Zdefiniowano napięcie zwarcia transformatora. Przedstawiono metodę energetyczną obliczenia indukcyjności rozproszenia (Lσ1 + L’σ2) uzwojeń i napięcia zwarcia transformatora. Wykazano, że budowa rdzenia magnetycznego i uzwojeń transformatora ma wpływ na napięcie zwarcia. Porównano transformatory energetyczne o tej samej mocy znamionowej i wykazano, że transformator niższy i szerszy ma większe napięcie zwarcia, a transformator wyższy lecz węższy ma mniejsze napięcie zwarcia. Transformator o mniejszym napięciu zwarcia będzie mieć uzwojenia o mniejszej masie miedzi (aluminium), a przy tej samej gęstości znamionowej prądu będzie mieć mniejsze straty mocy w uzwojeniach i wyższą sprawność.
EN
The short-circuit voltage of the transformer has been defined. The energy method for calculating the leakage inductance (Lσ1 + L’σ2) of the windings and the short-circuit voltage of the transformer was presented. It has been shown that the structure of the magnetic core and windings of the transformer has an impact on the short-circuit voltage. Power transformers with the same rated power were compared and it was shown that the lower and wider transformer has a higher short-circuit voltage, and the taller but narrower transformer has a lower short-circuit voltage. A transformer with a lower short-circuit voltage will have windings with a lower copper (aluminum) weight, and with the same rated current density, it will have lower winding power losses and higher efficiency.
Ramowa Instrukcja Eksploatacji Transformatorów – RIET-2022 jest w polskiej elektroenergetyce instrukcją podstawową. RIET-2022 uwzględnia aktualne przepisy prawne: dyrektywy UE, ustawy i rozporządzenia obowiązujące w Polsce oraz aktualne normy europejskie. RIET-2022 może być wykorzystywana do opracowania instrukcji stanowiskowych, do szkolenia pracowników i przez firmy diagnostyczne. Diagnostykę off-line transformatorów olejowych hermetycznych i transformatorów suchych RIET-2022 ogranicza do pomiaru rezystancji izolacji. W artykule badania diagnostyczne wymienionych transformatorów rozszerzono o badania polaryzacyjne izolacji, a dla transformatorów przekształtnikowych zaproponowano wzmocnienie izolacji zwojowej.
EN
The Framework Operating Instruction for Transformers – ROIT-2022 is the basic instruction in the Polish power industry. FOIT-2022 takes into account current legal regulations: EU Directives, Acts and Regulations in force in Poland and current European standards. FOIT-2022 can be used to develop Workplace Instructions, to train employees and by diagnostic companies. Off-line diagnostics of hermetic oil transformers and dry-type transformers FOIT-2022 is limited to the measurement of insulation resistance. In the article, the diagnostic tests of the mentioned transformers were extended with polarization tests of the insulation, and for the converter transformers it was proposed to strengthen the turn insulation.
Diagnostyka okresowa transformatorów olejowych bazuje na badaniach oleju. Zgodnie z Ramową Instrukcją Eksploatacji Transformatorów [2] podano zakres badań oleju i wartości odniesienia parametrów oleju (tabela 1). W fabryce jest zainstalowanych 20 transformatorów o mocy znamionowej SN=16÷0,1 MVA. Transformatory mają już ponad 50 lat i jak widać z tabeli 2, są sprawne, gdyż personel techniczny fabryki przeprowadza okresową kontrolę DGA i parametrów elektroizolacyjnych oleju. Jeśli któryś z parametrów oleju przekracza wartość graniczną olej jest czyszczony i badania są powtarzane. Na przykład olej transformatora o mocy znamionowej 1 MVA w roku 2022 był trzy raz badany, a następnie czyszczony i dopiero spełniał warunki odniesienia, lecz już po 7. miesiącach powtórzone badania w marcu 2023 r. wykazały, że olej warunków odniesienia DGA nie spełnia. Wyniki badań oleju (tabele 3–5) świadczą, że izolacja papierowo-olejowa uzwojeń jest zużyta.
