คำแนะนำเกี่ยวกับหม้อแปลงไฟฟ้าแรงสูงปานกลาง

May 26, 2026

ฝากข้อความ

Guide to Medium Voltage Transformers

 

การแนะนำ

 

หม้อแปลงไฟฟ้าแรงปานกลางเป็นส่วนประกอบพื้นฐานของโครงสร้างพื้นฐานทางไฟฟ้าสมัยใหม่ ในขณะที่หม้อแปลงไฟฟ้าแรงสูงส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการส่งกำลังไฟฟ้าจำนวนมากในระยะทางไกล-การเพิ่มเอาต์พุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อลดการสูญเสียสายให้เหลือน้อยที่สุด-หม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าปานกลางทำงานภายในเครือข่ายการจำหน่าย โดยแปลงพลังงานไฟฟ้าจากระดับแรงดันไฟฟ้าหนึ่งไปยังอีกระดับหนึ่งภายในช่วงกลาง ช่วยให้สามารถจ่ายพลังงานได้อย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพทั่วทั้งระบบอุตสาหกรรม การพาณิชย์ และระบบสาธารณูปโภค การทำความเข้าใจลักษณะ ประเภท และเกณฑ์การเลือกหม้อแปลงไฟฟ้าแรงดันปานกลางจึงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับวิศวกร ผู้จัดการสิ่งอำนวยความสะดวก และผู้เชี่ยวชาญด้านการจัดซื้อที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบและบำรุงรักษาระบบไฟฟ้า

 

1. หม้อแปลงไฟฟ้าแรงดันปานกลางคืออะไร?

 

1.1 คำจำกัดความ

หม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าปานกลางเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่แปลงพลังงานไฟฟ้าระหว่างระดับแรงดันไฟฟ้าปานกลาง-โดยทั่วไปคือแรงดันไฟฟ้าจ่ายขาเข้า-กับแรงดันไฟฟ้าต่ำที่เหมาะสำหรับการใช้งานปลายทาง- ในทางปฏิบัติ [i] หม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าปานกลางจะได้รับพลังงานที่แรงดันไฟฟ้าตั้งแต่ประมาณ2.4 กิโลโวลต์ถึง 69 กิโลโวลต์และลดระดับลงเป็นแรงดันไฟฟ้าการใช้งาน เช่น 480 V, 208 V หรือระดับอื่นๆ ที่โหลดต้องการ

ขอบเขตแรงดันไฟฟ้าที่แน่นอนจะแตกต่างกันไปเล็กน้อยขึ้นอยู่กับมาตรฐานที่คุณปรึกษา ตาม ANSI (สถาบันมาตรฐานแห่งชาติอเมริกัน) หม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าขนาดกลางสามารถรองรับแรงดันไฟฟ้าได้2.4 กิโลโวลต์ถึง 69 กิโลโวลต์. IEEE กำหนดระบบแรงดันไฟฟ้าปานกลางในสหรัฐอเมริกาโดยทั่วไปตั้งแต่5 กิโลโวลต์ถึง 35 กิโลโวลต์สำหรับการใช้งานการกระจายส่วนใหญ่ โดยมีอุปกรณ์พิกัดทั่วไปที่ 5 kV หรือ 15 kV ในยุโรป มาตรฐาน EN 50588-1 กำหนดหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังปานกลางว่าเป็นหม้อแปลงไฟฟ้าที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงสุดสำหรับอุปกรณ์ที่มากกว่า 1.1 kV แต่ไม่เกิน 36 kV

 

1.2 บทบาทในระบบจำหน่ายไฟฟ้า

เพื่อให้เข้าใจว่าหม้อแปลงไฟฟ้าแรงดันปานกลางเหมาะกับตำแหน่งใด จะช่วยให้เห็นภาพลำดับชั้นการกระจายพลังงานที่กว้างขึ้น:

รุ่น → ระบบส่งกำลัง:โรงไฟฟ้าผลิตไฟฟ้าที่แรงดันไฟฟ้าที่ค่อนข้างต่ำ ซึ่งจากนั้นจะถูกเพิ่มเป็นแรงดันไฟฟ้าสูงหรือสูงพิเศษ- (115 กิโลโวลต์ถึง 765 กิโลโวลต์) เพื่อการส่งสัญญาณระยะไกล-อย่างมีประสิทธิภาพ

ระบบส่งกำลัง → การกระจาย:ที่สถานีไฟฟ้าย่อย แรงดันไฟฟ้าสูงจะถูกลดระดับลงเป็นแรงดันไฟฟ้าปานกลาง (โดยทั่วไปคือ 5 kV ถึง 35 kV) เพื่อจำหน่ายผ่านเครื่องป้อนหลัก

การจัดจำหน่าย → ลูกค้า:หม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าปานกลางจะทำการแปลงแรงดันไฟฟ้าขั้นสุดท้าย โดยลดแรงดันไฟฟ้าในการกระจายลงสู่ระดับการใช้งาน (เช่น 480 V, 240 V, 120 V) สำหรับลูกค้า-ที่ใช้งานปลายทาง

ในหลายกรณี ยูทิลิตี้จ่ายไฟฟ้าให้กับโรงงานโดยใช้แรงดันไฟฟ้าปานกลาง และโรงงานแห่งนี้เป็นเจ้าของและดำเนินการหม้อแปลงไฟฟ้าแรงดันไฟฟ้าปานกลางของตัวเองเพื่อลดระดับลงเป็นแรงดันไฟฟ้าต่ำ ข้อตกลงนี้ช่วยให้โรงงานสามารถใช้ประโยชน์จากต้นทุนพลังงานที่ลดลงซึ่งเกี่ยวข้องกับบริการแรงดันไฟฟ้าปานกลาง และช่วยให้เจ้าของสามารถควบคุมคุณภาพไฟฟ้าได้ดียิ่งขึ้น

Power Distribution System

1.3 มาตรฐานหลักและการปฏิบัติตามข้อกำหนด

หม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าปานกลางได้รับการผลิตขึ้นตามมาตรฐานอุตสาหกรรมที่หลากหลาย โดยเฉพาะจาก IEEE และ IEC ในสหรัฐอเมริกา คุณสมบัติและฟังก์ชันการทำงานของหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายส่วนใหญ่อยู่ภายใต้มาตรฐาน IEEE C57.12.00(ข้อกำหนดทั่วไปมาตรฐานสำหรับของเหลว-การกระจายแบบจุ่ม กำลัง และหม้อแปลงควบคุม) อย่างไรก็ตาม มีมาตรฐานอื่นๆ อีกมากมายที่ใช้กับประเภทและการใช้งานหม้อแปลงเฉพาะ:

