivými proudy a hysterezí, na minimum. Toho je dosaženo použitím
křemičité oceli, tedy speciální měkké oceli se obsahem 3,5% křemíku, která
je charakteristická nízkými hysterezními ztrátami a vysokou odolností. Ztráty
způsobené jalovou složkou mohou být sníženy omezením poruch toku a
minimalizací vzduchových mezer mezi sloupy jádra a třmeny.
Materiál
Jádro je vyrobeno pomocí tenkých za studena válcovaných orientovaných
plechů z křemíkové oceli. Pro výrobu transformátorů se standardní charakteristikou ztrát naprázdno se používá klasická izotropní ocel CGO zatímco
pro transformátory s požadavkem na snížené ztráty naprázdno se využívá
vysoce jakostní HiB ocel. Takovéto transformátorové plechy mají tloušťku
0.23 až 0.35mm. Extrémně nízkých ztrát naprázdno lze docílit pouze použitím plechů z amorfních kovů: Tyto plechy mají tloušťku pouze 0.025mm a
velmi specifické vlastnosti, a proto jejich použití vyžaduje speciální design a
pouze vinuté jádro.
4
Jádro
Řezání a skládání plechů
Minimálního zkreslení magnetického toku v přechodových oblastech jádra se
dosahuje optimalizací střihu jádrových plechů a vzorem jejich překrývání.
Plechy jádra jsou nejprve řezány pod úhlem 45°, což umožňuje maximální
průtok magnetického toku ve směru válcování, taková cesta toku je preferovaná z důvodu nejnižších ztrát. Poté jsou plechy skládány ve vzájemném
přesahu a to buď po jednom, anebo po skupinách.
Vzájemné skládání plechů po skupinách anebo metodou step-lap přináší
další výhody v podobě nižších ztrát naprázdno a nižší hladiny akustického
tlaku. Step-lap jádra jsou náročnější na technologii výroby a je velmi výhodné je vyrábět na plně automatických řezacích a skládacích strojích.
Tvar jádra
Drtivá většina distribučních transformátorů CG Power Systems má oválné
jádro, tvořené kombinací tradičního stupňovitě kulatého tvaru se čtvercovou
střední částí. To přináší vysokou flexibilitu pro návrh jádra a umožňuje vybrat
ideální individuální sekce jádra, a to i při zachování standardních materiálů a
rozměrů. Tato metoda kombinuje výhody obdélníkového jádra (jednoduchost
výroby) s oválnými jádry (vynikající zkratová odolnost vinutí).
Jádro, hlavní charakteristiky
Upínací mechanizmus
>> plechy řezané pod úhlem 45 ° zaručují optimální magnetický tok
>> oválný tvar umožňuje optimalizaci sekcí jádra
>> Nízké hladiny akustického tlaku je dosaženo pomocí překrývání
plechů metodou step-lap
>> druh magnetické oceli pro plechy jádra je volen dle požadované
úrovně ztrát.
>> jednoduché nosné a upínací struktury jádra přispívají ke kompaktnosti konstrukce
Použitím jednoduchých stahovacích systémů z profilované oceli a řadou
kovových upínacích pásů, byla u CG Power Systems z velké části eliminována potřeba upínacích šroubů cívek (které narušují magnetický tok) a také
stahovacích tyčí cívek (které vyžadují větší nádobu transformátoru).
5
Vinutí
Konstrukce distribučního transformátoru
Vinutí nižšího napětí
Doplňkové výhody fóliového vinutí:
Vinutí nízkého napětí distribučních transformátorů jsou obvykle vyrobena z
měděných nebo hliníkových fólií (plechů). Jejich výhodou je, že jakákoli asymetrie vyššího napětí je automaticky kompenzována odpovídajícím vnitřním
rozdělením proudu ve vinutí nízkého napětí.
>> Jednodušší vybavení chladícími kanály
>> Rovnoměrnější rozdělení tepla ve vinutí
>> Možnost použití poloautomatického navíjení vinutí.
Takto se snižuje axiální namáhání v důsledku zkratu na minimum (až 10%
oproti klasickému konvenčnímu vinutí), což přináší značné zjednodušení
axiální podpůrné konstrukce.
Konstrukce jsou vždy přizpůsobeny tepelným, elektrickým a chemickým
vlastnostem materiálů obou vinutí, což u obou zajišťuje rovnocennou kvalitu
a výkon.
Maximální napětí mezi jednotlivými závity vinutí je pouze několik desítek
voltů. To umožňuje použití pouze 1 nebo 2 vrstev mezi závitové izolace z
jemného kraftového papíru nebo izolační fólie Nomex ® (1). Tato mezi závitová izolace může být, dle konstrukce transformátoru, potažena epoxidovým
tepelně vytvrditelným lepidlem, které vytvrzuje izolační papír během procesu
sušení.
Izolační prostor oddělující vinutí nižšího a vyššího napětí transformátoru, je
vytvořen přímo na vinutí nižšího napětí, a tvoří tak jeho část. Tento postup
zvyšuje zkratovou přetížitelnost transformátoru.