EN
Periodic diagnostics of oil transformers is based on oil tests. In accordance with the Framework Operating Instructions for Transformers [2], the scope of oil tests and reference values of oil parameters are provided (Table 1). There are 20 transformers with a rated power of SN=16÷0,1 MVA installed in the factory. The transformers are over 50 years old and, as can be seen from Table 2, are in good working order, as the technical staff of the factory conducts periodic inspections of the DGA and electrical insulating parameters of the oil. If any of oil parameters exceed the limit value, the oil is cleaned and the tests are repeated. For example, transformer oil with a rated power of 1 MVA in 2022 was tested three times and then cleaned and only met the reference conditions, but after 7 months the tests were repeated in March 2023. showed that the oil does not meet the DGA reference conditions. The results of oil tests (Tables 3–5) show that the paper-oil insulation of the windings is worn out.
W artykule opisano wpływ odkształconych przebiegów prądów i napięć na pracę urządzeń zainstalowanych w SEE. Przedstawiono transformator jako źródło harmonicznych prądu. Opisano stanowisko laboratoryjne przeznaczone do pomiarów zawartości harmonicznych w układach z transformatorami. Przedstawiono przykładowe wyniki badania zawartości harmonicznych w prądach po dwóch stronach transformatora obciążonego prostownikiem 6-pulsowym.
EN
The article describes the impact of distorted current and voltage waveforms on the operation of devices installed in the power system. The transformer is presented as a source of current harmonics. A laboratory stand intended for measuring harmonic content in systems with transformers is described. Examples of test results for harmonic content in currents on both sides of a transformer loaded with a 6-pulse rectifier are presented.
Power magnetics in the energy storage configuration are not able to handle a significant amount of power without the introduction of a physical discontinuity in their magnetic path. This frequently takes the form of a discrete air gap giving rise to certain consequences such as extra power dissipation in the coils mounted on gapped cores. The ascertainment of the impact of the fringing magnetic field at the air gap on the efficiency of power conversion is highly problematic due to the complex nature of the phenomenon. The fringing-effect power loss typically coexists and is combined with all the other power-dissipation mechanisms, which greatly complicates the extraction of losses brought about solely by the fringing flux at the air gap from the total amount of dissipation in a given magnetic component. Magnetic cores of composite materials do not require a discrete air gap, as the air gap in them is distributed throughout the entire material, thus preventing the fringing magnetic flux from forming. However, there is a downside to this approach, as power loss in the material is comparably greater and so are the manufacturing costs. As shown here, distributed-gap-type core materials, due to the absence of physical discontinuity, and hence the lack of registerable fringing-effect power loss, can be utilized to comparatively ascertain and extract the extra power dissipation due to the fringing effect phenomenon in gapped magnetic components.
PL
Elementy indukcyjne konwertujące i magazynujące moc elektryczną nie są w stanie przetworzyć znacznej ilości mocy bez wprowadzenia fizycznej nieciągłości w przestrzeń ich obwodów magnetycznych. Przerwa ta często przybiera formę dyskretnej szczeliny powietrznej, co pociąga za sobą pewne następstwa głównie w postaci dodatkowych start mocy w uzwojeniach tak skonstruowanych elementów indukcyjnych. Oszacowanie wpływu rozproszonego pola magnetycznego przy szczelinie powietrznej na sprawność przetwarzania energii jest bardzo problematyczne przede wszystkim ze względu na złożony charakter zjawiska. Ta dodatkowa strata mocy występuje zwykle wspólnie i łączy się z pozostałymi mechanizmami rozpraszania mocy, co znacznie komplikuje ekstrakcję strat spowodowanych wyłącznie przez strumień rozproszonego pola magnetycznego przy szczelinie powietrznej z całkowitej mocy rozproszonej w danym elemencie indukcyjnym. Rdzenie magnetyczne z materiałów kompozytowych nie wymagają dyskretnej szczeliny powietrznej, gdyż szczelina powietrzna jest w nich rozłożona w objętości całego materiału, a tym samym brakuje fizycznego mechanizmu powodującego powstawanie strumienia rozproszenia. Rozwiązanie to ma jednak wadę w postaci zwiększonych strat w materiale rdzenia. Jak zademonstrowano, rdzenie o szczelinie rozproszonej nie wykazują strat mocy spowodowanych strumieniem rozproszenia, a tym samym mogą stanowić podstawę do wyodrębnienia strat mocy wyłącznie z powodu tego zjawiska w elementach indukcyjnych z dyskretną szczeliną powietrzną.