  • อีอีอี C57.12.01:ข้อกำหนดทั่วไปมาตรฐานสำหรับการกระจายแบบแห้ง-และหม้อแปลงไฟฟ้ากำลัง
  • อีอีอี C57.12.34:ข้อกำหนดสำหรับแผ่น-แบบติดตั้ง, แบบแยกส่วน-, แบบ-ระบายความร้อนด้วยตนเอง, หม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายแบบสาม-เฟส
  • อีอีอี C57.12.28/29:แผ่น-ความสมบูรณ์ของกล่องหุ้มอุปกรณ์ที่ติดตั้ง
  • IEC 60076:ชุดมาตรฐานสากลสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังรวมถึงหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังปานกลาง
  • NEMA TP-1:คู่มือการกำหนดประสิทธิภาพพลังงานสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่าย
  • DOE 10 CFR ส่วนที่ 431:มาตรฐานประสิทธิภาพพลังงานของกระทรวงพลังงานสหรัฐอเมริกาสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่าย

สำหรับการติดตั้งในประเทศสหรัฐอเมริกา จะต้องปฏิบัติตามรหัสไฟฟ้าแห่งชาติ (NFPA 70)ก็เป็นข้อบังคับเช่นกัน ในประเทศแคนาดารหัสไฟฟ้าของแคนาดา (CEC)ใช้

 


 

2. ประเภทของหม้อแปลงไฟฟ้าแรงดันปานกลาง

 

หม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าขนาดกลางไม่ได้ถูกสร้างขึ้นเท่ากันทั้งหมด การเลือกประเภทหม้อแปลงมีผลกระทบอย่างมากต่อต้นทุน ความปลอดภัย ข้อกำหนดในการติดตั้ง และ-ความน่าเชื่อถือในระยะยาว

 

2.1 ประเภทของเหลว-แบบแช่เทียบกับแบบแห้ง-

นี่คือความแตกต่างพื้นฐานที่สุดในบรรดาหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าขนาดกลาง

Liquid-immersed transformer

หม้อแปลงแช่ของเหลว-

หม้อแปลงจุ่มของเหลว-ประกอบด้วยแกนและขดลวดในถังเหล็กที่เต็มไปด้วยของเหลวที่เป็นฉนวนและทำความเย็น ของเหลวทำหน้าที่สำคัญสองประการ: เป็นฉนวนไฟฟ้าระหว่างชิ้นส่วนที่มีไฟฟ้าและถังที่ต่อสายดิน และถ่ายเทความร้อนออกจากแกนกลางและขดลวดไปยังผนังถัง ซึ่งกระจายไปในอากาศโดยรอบ ในอดีต น้ำมันแร่เป็นของเหลวที่พบได้บ่อยที่สุด อย่างไรก็ตาม ผู้ผลิตหลายรายในปัจจุบันนำเสนอของเหลวจากเมล็ด-น้ำมัน-ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ สำหรับการใช้งานที่คำนึงถึงผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

หม้อแปลงไฟฟ้าชนิดแห้ง-

 

หม้อแปลงชนิดแห้ง-ไม่ใช้ของเหลวเป็นฉนวนหรือทำความเย็น ในทางกลับกัน ขดลวดจะถูกหุ้มด้วยวัสดุ เช่น อีพอกซีเรซิน หรือระบบฉนวนแข็งอื่นๆ และการระบายความร้อนทำได้โดยการหมุนเวียนของอากาศตามธรรมชาติหรือแบบบังคับ หม้อแปลงชนิดแห้ง-มีความเสี่ยงจากไฟไหม้น้อยกว่า ทำให้เป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับการติดตั้งภายในอาคารที่ความปลอดภัยจากอัคคีภัยเป็นสิ่งสำคัญที่สุด

Dry-Type Transformer

การแลกเปลี่ยน-ระหว่างสองตระกูลนี้มีความสำคัญมาก:

คุณลักษณะ

ของเหลว-แช่อยู่

แบบแห้ง-

ความเสี่ยงจากไฟไหม้

สูงกว่า-ต้องมีการป้องกันอัคคีภัยสำหรับใช้ภายในอาคาร

ต่ำ-เหมาะสำหรับการติดตั้งภายในอาคาร

ประสิทธิภาพการทำความเย็น

ดีเยี่ยม (น้ำมันนำความร้อนได้ดี)

ปานกลาง (ขึ้นอยู่กับการไหลเวียนของอากาศ)

การซ่อมบำรุง

ต้องมีการทดสอบและการกรองน้ำมันเป็นระยะ

การบำรุงรักษาต่ำ

อายุขัย

โดยทั่วไป 30–40 ปี

โดยทั่วไป 20-30 ปี

การใช้งานทั่วไป

สถานีย่อยกลางแจ้ง, การกระจายสาธารณูปโภค

ติดตั้งภายในอาคารพาณิชย์

ต้นทุนเริ่มต้น

โดยทั่วไปแล้วจะต่ำกว่าสำหรับคะแนนเดียวกัน

โดยทั่วไปแล้วจะสูงกว่าสำหรับคะแนนเดียวกัน

ความเสี่ยงด้านสิ่งแวดล้อม

การรั่วไหลของน้ำมันสามารถปนเปื้อนในดินได้

ไม่มีของเหลว ไม่มีความเสี่ยงจากการรั่วไหล

 

2.2 หม้อแปลงไฟฟ้าสถานีย่อย

substation transformer

หม้อแปลงไฟฟ้าสถานีย่อย

หม้อแปลงไฟฟ้าสถานีย่อยมักถูกอธิบายว่าเป็นหัวใจของสถานีไฟฟ้าย่อย โดยจะเปลี่ยนความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันขาเข้ากับกระแส และแรงดันกับกระแสขาออก โดยทั่วไปด้วยพิกัดปฐมภูมิ 15 kV, 25 kV, 35 kV หรือ 46 kV ที่พิกัดกำลังตั้งแต่ประมาณ 5 MVA ถึง 20 MVA

หม้อแปลงของสถานีย่อยมักจะจุ่มของเหลว-ไว้และระบุได้ง่ายด้วยบุชชิ่ง เกจ และอุปกรณ์ตรวจสอบ โดยทั่วไปจะติดตั้งไว้หลังรั้วหรือภายในพื้นที่จำกัดการเข้าถึง

2.3 แผ่น-หม้อแปลงแบบติดตั้ง

แผ่น-หม้อแปลงแบบติดตั้ง

 

หม้อแปลงแบบติดตั้งแบบแผ่น-เป็นหน่วยแบบติดตั้งภาคพื้นดิน-ซึ่งอยู่ในตู้เหล็กแบบล็อคซึ่งติดตั้งอยู่บนแผ่นคอนกรีต หม้อแปลงเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาให้ติดตั้งในสถานที่ใกล้หรือภายในพื้นที่สาธารณะ และการออกแบบแบบแบ่งส่วนและป้องกันการงัดแงะ- ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องมีความปลอดภัยสาธารณะ

โดยทั่วไปแล้ว หม้อแปลงไฟฟ้าแบบติดตั้งแผ่นเฟส-สามเฟส-จะมีขนาดตั้งแต่ 45 kVA ถึง 5,000 kVA แม้ว่าจะมียูนิตขนาดใหญ่ถึง 10 MVA ก็ตาม หน่วยติดตั้งแผ่นเฟสเดียว-ยังใช้ทั่วไปสำหรับการใช้งานในที่พักอาศัยและเชิงพาณิชย์ขนาดเบา มาตรฐาน IEEE C57.12.34 ควบคุมการออกแบบโดยรวม ในขณะที่ IEEE C57.12.28 หรือ C57.12.29 (สำหรับพื้นที่ชายฝั่งทะเล) จัดการกับข้อกำหนด-กรอบป้องกันการงัดแงะ