6
Vinutí vyššího napětí
Hlavní výhody vrstvených vinutí jsou:
Vinutí vyššího napětí jsou téměř výhradně vinuté vrstvené konstrukce. Měděné nebo hliníkové vodiče jsou vyrobeny z drátu kruhového nebo obdélníkového průřezu, potažené izolačním smaltem nebo obalené izolačním papírem
nebo izolací Nomex ® (1).
>> Tvoří jednoduché vinutí, které dovoluje kontinuální nebo poloautomatické navíjení.
>> Impulzní napětí distribuované do vinutí je předvídatelné a řízené.
>> Axiální chladící kanály jsou jednoduché na sestavení a montáž.
Izolace mezi jednotlivými vrstvami vinutí se skládá z potahované papírové
izolace nebo izolační fólie Nomex ® (1). Speciální epoxidový povlak vytvrzuje
vinutí během procesu sušení a spojí vinutí do jednotné struktury a vytvoří
chladící kanálky.
Vinutí vyššího napětí je navinuto přímo na vinutí nižšího napětí, přes
konstrukci, která tvoří NN / VN izolaci, což přináší maximální mechanickou
pevnost, tuhost a kompaktnost.
>> Jakékoli požadované odbočky mohou být vyvedeny ven kdekoli skrz
vrstvy vinutí.
Tato mechanická pevnost má velký význam v případě spojení nakrátko, kdy
vinutí musí vydržet velmi vysoké radiální síly. V kruhových vinutích je účinek
těchto mechanických sil minimální, protože tato vinutí mají přirozeně ideální
tvar odolat radiálním silám. Mechanický účinek je mnohem větší v obdélníkových vinutích. Za účelem spojení výhod obdélníkových částí jádra (jednoduchost výroby) s výhodami z kruhových vinutí (vynikající zkratová odolnost),
vyvinula CG Power Systems jedinečný koncept oválných- profilových jader a
vinutí (viz. obrázek).
(1) Nomex® systém vysoce tepelně odolné izolace je používám v ultra-kompaktních a nehořlavých transformátorech řady SLIM® a Bio-SLIM® dle IEC 60076-14.
7
Aktivní část
Konstrukce distribučního transformátoru
Montáž jádra a vinutí pro sestavení aktivní části může být provedena kterýmkoli z následujících dvou způsobů:
Poté co je vinutí na navíjecím stroji navinuto, je spolu s E-jádrem přesunuto do montážního prostoru, kde je pod tlakem nasunuto na sloupek jádra.
Magnetický obvod se poté uzavře proložením plechů sloupků jádra s plechy
horního nosníku jádra.
V případě, že jsou vinutí navíjena přímo na sloupky jádra (typicky pro
<1000kVA), jsou tyto sloupky umístěné na sklápěcím stole. Horní a spodní
nosník jádra pak musí být nasazen s velkou přesností stejně, jak je popsáno
výše.
8
Průchodky jsou nasazeny na krytu, který je poté upevněn nahoru na sestavenou aktivní část. Dalším krokem je připojování vinutí k průchodkám. Způsob spojování musí být vybrán tak aby zabezpečil trvanlivé, pevné spojení
vodivých materiálů s minimálním přechodovým odporem.
Transformátory jsou často vybaveny přepínačem odboček. Tento přepínač
umožňuje zvýšení nebo snížení počtu závitů při odpojeném transformátoru.
Malé změny napájecího napětí mohou být kompenzovány přepínačem odboček pro udržení výstupního napětí na požadované úrovni.
Přepínač odboček je vždy instalován na stranu vyššího napětí z důvodu
nižších proudů na této straně transformátoru. Další přepínač odboček se
instaluje do transformátorů s více primárními vinutími za účelem změny vyššího napětí. Přepínače odboček jsou ovládány buď dálkově elektricky, anebo
mechanicky (ručně).
Převodový poměr transformátorů je poté ověřen a hotová aktivní část je po
specifickou dobu uložena do vysoušecí pece z důvodu odstranění zbytkové
vlhkosti izolačních materiálů. Doba vysoušení závisí především na množství
použitých izolačních materiálů, které se odvíjí od velikosti a napěťových
hladin transformátoru.
9
Nádoba
Konstrukce distribučního transformátoru
Konstrukce
Většina nádob distribučních transformátorů je konstruována s chladícími
žebry. Účelem chladících žeber je, stejně jako u radiátorů, dosáhnout zvětšení chladící plochy. Nicméně, v hermeticky uzavřených nádobách poskytují
chladicí lamely také flexibilitu, která je nutná při expanzi nebo kontrakci
chladicí kapaliny vlivem okolní teploty, anebo vlivem zatížení
transformátoru. To umožní, aby nádoba byla zcela naplněna a hermeticky
uzavřena. Výho-dou je delší životnost transformátoru, menší nároky na
údržbu a prodloužení servisních cyklů.