W artykule omówiono historię rozwoju transformatora na świecie i w Polsce. Przedstawiono początki Śląskiej Szkoły Diagnostyki i jej stan obecny. Przypomniano najważniejsze postacie związane z tą tematyką: założycieli fabryk transformatorów i ich osprzętu oraz profesorów Politechniki Śląskiej i ich wychowanków. Szczególną uwagę poświęcono najstarszemu w Polsce laboratorium badań izolacji, które działa nieprzerwanie w Gliwicach od ponad 60 lat oraz wkładowi Energopomiar-Elektryka w rozwój diagnostyki i wspomagania eksploatacji transformatorów.
EN
The article discusses the history of transformer development in the world and in Poland. The beginnings of the Silesian School of Diagnostics and its current state are presented. The most important figures related to this subject were reminded: the founders of transformer factories and their accessories, as well as professors of the Silesian University of Technology and their graduates. Particular attention was paid to the oldest insulation testing laboratory in Poland, which has been operating continuously in Gliwice for over 60 years and the contribution of Energopomiar-Elektryka to the development of transformer diagnostics and support management of maintenance.
Niewłaściwe zabezpieczanie urządzeń elektrycznych może prowadzić do skrócenia ich żywotności lub ich zniszczenia oraz do wystąpienia poważnych awarii. Szczególnie dotyczy to przypadków, gdzie dotychczasowe urządzenia są zastępowane przez nowe urządzenia o rozszerzonej funkcjonalności - na przykład dławiki kompensacyjne z uzwojeniem potrzeb własnych. Na podstawie przypadków, w których nieprawidłowy dobór zabezpieczeń doprowadził do poważnych konsekwencji, artykuł opisuje aspekty, jakie należy wziąć pod uwagę, aby zapewnić długą i niezawodną eksploatację oraz przekazuje wytyczne do poprawnego zabezpieczania takich urządzeń. Artykuł jest uzupełnioną i przeredagowaną wersją wystąpienia zaprezentowanego na Konferencji PEMINE 2021 i zamieszczonego w „Zeszytach Problemowych – Maszyny Elektryczne” nr 125.
EN
Insufficient or inadequate protection of electrical devices can lead to their lifespan decrease, destruction or to occurrence of serious malfunction. It concerns especially situations where the existing devices are being replaced by new ones having increased functionality, for example shunt reactors with self-needs winding. Upon cases where the improper protection led to serious damages, the paper deals with some aspects which have to be taken into consideration to secure the reliable operation and gives the guidelines for proper protection. The paper is a completed and re-edited version of the paper presented during the PEMINE Conference in 2021 and presented in proceedings „Zeszyty Problemowe – Maszyny Elektryczne” No 125.
W artykule przedstawiono system energoelektroniczny pozwalający na badania transformatorów i dławików średniej częstotliwości przeznaczonych do systemów przetwarzania energii z wykorzystaniem przekształtników energoelektronicznych. Przedmiotem badań mają być właściwości i parametry transformatorów oraz dławików, których rdzeń został zbudowany w oparciu o nowoczesne materiały magnetyczne, w tym nanokrystaliczne. Stanowisko umożliwia regulację wartości skutecznej i częstotliwości napięcia wyjściowego w zakresie do 20 kHz i amplitudzie prądu wyjściowego do 200 A.