Pad-mounted transformer

2.4 เสา-หม้อแปลงแบบติดตั้ง

Pole-Mounted Transformer

เสา-หม้อแปลงแบบติดตั้ง

คุ้นเคยกับใครก็ตามที่เคยมองดูเสาไฟฟ้าแล้ว หม้อแปลงไฟฟ้าแบบติดตั้งเสา-นั้นเป็นหน่วย-เฟสเดียวหรือสามเฟสขนาดเล็ก-ที่ติดตั้งบนเสาไฟฟ้า โดยทั่วไปจะใช้เพื่อรองรับย่านที่อยู่อาศัยและลูกค้าเชิงพาณิชย์ขนาดเล็ก พิกัด kVA มาตรฐานสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าแบบติดตั้งเสา- โดยทั่วไปจะอยู่ในช่วงตั้งแต่ 10 kVA ถึง 167 kVA โดยมีขนาดทั่วไป ได้แก่ 25 kVA, 50 kVA, 75 kVA และ 100 kVA

2.5 หม้อแปลงคาสเรซิน

หม้อแปลงไฟฟ้าแบบหล่อเรซิน

 

หม้อแปลงแบบคาสเรซินเป็นคลาสย่อยพิเศษของหม้อแปลงชนิดแห้ง- โดยที่ขดลวดจะถูกห่อหุ้มด้วยอีพอกซีเรซินทั้งหมดภายใต้สุญญากาศ โครงสร้างนี้ให้ความต้านทานต่อความชื้น ความเป็นฉนวนไฟฟ้า และความแข็งแรงทางกลได้ดีเยี่ยม และช่วยลดความเสี่ยงจากไฟไหม้ที่เกี่ยวข้องกับหน่วยที่เติมของเหลว- หม้อแปลงแบบหล่อเรซินถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในสถานีย่อยในเมือง สิ่งอำนวยความสะดวกใต้ดิน และระบบสวิตช์เกียร์ขนาดกะทัดรัดที่ให้ความสำคัญกับความปลอดภัยและพื้นที่เป็นอันดับแรก

Cast Resin Transformer

 


 

3. การก่อสร้างและวัสดุหลัก

 

โครงสร้างทางกายภาพของแกนหม้อแปลงจะกำหนดประสิทธิภาพ การสูญเสีย และคุณลักษณะด้านประสิทธิภาพ

3.1 วัสดุหลัก

แกนกลางทำหน้าที่เป็นเส้นทางแม่เหล็กสำหรับการถ่ายโอนพลังงานระหว่างขดลวดปฐมภูมิและขดลวดทุติยภูมิ คุณสมบัติของวัสดุมีอิทธิพลโดยตรงต่อ-การสูญเสียโหลด (การสูญเสียแกนกลาง) ประสิทธิภาพ และการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ

เหล็กซิลิกอนเชิงเกรน- (GOSS)ยังคงเป็นวัสดุหลักที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าแรงดันปานกลาง มีความสามารถในการซึมผ่านของแม่เหล็กสูงและการสูญเสียกระแสไหลวนต่ำ GOSS ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมให้มีการวางแนวเกรนที่ต้องการ โดยปรับโดเมนแม่เหล็กให้สอดคล้องกับทิศทางของฟลักซ์แม่เหล็ก เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุด

โลหะผสมอสัณฐานได้กลายเป็นทางเลือกสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่าย-ที่ประหยัดพลังงาน วัสดุเหล่านี้ให้การสูญเสียธาตุเหล็กต่ำมาก-เป็นพิเศษ-โดยปกติจะต่ำกว่าเหล็กซิลิกอนทั่วไปถึง 70% ถึง 80% -แต่มีต้นทุนวัสดุที่สูงกว่า มีความน่าสนใจเป็นพิเศษสำหรับหม้อแปลงที่ทำงานที่โหลดต่ำเป็นระยะเวลานาน

โลหะผสมแม่เหล็กอ่อนนาโนคริสตัลไลน์แสดงคุณสมบัติทางแม่เหล็กที่ดีเยี่ยมที่ความถี่สูง และใช้เป็นหลักในหม้อแปลงอิเล็กทรอนิกส์หรือ-วัตถุประสงค์พิเศษ แทนที่จะเป็นหน่วยกระจาย 50/60 Hz ทั่วไป

Grain-oriented silicon steel (GOSS) core
แกนเหล็กซิลิกอนเชิงเกรน- (GOSS)
Amorphous metal alloys core
แกนโลหะผสมอสัณฐาน
laminated cores and sheel core

3.2 โครงสร้างหลัก

หม้อแปลงไฟฟ้าแรงปานกลางส่วนใหญ่ใช้แกนเคลือบสร้างจากแผ่นเหล็กซิลิกอนบาง ๆ วางซ้อนกัน การเคลือบแกนกลางจะช่วยลดการสูญเสียกระแสไหลวนให้เหลือน้อยที่สุดโดยการขัดขวางเส้นทางที่กระแสหมุนเวียนอาจไหลผ่านแกนกลาง โดยทั่วไปการเคลือบจะเคลือบด้วยสารเคลือบเงาฉนวนเพื่อลดการสูญเสียเพิ่มเติม

สำหรับการใช้งานที่มีความแม่นยำสูง-แกนวงแหวน(รูปวงแหวน-) อาจถูกนำมาใช้ สิ่งเหล่านี้มีการกระจายสนามแม่เหล็กที่สม่ำเสมอและมีฟลักซ์การรั่วไหลน้อยที่สุด แต่มีราคาแพงกว่าในการผลิตและโดยทั่วไปจะจำกัดให้ใช้เฉพาะหม้อแปลงขนาดเล็กเท่านั้น

3.3 ขดลวด

 

ทองแดงเป็นวัสดุขดลวดที่ต้องการสำหรับหม้อแปลงประสิทธิภาพสูง- เนื่องจากมีค่าการนำไฟฟ้าที่ดีเยี่ยมและการสูญเสียความต้านทานต่ำ บางครั้งอลูมิเนียมก็ใช้เป็นทางเลือกที่มีต้นทุนต่ำกว่า- แต่มีการนำไฟฟ้าและความแข็งแรงเชิงกลด้อยกว่าเล็กน้อย สำหรับการใช้งานที่มีกระแสไฟฟ้าสูง- ขดลวดฟอยล์จะให้การกระจายความร้อนได้ดีกว่าและค่าความจุของการหมุนระหว่าง-ต่ำกว่าขดลวดทั่วไป

winding material

 


 

4. ทำความเข้าใจกับการจัดอันดับของหม้อแปลงไฟฟ้า

 