V případech, malých transformátorů nebo požadavků na rapidní zmenšení
rozměrů transformátoru, dochází k tomu, že chladící žebra již nemají dostatečnou flexibilitu a je nutné použití tzv. plynové podušky, která umožní expanzi chladicí kapaliny. Tato plynová poduška udržuje vnitřní tlak transformátoru
v hranicích dovolených pružností nádoby. Příležitostně zákazníci vyžadují
transformátor s konzervátorem instalovaným na horní části nádoby transformátoru, tento konzervátor poté působí jako expanzní nádoba pro chladicí kapalinu. Konzervátor je většinou vybaven skleněným vodoznakem, větracím
otvorem a vzduchovým vysoušečem, pro zajištění, že se do kontaktu s chladicí kapalinou transformátoru dostane pouze suchý vzduch o atmosférickém
tlaku. Pokud není vzduchový vysoušeč řádně udržován, ztrácí svou účinnost
a může dojít ke kontaktu chladicí kapaliny s vlhkým vzduchem
Funkce nádoby transformátoru:
>> vytváří nádobu pro chladicí kapalinu.
>> působí jako tepelný výměník pro odvádění tepelných ztrát.
>> je ochranným, uzemněným bezpečnostním pláštěm.
>> poskytuje stínění pro případ vyzařování elektromagnetického pole
způsobeného proudem protékajícím cívkou.
10
Hermetizované transformátory nabízejí nesporné výhody ve srovnání s transformátory vybavenými konzervátorem:
>> izolační kapalina se nemůže dostat do kontaktu se vzduchem, což garantuje zachování její dielektrické integrity.
>> redukovaná údržba, například žádné revize vzduchového vysoušeče nebo
nutnost kontroly vlhkosti chladicí kapaliny atd.
>> nižší pořizovací náklady.
>> menší rozměry, více prostoru pro připojení v kioskových trafostanicích.
>> ochranné prvky jsou často jednodušší než v transformátorech vybavených
konzervátorem.
Konstrukce žebrovaných nádob je poměrně jednoduchá. Dno, víko, chladící
žebra a stěny nádoby jsou svařovány na rotačních svářecích stolech. Důvtip
našich konstruktérů, dovednost a zručnost zkušených svářečů, robustnost
použitých materiálů, zkoušky těsnosti během výroby a únavové zkoušky na
typizovaných konstrukcích, to vše ve spojení zajišťuje dlouhodobou kvalitu
těsnosti našich nádob.
Chlazení
Teplo je generované uvnitř transformátoru efekty popisovanými Jouleovým
zákonem, hysterezními ztrátami a vířivými proudy. Tyto vlivy způsobují vzestup teploty vinutí a jádra. Teplotní rovnováhy je dosaženo, pokud množství
generovaného tepla se rovná množství tepla odváděného.
Chlazení je optimalizováno v souladu s nejvyšší přípustnou teplotou izolačního systému a celkového množství tepla, který má být rozptýleno, což závisí
na úrovni ztrát transformátoru.
11
Nádoba
Konstrukce distribučního transformátoru
Povrchová úprava a lakování
Po svaření je nádoba důkladně pod tlakem vyčištěna od všech povrchových
nečistot, tak aby její povrch byl připraven pro maximální přilnavost nátěru.
Volně schnoucí barva je poté aplikována nástřikem nebo ponořením celé
nádoby do lázně s barvou. Alternativní nátěrovou technikou je elektrostatické práškové lakování, které je užívané pro víka nádob a kabelové skříně a
také v některých CG-provozech pro kompletní nádoby. Tam kde se používá
pískování nádob, je nutné před vlastním pískováním použití také dalších
chemických procesů.
Pro celkovou tloušťku nátěru, která garantuje ochranu proti korozi nádoby a
požadavky na třídu znečištění v místě instalace transformátoru, je nutno aplikovat několik vrstev nátěru. Na přání zákazníka mohou být nádoby rovněž
galvanizovány.
Standardní barvy jsou RAL 7033 (zelený) nebo RAL (modrý) pro Bio - SLIM®
řadu.
12
Nejmodernější lakovací linka
Nejmodernější lakovací linka, spojující zinkové fosfátování, elektrickou aplikaci kapalného lakování a práškování, byla nainstalována ve výrobě v Irsku.
Tento systém lakování je jeden z nejnovějších vývojových trendů na poli
konečných úprav a získaná kvalita je porovnatelná s požadavky na moderní
karoserie osobních automobilů dnešního automobilového průmyslu. Testy
nezávislými laboratořemi ukázaly, že nádoby transformátorů ošetřené tímto
způsobem odolají více než 2000 hodin horké solné mlze. Tyto testy byly
provedeny v souladu s příslušnými mezinárodními normami.
Standardní nádoby jsou vybaveny:
>> upevňovacími oky na víku nádoby pro zabezpečení transformátoru
během přepravy
>> zvedacími oky na krytu pro manipulaci s kompletním transformátorem
nebo jeho aktivní částí
>> základnou přivařenou ke dnu nádoby s pojezdovými kolečky
>> plnicím otvorem na víku (může být také použit pro montáž přetlakového
ventilu)
>> zemními svorkami na víku nádoby a základně nebo dně nádoby
>> teploměrovou jímkou přivařenou k víku nádoby a naplněnou chladicí
kapalinou
>> vypouštěcím ventilem na dně nádrže (může být také použit pro odběr
vzorku oleje)
Tato standardní sada může být rozšířena o další monitorovací a ochranná
zařízení.
13
Dokončovací práce a zkoušky
Konstrukce distribučního transformátoru
Montáž aktivní části do nádoby
Jakmile byla aktivní část vysušena, musí před montáží do nádoby projít
komplexní přejímkou jakosti. Horní kryt je poté na nádobu buď přišroubován,
nebo navařen, dle požadavku zákazníka. Obě metody jsou stejně účinné.