Artykuł dotyczy transformatorów energetycznych olejowych grupy III, w których izolacja uzwojeń standarddowo jest papierowo-olejowa i które pracują kilkadziesiąt lat. Transformator olejowy grupy III o mocy znamionowej 1000 kVA z roku 1970 ma parametry oleju świadczące, że izolacja jest w dużym stopniu zużyta. Sprawność transformatora jest równa 98,435%. Zgodnie z wymaganiami Rozporządzenia Komisji (UE) 201911783 obowiązującym od 01.07.2021 r. sprawność transformatora nowego wynosi 98,837%. Zużycie izolacji i straty mocy determinują wymianę transformatora na nowy.
EN
A group III oil transformer of 1,000 kVA rated power from 1970 has oil parameters that indicate that the insulation is largely worn out. The transformer has an efficiency of 98.435%. In accordance with the requirements of the Commission Regulation (EU) 201911783 in force from 01/07/2021. the efficiency of a new transformer is 98.837%. Insulation consumption and power losses determine the replacement of the transformer with a new transformer.
W artykule przedstawiono wyniki badań potwierdzające wpływ zabiegu regeneracji oleju na wskaźniki dielektryczne układu elektroizolacyjnego transformatorów. Omówiono zmiany wskaźników dielektrycznych izolacji transformatorów (rezystancji izolacji i współczynnika stratności dielektrycznej tgδ) oraz parametrów charakteryzujących właściwości oleju jednostek o długiej eksploatacji. Podano sposób postępowania z jednostkami wykazującymi zestarzenie izolacji oraz przeanalizowano aspekty techniczno-ekonomiczne poszczególnych działań. Zaprezentowano sposób regeneracji oleju z zastosowaniem technologii REOIL i uzyskane wyniki. Przedstawiono korelację pomiędzy wskaźnikami dielektrycznymi izolacji transformatorów a właściwościami oleju przed i po regeneracji. Zestawiono wyniki pomiarów, podano wnioski i literaturę.
EN
The paper presents the results of tests confirming the impact of oil regeneration on dielectric indices of transformer insulation system. The changes of transformer insulation dielectric indices (resistance and dielectric loss factor tanδ) and the oil parameters In long-serving units were discussed. Methods for dealing with units with signs of Insulation ageing were described and technical and economic aspects of individual actions were analysed. Oil regeneration with the use of REOIL technology and the obtained results were presented. The correlation was shown between the transformer insulation dielectric indices and the oil properties before and after regeneration. The test results, conclusions and references were presented.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Transformatory do montażu na szynie DIN wykorzystywane są najczęściej w przemysłowych instalacjach sterowania maszyn lub w sygnalizacji stanu obwodów. Wynika to z faktu, że współcześnie większość aparatów elektrycznych niezbędnych do budowy takich układów preferuje właśnie ten sposób montażu. Dzięki temu obserwuje się najszybszy rozwój nowych rozwiązań i najszybciej przybywającą liczbę nowych urządzeń w tej kategorii sposobu montażu.
Niewłaściwe zabezpieczanie urządzeń elektrycznych może prowadzić do ich zniszczenia oraz do wystąpienia poważnych awarii. Szczególnie dotyczy to przypadków, gdzie dotychczasowe urządzenia zostają zastępowane przez nowe urządzenia o rozszerzonej funkcjonalności – na przykład dławiki kompensacyjne z uzwojeniem potrzeb własnych. Na podstawie przypadków, w których nieprawidłowy dobór zabezpieczeń doprowadził do poważnych konsekwencji artykuł opisuje aspekty jakie należy wziąć pod uwagę, aby zapewnić długą i niezawodną eksploatację oraz przekazuje wytyczne do poprawnego zabezpieczania takich urządzeń.