การเลือกหม้อแปลงที่เหมาะสมเริ่มต้นด้วยการทำความเข้าใจพิกัดพื้นฐานของมัน

4.1 พิกัดแรงดันไฟฟ้า

หม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าขนาดกลางทุกตัวมีพิกัดแรงดันไฟฟ้าวิกฤตสองระดับ: แรงดันไฟฟ้าหลัก (ด้านอินพุต) และแรงดันไฟฟ้ารอง (ด้านเอาต์พุต) ตัวอย่างเช่น หม้อแปลงไฟฟ้าที่มีพิกัด 13.8 kV / 480 V จะรับ 13.8 kV ที่ด้านหลักและส่ง 480 V ที่ด้านรอง

หม้อแปลงยังมีระดับแรงกระตุ้นพื้นฐาน (BIL) ซึ่งแสดงถึงแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ฉนวนสามารถทนได้ในระหว่างฟ้าผ่าหรือไฟกระชาก สำหรับหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าขนาดกลาง ระดับ BIL มีตั้งแต่ 60 kV ถึง 150 kV หรือสูงกว่า ขึ้นอยู่กับระดับแรงดันไฟฟ้าและการใช้งาน

อัตรากระแสไฟ 4.2 kVA

อัตรา kVA (กิโลโวลต์-แอมแปร์) ของหม้อแปลงบ่งบอกถึงความจุไฟฟ้าที่ชัดเจนของหม้อแปลง-ว่าหม้อแปลงสามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าได้เท่าใดโดยไม่เกิดความร้อนสูงเกินไป ขนาด kVA ของหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าปานกลางสามเฟส-มาตรฐานประกอบด้วย:30, 45, 75, 112.5, 150, 225, 300, 500, 750, 1,000, 1,500, 2,000 และ 2,500 kVA.

การเลือกพิกัด kVA ที่ถูกต้องถือเป็นสิ่งสำคัญ หม้อแปลงที่มีขนาดเล็กเกินไปจะเกิดความร้อนมากเกินไป ส่งผลให้อายุการใช้งานของฉนวนลดลง และอาจทำให้เกิดความเสียหายก่อนเวลาอันควรได้ หม้อแปลงขนาดใหญ่จะเพิ่มต้นทุนเริ่มต้นและอาจทำงานไม่มีประสิทธิภาพที่โหลดเบา เนื่องจากมีการสูญเสียแกนกลางโดยไม่คำนึงถึงโหลด

4.3 อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและชั้นฉนวน

หม้อแปลงไฟฟ้าจะแสดงรายการด้วยพิกัดอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น-โดยทั่วไปคือ 80 องศา 115 องศา หรือ 150 องศา -ซึ่งบ่งชี้ว่าอุณหภูมิของหม้อแปลงจะเพิ่มขึ้นเหนืออุณหภูมิโดยรอบเมื่อโหลดเต็มจำนวนเท่าใด หม้อแปลงที่มีความสูง 80 องศาจะเย็นกว่าหม้อแปลงที่มีพิกัดเพิ่มขึ้น 150 องศาอย่างมาก ซึ่งอาจส่งผลให้อายุการใช้งานของฉนวนยาวนานขึ้นและประสิทธิภาพดีขึ้น แต่ยังมีต้นทุนเริ่มต้นที่สูงกว่าด้วย

ชั้นฉนวน (Class A ที่ 105 องศา , Class B ที่ 130 องศา , Class F ที่ 155 องศา , Class H ที่ 180 องศา ) กำหนดอุณหภูมิการทำงานสูงสุดที่วัสดุฉนวนสามารถทนได้โดยไม่มีการย่อยสลายอย่างมีนัยสำคัญ

 


 

5. การเชื่อมต่อที่คดเคี้ยวและกลุ่มเวกเตอร์

 

วิธีการเชื่อมต่อขดลวดของหม้อแปลงจะกำหนดประสิทธิภาพการทำงานกับโหลดที่ไม่สมดุล ฮาร์โมนิค และความผิดปกติของกราวด์

5.1 ประเภทการเชื่อมต่อพื้นฐาน

มีพื้นฐานอยู่สามประการการเชื่อมต่อที่คดเคี้ยวแผนการ:

การเชื่อมต่อแบบสตาร์ (ไวย์) (Y):ปลายด้านหนึ่งของขดลวดแต่ละเฟสเชื่อมต่อเข้าด้วยกันที่จุดร่วม (ที่เป็นกลาง) การเชื่อมต่อแบบดาวเป็นจุดที่เป็นกลางซึ่งสามารถต่อสายดินได้

การเชื่อมต่อแบบเดลต้า (D):เฟสเชื่อมต่อกันเป็นวงปิด โดยไม่มีจุดที่เป็นกลาง การเชื่อมต่อแบบเดลต้ามีความสมดุลโดยธรรมชาติและเป็นเส้นทางสำหรับกระแสลำดับ-เป็นศูนย์

การเชื่อมต่อซิกแซก (Z):การเชื่อมต่อพิเศษที่ใช้เป็นหลักสำหรับหม้อแปลงสายดินหรือหม้อแปลงไฟฟ้าที่มีพิกัดกำลังน้อยกว่า โดยทั่วไปการเชื่อมต่อซิกแซกจะใช้เฉพาะในด้านรองเท่านั้น

 

Delta connection (D)
การเชื่อมต่อเดลต้า (D)
Star (Wye) connection (Y)
การเชื่อมต่อแบบสตาร์ (ไวย์) (Y)
Zigzag connection (Z)
การเชื่อมต่อซิกแซก (Z)

5.2 สัญกรณ์กลุ่มเวกเตอร์

กลุ่มเวกเตอร์ของหม้อแปลงไฟฟ้าอธิบายการกำหนดค่าของขดลวดและความสัมพันธ์ของเฟสระหว่างแรงดันไฟฟ้าหลักและรอง สัญกรณ์เป็นไปตามรูปแบบมาตรฐาน:

ตัวอักษรตัวแรก (ตัวพิมพ์ใหญ่) บ่งบอกถึงการเชื่อมต่อของขดลวดปฐมภูมิ: D สำหรับเดลต้า, Y สำหรับสตาร์, Z สำหรับซิกแซก

ตัวอักษรตัวที่สอง (ตัวพิมพ์เล็ก) แสดงถึงการเชื่อมต่อของขดลวดทุติยภูมิ

เครื่องหมาย "n" แสดงว่าจุดที่เป็นกลางถูกนำออกมา

ตัวเลขนี้บ่งบอกถึงการกระจัดของเฟสในรูปแบบนาฬิกา- (คูณด้วย 30 องศาเพื่อให้ได้ระดับความล่าช้า)

5.3 การเปรียบเทียบ Dyn11 และ Yyn0

กลุ่มเวกเตอร์สองกลุ่มมีอิทธิพลเหนือแอปพลิเคชันการกระจาย:ไดน์11และหยิน0.