Pro stroje plněné silikonem doporučujeme horní kryt k nádobě přivařit, zatímco pro ostatní kapaliny žádné obecné doporučení není.
Plnění
Transformátory jsou umístěny ve vakuové komoře a naplněny filtrovanou,
vysušenou a odplyněnou kapalinou pod hlubokým vakuem. To zabezpečí optimální impregnaci izolačního materiálu chladicí kapalinou a přináší
izolační struktuře maximální dielektrickou pevnost. Většina transformátorů je
naplněna vysoce kvalitním minerálním olejem, který plně vyhovuje požadavkům normy IEC 60296. V některých případech jsou transformátory plněny
silikonovou kapalinou (ve shodě s IEC 60836) nebo syntetickými organickými estery (dle IEC 61099). Kapalina zde vystupuje jednak jako chladivo a
také jako izolant.
14
Testování
Ve zkušebně je každý transformátor podroben několika obvyklým měřením
a testům.
Montáž ochranných prvků
Po ukončení výrobní kusové zkoušky jsou namontovány ochranné a další
doplňky a transformátory pokračují ke konečné komplexní kontrole. Následně se k nádobě připevní výkonový štítek a transformátor je poté připraven
pro zabalení a transport.
Balení a doprava
Pro silniční dopravu, jsou U-nosníky pojezdové základny podloženy a
zpevněny dřevěnými trámy což umožňuje bezpečné uložení do nákladového
prostoru. Podobný je také postup pro kontejnerovou dopravu. Na žádost
zákazníka a také hlavně v případě transportu po moři jsou transformátory
umístěny v odolných dřevěných bednách nebo boxech.
Standardní měření a testy
>> měření napěťového převodu.
>> test skupiny zapojení.
>> měření odporu vinutí vyššího i nižšího napětí.
>> dielektrický test vinutí vyššího i nižšího napětí (1 minuta při
jmenovitém výdržném napětí a jmenovitém kmitočtu). Tento
test je také známý jako „test aplikovaného přepětí“ a má za
cíl kontrolu izolace jednoho vinutí od všech dalších součástí
transformátoru.
>> test dvojnásobným napětím (1 minuta při dvojnásobném napětí
a kmitočtu) indukovaným přes vinutí nižšího napětí. Tento je
také známý jako „test indukovaným přepětím“ a je navržený tak,
aby kontroloval izolaci uvnitř každého vinutí (mezi závity a mezi
vrstvami vinutí).
>> měření ztrát naprázdno a proudu naprázdno.
>> měření ztrát nakrátko a napětí nakrátko s přepínačem odboček
ve jmenovité pozici.
>> měření odporů z izolačního systému mezi vyšším napětím,
nižším napětím a nádobou (Megger test).
15
Ucelená produktová řada
Mimo standardních distribučních transformátorů, vyrábí CG Power Systems
také speciální transformátory pro průmyslové aplikace. Tyto typy transformátorů, nestandardní v elektrických nebo mechanických charakteristikách,
jsou výsledkem rozsáhlého produktového vývoje založeného na neustálém
sledování a vyhodnocování změn potřeb zákazníků v různých segmentech
trhu. V některých případech vedly speciální požadavky zákazníků až k vývoji
zcela nového produktu s jeho vlastními charakteristickými rysy.
Druhy speciálních transformátorů
Produktová řada distribučních transformátorů CG Power Systems zahrnuje
následující speciální transformátory, tento seznam není zcela vyčerpávající:
>> jednofázové transformátory (využívány hlavně v USA, Irsku a Velké
Británii)
>> transformátory s dvojitým napětím
>> distribuční transformátory amorfní (AMDT)
>> steep-wave transformátory
>> kompaktní rozvodny
>> troj-vinuťové transformátory
>> auto-transformátory
>> měničové transformátory
>> blokové transformátory
>> zhášecí transformátory
>> rozvodny s kabelovými skříněmi a spojkami (RMU)
>> měniče fází
>> mono a tri-mono transformátory
>> transformátory se zvláštními kabelovými skříněmi (naplněný vzduchem
nebo olejem)
>> transformátory s nuceným chlazením (pomocí ventilátorů nebo výměníku
tepla)
>> transformátory s integrovanou ochranou (pojistky) a vybaveny odpojovačem (podle IEC 60076 - 13)
>> SLIM® a Bio - SLIM® transformátory (velmi kompaktní vysoce teplotně
odolné transformátory) podle IEC 60076 - 14
>> malé výkonové transformátory (až 30 MVA)
Detailní informace o našich standardních a speciálních distribučních transformátorech jsou k
dispozici na vyžádání.
16
17
Ekonomická volba transformátorů
Navzdory skutečnosti, že transformátory jsou vysoce účinná elektrická zařízení (>99%), je během jejich dlouhé životnosti nevyhnutelně nějaká energie
zmařena. Tato energetická ztráta sestává ze sumy ztrát naprázdno a ztrát
nakrátko. Tyto ztráty jsou přeměněny na teplo, které musí být odvedeno.