EN
Nonsufficient or inadequate protection of electrical devices can lead to their destruction or to occurrence of serious malfunction. It concerns especially situations where the existing devices are being replaced by new ones having increased functionality, for example shunt reactors with self-needs winding. Upon cases where the improper protection led to serious damages, the paper deals with some aspects which have to be taken into consideration to secure the reliable operation and gives the guidelines for proper protection.
Na przykładzie dwóch transformatorów olejowych grupy III przedstawiono dwa kryteria determinujące wymianę transformatorów na nowe. Transformator o mocy znamionowej 670 kVA z roku 2006 zasilał, poprzez falownik AC/DC/AC, piec indukcyjny. Transformator po 5. latach eksploatacji miał izolację zużytą. Konieczność wymiany transformatora na nowy determinowało kryterium zużytej izolacji. Degradacja izolacji była spowodowana przez impulsy napięcia generowane w czasie komutacji zaworów energo-elektronicznych. Drugi transformator o mocy znamionowej 400 kVA z roku 1964 ma straty mocy jałowe 3 razy większe, a straty obciążeniowe 1,5 razy większe, od strat w transformatorach o tych samych parametrach obecnie produkowanych. Wymianę transformatora na nowy determinowało kryterium energii strat w transformatorze.
EN
Two criteria determining the replacement of transformers with new ones are presented on the example of two group III oil transformers. A 670 kVA transformer from 2006 powered an induction furnace via an AC / DC / AC inverter. The transformer after 5 years of operation had worn insulation. The necessity to replace the transformer with a new one determined the criterion of used insulation. Insulation degradation was caused by voltage pulses generated during commutation of power electronic valves. The second transformer with a rated power of 400 kVA from 1964 has an idle power loss 3 times greater and load losses 1.5 times greater than losses in transformers with the same parameters currently produced. Replacement of the transformer with a new one was determined by the criterion of energy loss in the transformer.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W Łukasiewicz - Instytucie Elektrotechniki realizowano prace nad wykorzystaniem niskotemperaturowych cewek nadprzewodnikowych w procesie magnetycznej separacji, a obecnie prowadzone są prace nad konstrukcją różnych uzwojeń nadprzewodnikowych do ograniczników, transformatorów, magazynów energii z wysokotemperaturowych taśm nadprzewodnikowych. Stąd też zagadnieniu rozwoju tematyki uzwojeń nadprzewodnikowych, zgodnego z profilem Instytutu, poświęcony jest niniejszy artykuł.
The paper presents an evaluation of MV/LV power transformer damage risk due to the impact of ambient temperature at their operation location. It features a presentation of the method of evaluating the power structures’ reliability in the conditions of the structures’ variable durability and exposure values. Based on perennial observations of ambient temperature and failure rate of MV/LV transformers, it was demonstrated that temperature is a factor that causes damage or is jointly responsible for the damage caused in all of the devices’ other failures.
Transformator to urządzenie służące do przemieszczania energii elektrycznej pomiędzy obwodami. Jako że do jego chłodzenia używa się oleju transformatorowego, który jest substancją łatwopalną,, w przypadku awarii może być bardzo niebezpieczny. Czy istnieje skuteczny sposób na zabezpieczenia transformatora, tak aby nie stwarzał zagrożenia ? Odpowiedzią jest Sergi Transformer Protector - najnowocześniejszy system bezpieczeństwa tego typu na rynku.
EN
A transformer is a device used to move electricity between circuits. As transformer oil, which is a flammable, is used to cool it, it can be very dangerous in the event of a failure. Is there an effective way to protect the transformer so that it does not pose a threat? The answer is Sergi Transformer Protector - the most modern safety system of its kind on the market.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Transformatory są znamionowane na moc wydawaną. Moc pobierana z sieci elektroenergetycznej jest większa o straty mocy w rdzeniu transformatora i w uzwojeniach. Sumaryczne straty mocy wynoszą ok. 1% mocy znamionowej. Moc pola magnetycznego w rdzeniu transformatora jest mocą średnią z mocy pobieranej i mocy oddawanej.