ไดน์11มีเดลต้า-เชื่อมต่อหลัก (D) และดาว-เชื่อมต่อรองด้วยความเป็นกลาง (yn) โดยมีการกระจัดเฟส 330 องศา (11 บนนาฬิกา) เดลต้าปฐมภูมิจัดให้มีเส้นทางหมุนเวียนสำหรับกระแสลำดับเป็นศูนย์- และฮาร์โมนิกสามเท่าของกับดัก (ที่ 3, 9 เป็นต้น) ป้องกันไม่ให้กระแสเหล่านั้นสะท้อนกลับเข้าไปในตารางจ่ายไฟ Dyn11 ยังจัดการกับโหลดที่ไม่สมดุลได้ดีเป็นพิเศษ ทำให้เป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับระบบกระจายสมัยใหม่ที่มีโหลดที่ไม่ใช่เชิงเส้น- เช่น คอมพิวเตอร์ ไฟ LED และไดรฟ์ความถี่แปรผัน

หยิน0มีดาว-เชื่อมต่อหลัก (Y) และดาว-เชื่อมต่อรองด้วยความเป็นกลาง (yn) โดยมีการกระจัดเฟสเป็นศูนย์ ดาวฤกษ์ปฐมภูมิไม่มีเส้นทางย้อนกลับสำหรับกระแสลำดับ-ที่เป็นศูนย์ ผลที่ตามมาคือฮาร์โมนิกสามเท่าสามารถปรากฏบนแรงดันไฟฟ้าหลัก และโหลดที่ไม่สมดุลอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่เป็นกลาง ซึ่งนำไปสู่ความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้าเฟส โดยทั่วไป Yyn0 จะจำกัดเฉพาะแอปพลิเคชันที่มีเนื้อหาฮาร์มอนิกน้อยที่สุดและโหลดที่สมดุล มีข้อจำกัดเพิ่มเติม: ในหม้อแปลง Yyn0 กระแสไฟในเส้นที่เป็นกลางจะต้องไม่เกิน 25% ของพิกัดกระแสไฟฟ้าของขดลวดทุติยภูมิ ในขณะที่ Dyn11 สามารถรองรับได้ถึง 75%

กล่าวโดยสรุป สำหรับการใช้งานสมัยใหม่ส่วนใหญ่-โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เกี่ยวข้องกับโหลดที่ไม่ใช่-เชิงเส้น ศูนย์ข้อมูล โรงงานอุตสาหกรรม หรือสิ่งอำนวยความสะดวกใดๆ ที่มี-โหลดเฟสเดียวที่สำคัญ-Dyn11 คือกลุ่มเวกเตอร์ที่ถูกเลือก

Dyn11
ไดน์11
YNyn0
YNyn0

 

6. คู่มือการเลือกขนาดและการเลือก

 

การกำหนดขนาดหม้อแปลงอย่างเหมาะสมเป็นหนึ่งในการตัดสินใจที่สำคัญที่สุดในการออกแบบระบบไฟฟ้า ข้อผิดพลาดในขั้นตอนนี้อาจนำไปสู่ความไร้ประสิทธิภาพหลายปีหรือความล้มเหลวก่อนวัยอันควร

6.1 ขั้นตอน-โดย-ขั้นตอนการกำหนดขนาด

ขั้นตอนที่ 1: คำนวณกำลังโหลดทั้งหมดรวบรวมรายการโหลดทั้งหมดที่เชื่อมต่อปลายน้ำของหม้อแปลง-มอเตอร์ ระบบแสงสว่าง HVAC อุปกรณ์สำนักงาน และเครื่องจักรในการผลิต

ขั้นตอนที่ 2: ใช้ปัจจัยพร้อมกันไม่ใช่ว่าโหลดทั้งหมดจะทำงานเต็มประสิทธิภาพพร้อมกัน ปัจจัยความหลากหลาย (โดยทั่วไปคือ 0.7 ถึง 0.9) อธิบายถึงความเป็นจริงนี้

ขั้นตอนที่ 3: พิจารณากระแสสตาร์ทมอเตอร์โหลดแบบเหนี่ยวนำ เช่น มอเตอร์จะดึงกระแสไฟทำงานปกติ 3 ถึง 7 เท่าในระหว่างการสตาร์ท หม้อแปลงต้องมีความจุเพียงพอที่จะรองรับกระแสไหลเข้าเหล่านี้โดยไม่มีแรงดันไฟฟ้าตกมากเกินไป

ขั้นตอนที่ 4: ใช้ระยะขอบความปลอดภัยเพิ่มกำลังการผลิตเพิ่มเติม 20% ถึง 30% เพื่อรองรับความผันผวนของโหลดและการขยายในอนาคต

ขั้นตอนที่ 5: คำนวณความจุของหม้อแปลงใช้สูตร:

ความจุของหม้อแปลง (kVA)=กำลังโหลดทั้งหมด (kW) ۞ ตัวประกอบกำลัง × อัตราความปลอดภัย

ปัจจัยด้านกำลังโดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 0.8 ถึง 0.95 สำหรับโหลดทางอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่

ขั้นตอนที่ 6: เลือกขนาดมาตรฐานถัดไปปัดเศษขึ้นเป็นพิกัด kVA มาตรฐานที่ใกล้ที่สุดจากรายการในส่วน 4.2

 

6.2 ข้อพิจารณาด้านสิ่งแวดล้อมและการใช้งาน

การคำนวณขนาดเป็นเพียงจุดเริ่มต้นเท่านั้น ปัจจัยอื่นๆ หลายประการจะส่งผลต่อการเลือกครั้งสุดท้ายของคุณ:

  • สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง:สำหรับการติดตั้งในอุณหภูมิแวดล้อมที่สูงขึ้นหรือระดับความสูงสูงกว่า 1,000 เมตร ให้ลดความจุที่กำหนดลง 5% ถึง 20% เนื่องจากประสิทธิภาพการทำความเย็นและฉนวนลดลง
  • เนื้อหาฮาร์มอนิก:ระบบที่มีโหลดที่ไม่ใช่เชิงเส้น-จำนวนมาก (ไดรฟ์ความถี่แปรผัน, ระบบ UPS, ไฟ LED, คอมพิวเตอร์) อาจต้องใช้หม้อแปลงที่มีการจัดอันดับปัจจัย K-เพื่อจัดการกับความร้อนฮาร์มอนิกโดยไม่ลดทอนลง
  • สภาพแวดล้อมการติดตั้ง:โดยทั่วไปแล้ว หม้อแปลงชนิดแห้ง-มักนิยมใช้สำหรับการติดตั้งภายในอาคารซึ่งคำนึงถึงความปลอดภัยจากอัคคีภัย -หน่วยแช่ของเหลวมีความคุ้มค่า-มากกว่าสำหรับการติดตั้งกลางแจ้งที่มีพื้นที่และการกักกันเพียงพอ
  • โหลดแรงกระแทก:สำหรับโหลด เช่น ช่างเชื่อมหรือคอมเพรสเซอร์ที่ต้องการกระแสไฟสูงอย่างกะทันหัน ให้เพิ่มกำลังการผลิต 10% ถึง 30%

 

6.3 มาตรฐานประสิทธิภาพและพลังงาน

ประสิทธิภาพการใช้พลังงานได้กลายเป็นข้อพิจารณาที่สำคัญมากขึ้นในการเลือกหม้อแปลง โดยได้แรงหนุนจากทั้งต้นทุนการดำเนินงานและข้อกำหนดด้านกฎระเบียบ