Ztráty naprázdno (P0), zvané též ztráty v železe (PFe)
Ztráty naprázdno vznikají v materiálu jádra z důvodu hysterezí a vířivých
proudů, a jsou přítomny téměř kontinuálně, pokud je transformátor připojen
k elektrizační soustavě (to jest 8,760 hodin ročně). Hysterezní ztráty jsou
úměrné frekvenci a indukci. Ztráty vířivými proudy jsou také úměrné kmitočtu
a indukované amplitudě, ale hlavně také tloušťce magnetické oceli.
Ztráty nakrátko (PK), zvané též ztráty v mědi (PCu)
Ztráty nakrátko vznikají ve vinutích, připojovacích vodičích a nádobě
transformátoru. Jsou způsobeny efekty Jouleova zákona (ohmické ztráty),
vířivými proudy a rozptylovými toky. Ohmické ztráty se rovnají kvadrátu
proudu a odporu vodiče. Tyto ztráty jsou úměrné kvadrátu zatížení. Obecně
nižší ztráty vždy vyžadují použití většího množství materiálu nebo cenově
nákladnějších materiálů, což způsobí nárůst ceny transformátoru. Nicméně,
jeho vlastní spotřeba energie, a proto i jeho provozní náklady budou nižší.
Pro provedení ekonomicky validního srovnání transformátorů s různými
úrovněmi ztrát je nutno zavést pojem hodnoty ceny energetických ztrát. Tato
hodnota, vyjádřena v peněžních jednotkách za watt, umožní finanční vyhodnocení ztrát a je nazývaná „kapitalizační hodnota“. Kapitalizační hodnoty
pro ztráty naprázdno (CPo) jsou podstatně vyšší než ty pro ztráty nakrátko
(CPk), což je logické jelikož ztráty naprázdno se vyskytují kontinuálně.
18
Celkové pořizovací náklady (T.O.C.)
Celkové pořizovací náklady (T.O.C.) transformátoru mohou být
vyjádřeny tímto vzorcem:
T.O.C. = nákupní cena + (P0*CP0) + (Pk*CPk)
K tomuto vzorci je nutno připojit také náklady na instalaci a údržbu.
Transformátor s nejnižší T.O.C . je samozřejmě z dlouhodobého hlediska
nejlepší ekonomickou volbou. Pokud cenová poptávka vyžaduje také garanci
návratnosti investice, je optimální úroveň ztrát transformátoru navržená v
konstrukčním oddělení pomocí speciálně vyvinutého software. Takto lze
velmi často ekonomicky vyčíslit výměnu staršího transformátoru s vysokými
ztrátami, novým nízko ztrátovým transformátorem. Po takové výměně může
být návratnost investice velmi krátká v řádech několika málo let. Pokud jsou
ztráty naprázdno kalkulovány na velmi vysoké úrovni, pak se atraktivní alternativou stávají transformátory s jádry s amorfních kovů. Ztráty naprázdno u
těchto transformátorů jsou asi o 75% nižší než u ekvivalentního transformátoru s konvenčním ocelovým jádrem.
Celkové pořizovací náklady (T.O.C.) = nákupní cena + (P0*CP0) + (Pk*CPk)
T.O.C. = Celkové pořizovací náklady
P0 = garantované ztráty naprázdno (Watt)
Pk = garantované ztráty nakrátko (Watt)
CP0 = hodnota nákladů na ztráty naprázdno zadány zákazníkem (euro/Watt)
CPk = hodnota nákladů na ztráty nakrátko zadány zákazníkem (euro/Watt)
Tr. 1 Tr. 2 Tr. 1
Tr. 2
Zhodnocení dvou distribučních transformátorů, každý o jmenovitém výkonu 630 kVA,
avšak s různými úrovněmi ztrát:
630 kVA 630 kVA P0
Watt
870
1,150
P0 = 870 Watt P0 = 1,150 Watt Pk
Watt
5,750
8,400
Cena
euro
7,550
7,000
Pk = 5,750 Watt
Pk = 8,400 Watt
P0*CP0
euro
3,698
4,888
CP0 = 4.25 euro/Watt
CPk = 1.15 euro/Watt
Pk*CPk
T.O.C.
euro
euro
6,613
17,861
9,660
21,548
Tato tabulka jasně ilustruje, že nejnižší pořizovací cena nemusí nutně znamenat nejvýhodnější ekonomickou alternativu.
19
Transformátory a životní prostředí
V moderní společnosti mají stále rostoucí význam negativní aspekty technologií na populaci a životní prostředí. Mezi potenciálně nebezpečné a rušivé
aspekty u transformátorů patří:
> Hlučnost.
> Znečištění půdy, z důvodu úniku oleje v případě netěsností.
> Použití PCB (polychlorovaných bifenylů) v chladicích kapalinách.
> Elektromagnetická pole: efekty takových polí na lidi, zvířata a nástroje
nejsou zatím plně vysvětleny.
>> Energetické ztráty v transformátorech. Tato energie musí být také někde
vygenerována, a tento proces má své vlastní důsledky, jako je zvýšení
emisí škodlivých plynů.
>> Vizuální znečištění životního prostředí způsobené prostorovým uspořádáním transformátorů a rozvoden bez důsledného zvážení dopadu na okolní
krajinu.
>> Bezpečnost osob a životního prostředí.