Na przykładzie dwóch transformatorów olejowych grupy III przedstawiono dwa kryteria determinujące wymianę transformatorów na nowe. Transformator o mocy znamionowej 670 kVA z roku 2006 zasilał, poprzez falownik AC/DC/AC, piec indukcyjny. Transformator po 5 latach eksploatacji miał zużytą izolację. Konieczność wymiany transformatora na nowy determinowało kryterium zużytej izolacji. Degradacja izolacji była spowodowana przez impulsy napięcia generowane w czasie komutacji zaworów energoelektronicznych. Drugi transformator, o mocy znamionowej 400 kVA z roku 1964, ma straty mocy jałowe 3 razy większe, a straty obciążeniowe 1,5 razy większe od strat w transformatorach o tych samych parametrach produkowanych obecnie. Wymianę transformatora na nowy determinowało kryterium energii strat w transformatorze.
EN
Two criteria determining the replacement of transformers with new ones are presented on the example of two group III oil transformers. A 670 kVA transformer from 2006 powered an induction furnace via an AC/DC/AC inverter. The transformer after 5 years of operation had worn insulation. The necessity to replace the transformer with a new one determined the criterion of used insulation. Insulation degradation was caused by voltage pulses generated during commutation of power electronic valves. The second transformer with a rated power of 400 kVA from 1964 has an idle power loss 3 times greater and load losses 1,5 times greater than losses in transformers with the same parameters currently produced. Replacement of the transformer with a new one was determined by the criterion of energy loss in the transformer.
W artykule przedstawiono możliwości wykonywania pomiarów wyładowań niezupełnych (WNZ) w miejscu zainstalowania transformatora na stacji elektroenergetycznej. Scharakteryzowano trzy metody umożliwiające wykonanie pomiarów w warunkach stacyjnych: metodę elektryczną, ultra wysokiej częstotliwości (UHF) i akustyczną. Przedstawiono urządzenie pomiarowe umożliwiające wykonywanie pomiarów w trybie off-line, a także rejestrację ciągłą parametrów charakteryzujących WNZ w trybie on-line. Dodatkowo omówiono możliwości praktycznego wykorzystania pomiarów WNZ wykonywanych na miejscu zainstalowania transformatora w codziennej praktyce eksploatacyjnej.
EN
The article presents the possibilities of performing partial discharge measurements (PD) at the place where the transformer is installed at the power station. Three methods have been characterized enabling measurements to be carried out under station conditions: electrical, ultrahigh frequency (UHF) and acoustic methods. A measuring device enabling measurements in off-line mode as well as continuous recording of parameters characterizing PD in on-line mode were presented. In addition, the possibilities of practical use of PD measurements taken at the place of installation of the transformer in everyday operational practice were exploitation.
W artykule przedstawiono postać Jerzego Szmita - wybitnego inżyniera, specjalisty z dziedziny maszyn elektrycznych i transformatorów. Omówiono jego działalność zawodową - najpierw w największej polskiej przedwojennej fabryce maszyn i transformatorów w Żychlinie, a następnie w Centralnym Biurze Konstrukcyjnym Maszyn Elektrycznych w Katowicach. Jerzy Szmit prowadził też działalność dydaktyczną. Był współautorem kilku książek i wielu artykułów. Był współzałożycielem i pierwszym redaktorem naczelnym kwartalnika „Maszyny Elektryczne - Zeszyty Problemowe”.
EN
The article presents a figure of Jerzy Szmit - an outstanding engineer, specialist in the field of electrical machines and transformers. His professional activity was discussed - first in the largest Polish pre-war factory of machines and transformers in Żychlin, and later in the Central Engineering Office of Electrical Machines in Katowice. Jerzy Szmit also held didactic activities. He was a co-author of several books and many articles and a a co-founder and first editor-in-chief of the quarterly “Maszyny Elektryczne - Problem Notebooks”.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.