ในประเทศสหรัฐอเมริกากรมพลังงาน (DOE)กำหนดมาตรฐานประสิทธิภาพบังคับสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่าย ซึ่งมีผลตั้งแต่วันที่ 1 มกราคม 2016 ภายใต้ 10 CFR ส่วนที่ 431 มาตรฐานเหล่านี้ซึ่งใช้กับหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายใดๆ ที่ผลิตในหรือหลังวันที่ดังกล่าวและจำหน่ายในรัฐใดๆ ของสหรัฐอเมริกา จะขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพที่วัดได้ที่โหลด 35%-สะท้อนถึงการวิจัยที่แสดงให้เห็นว่าหม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายส่วนใหญ่ทำงานที่ประมาณ 35% ของกำลังการผลิตโดยเฉลี่ย

สำหรับการใช้งานที่ต้องการประสิทธิภาพสูงสุดเนม่า พรีเมี่ยมหม้อแปลงประสิทธิภาพมีการสูญเสียต่ำกว่าข้อกำหนด DOE 2016 ประมาณ 30% แม้ว่าค่าใช้จ่ายพรีเมียมเริ่มต้นอาจมีนัยสำคัญ แต่ระยะเวลาคืนทุนจากการสูญเสียพลังงานที่ลดลงมักจะน่าสนใจสำหรับหม้อแปลงที่โหลดอย่างต่อเนื่อง

 

6.4 อิมพีแดนซ์

ความต้านทานของหม้อแปลง(แสดงเป็นเปอร์เซ็นต์) กำหนดจำนวนหม้อแปลงที่จำกัดกระแสไฟฟ้าลัดและแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมที่เกิดขึ้นภายใต้โหลด หม้อแปลงไฟฟ้าระบบจำหน่ายมาตรฐานมักจะมีความต้านทานตั้งแต่ 2% ถึง 8% อิมพีแดนซ์ที่สูงขึ้นจะช่วยลดกระแสไฟลัดและปกป้องอุปกรณ์ดาวน์สตรีม แต่แรงดันไฟตกจะเพิ่มขึ้น

 


 

7. ข้อกำหนดในการติดตั้ง

 

การติดตั้งที่เหมาะสมมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความปลอดภัยของหม้อแปลง ประสิทธิภาพ และอายุการใช้งานที่ยาวนาน การติดตั้งที่ไม่เป็นไปตามข้อกำหนดของรหัสอาจทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไป อันตรายจากไฟฟ้า ความล้มเหลวในการตรวจสอบ และความรับผิดทางกฎหมายที่อาจเกิดขึ้น

7.1 การกวาดล้างและพื้นที่ทำงาน

National Electrical Code (NEC) กำหนดให้มีพื้นที่ทำงานที่เพียงพอรอบๆ อุปกรณ์ไฟฟ้าเพื่อให้การทำงาน การบำรุงรักษา และการตรวจสอบมีความพร้อมและปลอดภัย ข้อกำหนดที่สำคัญ ได้แก่ :

  • ความสูงของพื้นที่ทำงานที่ชัดเจนขั้นต่ำ:2.0 ม. (6.5 ฟุต)
  • ความกว้างของพื้นที่ทำงานที่ชัดเจนขั้นต่ำ:914 มม. (3 ฟุต)
  • ระยะห่างด้านหน้า:ด้านหน้าเปลือกหม้อแปลงอย่างน้อย 3 ฟุต (0.9 ม.) สำหรับการตรวจสอบและบำรุงรักษา
  • ระยะการระบายอากาศ:โดยทั่วไป 150 ถึง 300 มม. (6 ถึง 12 นิ้ว) รอบพื้นผิวที่มีการระบายอากาศสำหรับหม้อแปลงชนิดแห้ง- เพื่อให้การไหลเวียนของอากาศไม่มีสิ่งกีดขวาง

สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าแบบติดแผ่น- ข้อกำหนดระยะห่างเฉพาะจะขึ้นอยู่กับการติดตั้ง NEC ไม่ได้กำหนดระยะห่างด้านซ้าย ขวา และด้านหลังอย่างชัดเจนเสมอไป แต่ต้องปฏิบัติตามรหัสท้องถิ่นและคำแนะนำของผู้ผลิต ตัวอย่างเช่น FM Global ต้องการระยะห่าง 25 ฟุตระหว่างหม้อแปลงที่เติมน้ำมันแร่- แม้ว่าข้อกำหนดนี้จะลดลงเหลือศูนย์สำหรับหม้อแปลงที่ใช้ของเหลวที่ติดไฟได้น้อยกว่า-

7.2 การแยกช่อง

สำหรับการติดตั้งแรงดันไฟฟ้าปานกลาง ช่องแรงดันไฟฟ้าปานกลางและแรงดันไฟฟ้าต่ำจะต้องแยกออกจากกันด้วยแผงกั้นเหล็กที่ขยายความสูงและความลึกของช่องให้เต็ม ทั้งสองช่องจะต้องสร้างจากเหล็กแผ่นที่ตรงตามข้อกำหนด ANSI

7.3 การต่อสายดิน

การต่อลงดินอย่างเหมาะสมถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับความปลอดภัยและการปกป้องอุปกรณ์ โดยทั่วไปควรรักษาความต้านทานต่อสายดินไว้ที่น้อยกว่าหรือเท่ากับ 10 โอห์ม. หม้อแปลงไฟฟ้าที่เป็นกลาง (ถ้ามี) จะต้องต่อสายดินอย่างเหมาะสมตามการออกแบบระบบและรหัสที่เกี่ยวข้อง ข้อกำหนดด้านสายดินมีรายละเอียดอยู่ใน NEC Article 250

7.4 การป้องกันอัคคีภัย

สำหรับหม้อแปลงที่เติมน้ำมัน-ที่ติดตั้งในอาคารหรือใกล้กับอาคาร อาจจำเป็นต้องมีมาตรการป้องกันอัคคีภัย สิ่งเหล่านี้อาจรวมถึง:

  • กำแพงหรือเครื่องกั้นกันไฟ-
  • ระบบดับเพลิงอัตโนมัติ
  • กักเก็บน้ำมัน (อ่างกักเก็บน้ำมันหกหรือ-บ่อกักเก็บน้ำมัน)
  • ระบบระบายน้ำอัตโนมัติสำหรับการติดตั้งขนาดใหญ่

ชนิดของของไหลที่ใช้ในหม้อแปลงยังส่งผลต่อข้อกำหนดการป้องกันอัคคีภัยด้วย หม้อแปลงที่บรรจุของเหลวที่ติดไฟได้หรือย่อยสลายได้ทางชีวภาพน้อยกว่า-อาจผ่านเกณฑ์การลดระยะห่างและมาตรการป้องกันอัคคีภัยที่ง่ายขึ้น

 


 

8. ระบบป้องกัน

 

การปกป้องหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าขนาดกลางต้องอาศัยแนวทางการทำงานร่วมกันซึ่งแก้ไขข้อผิดพลาดภายในและการรบกวนของระบบภายนอก