20
Nízko-hlučné transformátory
V mnoha zemích jsou velmi striktní omezení úrovní hluku, který může být
generován transformátorem a to jak v městských tak i mimoměstských
lokalitách. Hlavním zdrojem hluku distribučního transformátoru je střídavá
magnetizace plechů jádra, dalším avšak mnohem menším zdrojem hluku je
tok proudu vinutím transformátoru.
CG Power Systems využívá různé druhy technik pro maximální omezení
hladiny hluku, nejdůležitější je redukce indukce v jádru výrobou vhodného
tvaru jádra (např. step-lap metodou), dále použitím zvláštních upínacích
konstrukcí a také použitím nízko-rezonančních nádob, atd. To vše umožňuje
vyrobit v CG Power Systems transformátory s extrémně nízkými hlučnostmi.
Konstrukce transformátoru 630kVA s hlučností v 1 metru nižší než 30dB
je toho příkladem. CG Power Systems byla také u zrodu měření hlučnosti
generované transformátorem, které vedlo až k uznání metod intenzity hluku
v IEC 60079-10.
Metoda intenzity zvuku umožňuje přesnější měření, kdy jsou eliminována
vnější rušení způsobená účinky blízkých polí a jiných blízkých zdrojů hluku,
a také umožňuje měřit hluk generovaný transformátorem i když hladina
okolního hluku přesahuje hlučnost transformátoru. To vše činí proces měření
hlučnosti a jeho vyhodnocení mnohem jednodušší, přičemž dovoluje také
frekvenční analýzu.
Přehledová tabulka dB(A)
20
30
40
60
70
100
120
130
šumění listí
šeptání
knihovna
normální konzervace
dopravní hluk
těžký strojní provoz
rockový koncert
práh bolesti
21
Transformátory a životní prostředí
Znečištění půdy: důležitost nepropustných nádrží a přírodní
chladicí kapaliny
Únik chladicí kapaliny z nádrže může způsobit znečištění půdy a může vést
k nebezpečí požáru.
Tato klasifikace je založená na biologicky odbouratelných kapalinách. Většina minerálních olejů a veškeré silikonové kapaliny jsou v kategorii WGK
1 nebo 2, zatímco estery jsou plně biologicky odbouratelné a klasifikované
jako „bezpečné k vodě“ („nwg“, předtím WGK 0). Tato třída je pravidelně
předepisována tehdy, pokud má být transformátor instalován v blízkosti vodního zdroje. Avšak k volbě těchto chladicích kapalin vedou také často místní
požární předpisy nebo podmínky pojistných smluv. Vyšší teploty vznícení a
zapálení (klasifikovány jako K3 dle IEC 61100) umožní provoz transformátoru bez přísných bezpečnostních opatření jako je instalace rozprašovačů
nebo van pro zachycení průsaků, což významně snižuje náklady na instalaci.
CG Power Systems rovněž pracuje ve shodě s přísnou politikou monitoringu
PCB (polychlorované difenyly): test certifikát dodaný s každým transformátorem potvrzuje, že obsah PCB je nižší než 1ppm. Dodávky oleje, anebo
transformátorů určené pro generální opravu nebo servis nejsou nikdy přijaty,
pokud není provedena analýza vzorku oleje, která potvrzuje, že kapalina je
PCB-free.
Recyklovatelné materiály
Jedním z ústředních témat firemní politiky CG Power Systems je otázka
redukce spotřeby surových materiálu na minimum. Odpadové materiály z
výrobního procesu jsou soustředěny a pečlivě tříděny pro následný prodej
jako odpad pro recyklaci.
Podobná politika je následována společnostmi pro rozebírání a šrotování
starých transformátorů. Dnešní CG Power Systems transformátory jsou
navržené tak, aby umožnily nejvyšší možný stupeň recyklace. Více než 90%
použitých materiálů může být jednoduchým způsobem obnoveno. Zvláštní
pozornosti je věnováno dopadu na životní prostředí dokonce při volbě i těch
nejmenších součástí.
22
Elektromagnetická kompatibilita
Veškeré vodiče a přístroje, jimiž prochází elektrický proud, vytvářejí elektromagnetické pole, které může mít rušivý účinek na různá citlivá (např.
elektronická) zařízení. Proto musí být veškerá taková zařízení vyráběna s
nejvyšší možnou elektromagnetickou kompatibilitou (EMC): to znamená, že
nesmí vytvářet rušivé pole nebo být ovlivňována jinými sousedními poli. Olejové transformátory CG Power Systems jsou po této stránce ideální volbou:
jejich uzemněná nádoba vystupuje jako přirozené elektromagnetické stínění,
snižuje účinky externích polí až do zanedbatelných hodnot.
Optimalizované použití surovin a zdrojů primární energie
Rozsáhlá optimalizace umožnila CG Power Systems uspět na poli výroby
velmi kompaktních a nízko-ztrátových transformátorů. Například dnešní
transformátor 1000kVA má rozměry podobné transformátoru 630kVA o
několik let dříve. Tato optimalizace a racionalizace zároveň přinesla významné úspory u použitých surovin (měď, hliník, magnetická ocel, kov, atd.) a
chladiva.
CG Power Systems rovněž přispívá k čistějšímu a bezpečnějšímu životnímu
prostředí prostřednictvím nabídky nízko-ztrátových transformátorů, které
vyžadují nižší spotřebu primárních zdrojů energie (uhlí, plyn a nafta), a takto
redukují emise škodlivých kouřových plynů, které způsobí jevy jako např.
kyselé deště nebo úbytek ozonové vrstvy.
SLIM® a Bio-SLIM®:
Od roku 2001 nabízí CG Power Systems transformátory řady SLIM® a Bio SLIM® . Díky použití kapalin řady K3 a homogenní izolaci dle IEC 60076 - 14
založené na DuPont vysokoteplotním NOMEX® izolačním systému, jsou tyto
transformátory velmi kompaktní a nabízí nízkou hlučnost a ztráty v kombinaci s vysokou požární bezpečností, jsou bio-přátelské a vysoce spolehlivé.
Jejich kompaktnost zde také reprezentuje redukci použitých materiálů a
ECO-footprint.
Tyto transformátory jsou velmi populární v segmentech trhu s omezeným
prostorem a zvýšenou bezpečnosti (větrné turbíny, tunely, metra, ….).
23
Design
Specifikace a normy
Transformátory CG Power Systems jsou navrženy pro splnění nejnovějších
národních i mezinárodní norem, jako jsou IEC, ANSI / IEEE, CEN /
CENELEC, BS, DIN / VDE, NEMA a CSA, atd. Oddělení výzkumu a vývoje
je zodpovědné za správu a aktualizaci databáze vnitřních standardů.
Inženýři z tohoto oddělení rovněž hrají aktivní roli v mezinárodních
normalizačních výborech a pracovních skupinách, kde neustále udržují krok
s nejnovějším vývojem technických norem.
CG Power Systems navrhla modely standardních transformátorů pro velký
počet trhů, z nichž každý plně vyhovuje místním požadavkům. Ostatní
transformátory jsou postaveny na specifikacích jednotlivých zákazníků, jako
jsou velcí smluvní partneři nebo velké průmyslové podniky. Další skupinou
jsou transformátory tzv. šité na míru pro splnění specifických požadavků a
potřeb zákazníků, zejména pro odvětví obnovitelných zdrojů.
Tento přístup umožnil CG Power Systems dosažení vysokého stupně
automatizace v oblastech designu a konstrukce, což vede přímo
keschopnosti nabízet atraktivní ceny a rychlé dodání. Vysoká úroveň
spokojenosti zákazníků a četné akreditace dosažené po přísných
schvalovacích procedurách ilustrují úspěch strategického rozvoje produktů
CG Power Systems.
24
Logistika
Komplexní řetězec procesů, od první nabídky až po konečnou dodávku, je
řízen logistickým oddělením. S výrazným zaměřením CG Power Systems
na mezinárodní obchod, to vyžaduje bezchybnou organizaci a rozsáhlé
zkušenosti.
Kvalitní logistický management přináší rychlé dodací lhůty, přesné a kompletní dodávky, korektní a rychlé administrativní procedury. Pečlivě postavená
počítačová sít a informační systém přináší velmi účinný informační tok mezi
veškerými divizemi skupiny CG Power Systems. Skupinova provozuje tzv.
Just-In-Time systém toku materiálu, optimalizovaný použitím specializovaného počítačového software, automatizovaných skladovacích systémů a
pevných kontraktů se spolehlivými dodavateli.
Transformátory CG Power Systems jsou dodávány zákazníkům do 135 zemí
světa. Toto vyžaduje asistenci odborných přepravců s rozsáhlými zkušenostmi v různých odvětvích transportu.
25
Politika jakosti
Politika jakosti certifikována dle ISO 9001 a založená na sebe
ocenění
Veškeré neshody nalezené během kompletního procesu jsou zdokumentované a je provedena analýza jejich příčin.
Koncem roku 2010 bylo uvedeno hodnocení FMEA jako část posouzení
rizik jakosti, a to pro konstrukci, výrobu i výrobek. Tento závazek jakosti platí
napříč všemi odděleními společnosti: Výzkum a vývoj, konstrukce, výroba,
kontrola jakosti, logistika a administrativní služby. Navíc personální oddělení
zajišťuje pro veškeré firemní zaměstnance výcvikové programy pro zvýšení
kvality.
Certifikovaný systém řízení jakosti ISO9001 je pouze předpoklad pro dosažení trvalé kvality. Kontrola jakosti ve společnosti CG Power Systems je ve
všech částech konstrukce a výroby vytvořena pomocí systému osobního
ohodnocení.
Každá pracovní pozice má přesný popis úkolů, které mají být na dané pozici
vykonány, a popis procedury pro kontrolu jakosti. Komponent může přejít
k dalšímu pracovišti pouze tehdy, pokud byla zodpovědným pracovníkem
provedena kontrola jakosti a komponent byl schválen. Každý materiál nebo
komponent, který neprošel kontrolou jakosti je okamžitě vyřazen.
Takto každý pracovník kontroluje svou vlastní práci a pohlíží na další pracoviště jako na svého zákazníka. Oddělení kvality monitoruje veškeré kontrolní
dokumenty a ve strategických bodech výrobního procesu provádí dodatečné
kontroly. To dovoluje přijmout okamžitá opatření.