8.1 การป้องกันกระแสเกิน

ข้อกำหนดของ NEC สำหรับการป้องกันกระแสเกินของหม้อแปลงขึ้นอยู่กับอิมพีแดนซ์ของหม้อแปลง สำหรับหม้อแปลงที่มีความต้านทาน 6% หรือน้อยกว่า NEC จำเป็นต้องมีการป้องกันทั้งหลักและรอง ฟิวส์หลักต้องไม่เกิน 300% ของกระแสโหลดหลักเต็ม- (FLA) และอุปกรณ์กระแสไฟเกินสำรองที่ 480 V จะต้องไม่เกิน 125% ของ FLA รอง

8.2 ฟิวส์กับเซอร์กิตเบรกเกอร์

ทางเลือกระหว่างฟิวส์และเซอร์กิตเบรกเกอร์สำหรับการป้องกันหม้อแปลงต้องแลกมาด้วย-:

Bayonet Fuse

ฟิวส์

 

ฟิวส์เรียบง่าย เชื่อถือได้ และ-คุ้มต้นทุน ฟิวส์จำกัดกระแสไฟฟ้าที่มีขนาดเหมาะสม-สามารถรับมือกับกระแสไฟลัดที่รุนแรง ซึ่งจำกัดทั้งขนาดและระยะเวลาของฟอลต์ และด้วยเหตุนี้จึงช่วยลดความเครียดจากความร้อนและไดนามิกบนหม้อแปลง สำหรับการใช้งานการกระจายมาตรฐาน การป้องกันฟิวส์มักเป็นทางเลือกที่ประหยัดที่สุด

เบรกเกอร์

 

เบรกเกอร์วงจรด้วยหม้อแปลงกระแสไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องและรีเลย์ป้องกันสามารถตัดกระแสไฟฟ้าลัดได้ทุกประเภท (โอเวอร์โหลดและข้อผิดพลาดของโลก) ตามเส้นโค้งการสะดุดที่ตั้งโปรแกรมได้ ความยืดหยุ่นนี้มาพร้อมกับต้นทุนที่สูงกว่า แต่ให้การประสานงานที่ดีขึ้นกับอุปกรณ์ป้องกันดาวน์สตรีม

circuit breaker

ในเครือข่ายการกระจายหลายแห่ง มีการใช้แนวทางผสมผสาน: ฟิวส์ที่ด้านหลักสำหรับการป้องกันไฟฟ้าลัดวงจร- รวมกับเบรกเกอร์หลักแรงดันไฟฟ้าต่ำ-ที่ให้การป้องกันโอเวอร์โหลด

 

Surge Arrester

8.3 การป้องกันไฟกระชาก

หม้อแปลงไฟฟ้าแรงดันปานกลางต้องเผชิญกับฟ้าผ่าและไฟกระชากซึ่งอาจทำให้ฉนวนแตกได้ ระดับแรงกระตุ้นพื้นฐาน (BIL) ของหม้อแปลงบ่งบอกถึงความสามารถในการทนต่อไฟกระชาก เพื่อป้องกันเพิ่มเติม ควรติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากที่ด้านหลักของหม้อแปลง การเลือก Arrester ที่เหมาะสมนั้นเกี่ยวข้องกับการจับคู่ระดับแรงดันไฟฟ้า ความสามารถในการดูดซับพลังงาน และลักษณะแรงดันไฟฟ้าจำหน่ายกับ BIL ของหม้อแปลงและสภาพแวดล้อมไฟกระชากที่คาดหวัง

 

8.4 รีเลย์ Buchholz (หม้อแปลงแช่น้ำมัน-)

 

สำหรับหม้อแปลงจุ่มน้ำมัน-ที่ติดตั้งถังสำรองน้ำมัน รีเลย์ Buchholz ให้การป้องกันที่สำคัญต่อข้อผิดพลาดภายใน รีเลย์นี้จะตรวจจับการสะสมของก๊าซ (บ่งชี้ถึงการพังทลายของฉนวนเล็กน้อยหรือความร้อนสูงเกินไป) และการเคลื่อนตัวของน้ำมันกะทันหัน (บ่งชี้ถึงความผิดปกติภายในที่สำคัญ) ทำให้เกิดสัญญาณเตือนหรือสัญญาณตัดการทำงานตามนั้น

gas relay

 


 

9. แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในการบำรุงรักษา

 

แม้แต่หม้อแปลงไฟฟ้าที่น่าเชื่อถือที่สุดก็ยังต้องมีการบำรุงรักษาเป็นประจำเพื่อให้มีอายุการใช้งานเต็มประสิทธิภาพ โปรแกรมการบำรุงรักษาที่ออกแบบอย่างดี-สามารถยืดอายุการใช้งานของหม้อแปลงจากปกติ 20–30 ปีเป็น 40 ปีหรือมากกว่านั้น

9.1 การบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์

การบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ใช้เครื่องมือวินิจฉัยเพื่อระบุปัญหาที่อาจเกิดขึ้นก่อนที่จะนำไปสู่ความล้มเหลว

  • การวิเคราะห์ก๊าซที่ละลายน้ำ (DGA):เครื่องมือที่ทรงพลังที่สุดสำหรับการประเมินสภาพของหม้อแปลงจุ่มน้ำมัน- ด้วยการวิเคราะห์ก๊าซที่ละลายในน้ำมันที่เป็นฉนวน-ช่างเทคนิค-ไฮโดรเจน มีเทน อะเซทิลีน เอทิลีน- สามารถตรวจพบปัญหาต่างๆ เช่น ความร้อนสูงเกินไป การอาร์ค และการพังทลายของฉนวน DGA ปกติจะแจ้งเตือนล่วงหน้าถึงข้อผิดพลาดที่กำลังพัฒนา และช่วยจัดลำดับความสำคัญของกิจกรรมการบำรุงรักษา
  • การถ่ายภาพความร้อนอินฟราเรด (การสแกน IR):การถ่ายภาพความร้อนจะตรวจจับฮอตสปอตที่บ่งบอกถึงการเชื่อมต่อที่หลวม ข้อต่อที่มีความต้านทานสูง- การโอเวอร์โหลด หรือฉนวนที่ล้มเหลว สำหรับหม้อแปลงชนิดช่อง- บางครั้ง IR สามารถตรวจจับความร้อนที่ผิดปกติของหน้าสัมผัสที่เสื่อมสภาพหรือการทำงานผิดปกติอื่นๆ ที่ทำให้อุณหภูมิสูงขึ้นบนพื้นผิวภายนอก
  • การตรวจสอบการคายประจุบางส่วน (PD):การปล่อยประจุบางส่วนเป็นตัวบ่งชี้เบื้องต้นของการเสื่อมสภาพของฉนวน การตรวจสอบ PD ใช้เซ็นเซอร์เพื่อตรวจจับการปล่อยประจุไฟฟ้าที่เกิดขึ้นภายในระบบฉนวนของหม้อแปลงไฟฟ้าก่อนที่จะลุกลามจนลุกลามจนเกิดความเสียหายเต็มรูปแบบ

9.2 การบำรุงรักษาเชิงป้องกัน

การบำรุงรักษาเชิงป้องกันเป็นไปตามกำหนดเวลาที่แน่นอนเพื่อจัดการกับการสึกหรอตามปกติ