Materiály jsou nakupovány pouze od schválených dodavatelů a jsou interně
kontrolovány. Kontrola se může různit, od vizuální kontroly až po komplexní
testování v chemicko-fyzikální laboratoři. Všichni dodavatelé materiálů a
komponent musí mít zaveden systém ISO9001.
26
27
Po prodejní servis
Prodej
Zákaznický servis
Prodejní organizace CG Power Systems je strukturovaná pro zajištění co
možná nejkratší cesty komunikace mezi zákazníky a jednotlivými odděleními
skupiny. Tento cíl lze dosáhnout prostřednictvím sítě malých, efektivních
obchodních kanceláří a specializovaných zástupců se znalostmi místních
podmínek a požadavků zákazníků.
Objednávky jsou přijímány zákaznickým oddělením, jehož pracovníci musí
mít technické, obchodní i administrativní znalosti tak aby mohli vyhovět
různým přáním a typovým požadavkům zákazníků: správný produkt v pravý
čas za správnou cenu.
Náš tým zákaznického oddělení je specializovaný na zpracování objednávek
s velmi specifickými požadavky zákazníků, anebo typy transformátorů. Z
toho plyne v hojné míře celková citlivost k zákazníkovi a rychlá výměna informací v průběhu smluvní doby, a zajistí tak dobrou informovanost zákazníka.
Tým zákaznického oddělení pro oblast EMEA úzce spolupracuje s odděleními logistiky, plánování, výroby, dopravy, fakturace a poprodejního servisu v
Belgii a Irsku za účelem garance co nejvyšší spokojenosti zákazníků.
28
Po prodejní servis
Po prodejní servis
Společnost CG Power Systems nabízí rozsáhlou řadu služeb zákazníkům po
dodání transformátoru, včetně:
>> 24-hodinové hot-line, s týmem v neustálé pohotovosti provést veškeré
možné urgentní opravy atd.
>> údržby a opravy transformátorů buď na místě nebo v naší dobře vybavené
dílně.
>> vzorkování oleje
- ověření izolačního stavu
- analýza rozpuštěných plynů
- určení obsahu PCB
> vysoušecí, odplyňování a filtrace chladiva
> dodávka náhradních dílů
> poskytnutí náhradních transformátorů
>> modifikace jako například:
- připojení (například spodní nebo horní vstupní kabely)
- výměna nebo úprava vybavení jako je Buchholzovo relé,
indikátor hladiny, tlakové relé, atd.
>> generální opravy a náhrady přepínačů odboček
>> zvýšení instalovaného výkonu transformátoru montáží dodatečného chlazení (instalace ventilátorů, atd.)
>> zaškolení pro údržby
>> rady zákazníkům jak obsluhovat a udržovat transformátory
29
Ochranné prvky
Nejpoužívanější ochranné prvky
Mohou být rozděleny do sedmi skupin:
1. Monitorování teploty
1.1. Monitoring teploty chladící kapaliny
>> Teploměr bez elektrických kontaktů
>> dvou kontaktní teploměr
>> vzdálený dvou kontaktní teploměr
>> termostat s jedním nebo dvěma kontakty
>> PT 100 odporový teploměr.
1.2. Monitoring teploty vinutí
>> Dvou kontaktní teploměr
2. Monitorování chladící kapaliny
2.1. Monitoring hladiny kapaliny v hermetizovaných transformátorech
>> Vertikální magnetický olejoznak
1.1
2.2. Monitoring hladiny kapaliny v hermeticky uzavřených transformátorech
> ukazatel hladiny oleje
> snímač hladiny oleje s jedním kontaktem a volitelně odběrovým ventilem
vzorku.
2.3. Monitoring hladiny kapaliny transformátorů s konzervátorem
> Skleněný olejoznak
> Prismatický olejoznak
> Horizontální magnetický indikátor hladiny oleje bez nebo s elektrickými
kontakty
2.1
3
30
3. Interní přetlaková ochrana
>> Přetlakový pojistný ventil bez ukazatele
>> přetlakový pojistný ventil s ukazatelem
>> přetlakové relé se dvěma elektrickými kontakty
4. Ochrana kapaliny proti vlhkosti Silika gel
>> sušič vzduchu
5. Víceúčelová ochrana
>> Buchholzovo relé se dvěma pracovními (NO) kontakty
>> DGPT2 relé se čtyřmi elektrickými kontakty
4
6. Ochrana proti fyzickému kontaktu
>> Zásuvné průchodky a konektory
>> Standardní a speciální kabelové boxy
7. Přepěťová ochrana
>> Opalovací růžky
>> Svodiče přepětí
Pro podrobnější informace prosíme, kontaktujte naše marketingové oddělení, bude vám zaslána
zvláštní brožura týkající se pouze ochranných prvků.
5
6
31
Kontakt
CG Power Systems Belgium NV
Distribution Transformer Division
Antwerpsesteenweg 167
B-2800 Mechelen, Belgium
T +32 15 283 333 - F +32 15 283 300
CG Power Systems Ireland Limited
Distribution Transformer Division
Dublin Road, Cavan, Ireland
T +353 49 433 1588 - F +353 49 433 2053
[email protected]
[email protected]
www.cgglobal.com