  • การเก็บตัวอย่างและการทดสอบน้ำมันเป็นประจำ:การทดสอบแรงดันพังทลายจะวัดความแข็งแรงของฉนวนของน้ำมัน BDV ต่ำบ่งบอกถึงการปนเปื้อนหรือความชื้น ควรวัดปริมาณความชื้นโดยใช้การไตเตรทแบบ Karl Fischer และเก็บไว้ภายในขีดจำกัดที่ยอมรับได้
  • การตรวจสอบบูช:การตรวจสอบรอยแตก การสะสมของสิ่งสกปรก และความเสียหายด้วยสายตา การทดสอบความจุและแทนเดลต้าจะประเมินสภาพของฉนวนบุชชิ่ง
  • การบำรุงรักษาเครื่องเปลี่ยนแทป:สำหรับหม้อแปลงที่มี-ตัวเปลี่ยนแทปโหลด (OLTC) จะต้องตรวจสอบระดับน้ำมัน ตรวจสอบหน้าสัมผัสเพื่อหาคราบคาร์บอนและทำความสะอาด และเปลี่ยนน้ำมันหากมีสิ่งปนเปื้อน
  • การตรวจสอบความแน่นและการตรวจจับการรั่ว:การรั่วไหลของน้ำมันจะต้องได้รับการระบุและซ่อมแซมทันทีเพื่อรักษาความสมบูรณ์ของฉนวนและป้องกันการปนเปื้อนต่อสิ่งแวดล้อม

9.3 ความถี่ในการตรวจสอบ

แม้ว่าความถี่เฉพาะจะขึ้นอยู่กับวิกฤตของหม้อแปลงและสภาพแวดล้อมในการทำงาน หลักเกณฑ์ทั่วไป ได้แก่:

  • การตรวจด้วยสายตา:รายเดือนถึงรายไตรมาส เน้นระดับน้ำมัน การรั่ว เสียงผิดปกติ และสภาวะทั่วไป
  • เทอร์โมกราฟฟีอินฟราเรด:เป็นประจำทุกปีหรือบ่อยกว่านั้นสำหรับหม้อแปลงที่สำคัญ
  • การเก็บตัวอย่างน้ำมันและ DGA:เป็นประจำทุกปีสำหรับการติดตั้งมาตรฐาน ทุกครึ่ง-ต่อปีสำหรับหม้อแปลงวิกฤติหรือโหลดหนัก
  • การทดสอบทางไฟฟ้า (ความต้านทานของฉนวน, อัตราส่วนการหมุน, ความต้านทานของขดลวด):ทุก 2 ถึง 5 ปี
  • ยกเครื่องใหม่ทั้งหมด:ทุก ๆ 10 ถึง 15 ปีสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังขนาดใหญ่

 


 

10. การใช้งานทั่วไป

 

หม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าปานกลางรองรับการใช้งานที่หลากหลายอย่างน่าทึ่ง

10.1 สิ่งอำนวยความสะดวกทางอุตสาหกรรม

ในโรงงานผลิตและโรงงาน หม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าปานกลางจ่ายพลังงานให้กับมอเตอร์ เครื่องจักร และอุปกรณ์ขนาดใหญ่ที่ต้องการระดับแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นเพื่อประสิทธิภาพสูงสุด อุตสาหกรรมต่างๆ เช่น ยานยนต์ การแปรรูปทางเคมี เหมืองแร่ และการผลิตเหล็ก มักจะดำเนินการระบบจำหน่ายแรงดันไฟฟ้าปานกลางของตนเอง โดยหม้อแปลงจะลดแรงดันไฟฟ้าจากสาธารณูปโภคลงเป็นแรงดันไฟฟ้าในการกระจายของโรงงาน และหม้อแปลงเพิ่มเติมจะลดระดับลงไปสู่ระดับการใช้เครื่องจักร

10.2 อาคารพาณิชย์

อาคารสำนักงาน ห้างสรรพสินค้า โรงพยาบาล โรงแรม และสถานประกอบการเชิงพาณิชย์อื่นๆ ต้องใช้หม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าปานกลางสำหรับระบบแสงสว่าง HVAC ลิฟต์ และโหลดไฟฟ้าที่จำเป็นอื่นๆ อาคารพาณิชย์ขนาดใหญ่มักจะได้รับบริการหลักที่แรงดันไฟฟ้าปานกลาง (โดยทั่วไปคือ 13.8 kV หรือ 4.16 kV) โดยลดเหลือ 480 V เพื่อจำหน่ายทั่วทั้งอาคาร โดยมีหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าต่ำ-เพิ่มเติมที่รองรับโหลด 120/208 V

10.3 สถานีย่อยยูทิลิตี้

สาธารณูปโภคไฟฟ้าใช้หม้อแปลงไฟฟ้าแรงดันปานกลางในการลดแรงดันไฟฟ้าจากสายส่งลงสู่ระดับต่ำลงเหมาะสำหรับการจำหน่ายให้กับลูกค้าที่อยู่อาศัยและพาณิชยกรรม หม้อแปลงไฟฟ้าที่เป็นของยูทิลิตี้เหล่านี้-เป็นแกนหลักของระบบจำหน่าย

10.4 ระบบพลังงานทดแทน

ฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์และกังหันลมใช้หม้อแปลงไฟฟ้าแรงปานกลางเพื่อเชื่อมต่อไฟฟ้าที่ผลิตได้เข้ากับโครงข่ายไฟฟ้า เนื่องจากพลังงานทดแทนยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่อง ความต้องการหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าขนาดกลางที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการใช้งานเหล่านี้-รวมถึงการออกแบบที่รองรับการไหลของพลังงานแบบสองทิศทางและความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าในวงกว้าง-ได้เพิ่มขึ้นอย่างมาก

10.5 ศูนย์ข้อมูล

ศูนย์ข้อมูลเป็นหนึ่งในแอพพลิเคชั่นที่มีความต้องการมากที่สุดสำหรับหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าขนาดกลาง พวกเขาต้องการความน่าเชื่อถือที่สูงมาก (มักจะเป็น N+1 หรือ 2N redundancy) คุณภาพกำลังไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม และประสิทธิภาพสูงเนื่องจากการทำงานอย่างต่อเนื่อง ศูนย์ข้อมูลส่วนใหญ่ใช้บริการแรงดันไฟฟ้าปานกลาง (มักเป็น 13.8 kV หรือ 15 kV) ลดลงเหลือ 480 V โดยมีหม้อแปลงรองป้อนระบบ UPS และหน่วยจ่ายไฟ

10.6 สิ่งอำนวยความสะดวกด้านการดูแลสุขภาพ

โรงพยาบาลและสถานพยาบาลใช้หม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าปานกลางเพื่อจ่ายไฟให้กับแผงสวิตช์แรงดันไฟฟ้าต่ำ-หลายแผง โดยมีหม้อแปลงแยกสำหรับแยกสาขาที่สำคัญ สาขาด้านความปลอดภัยในชีวิต และสาขาไฟฟ้าปกติเพื่อให้แน่ใจว่าระบบที่จำเป็นยังคงทำงานได้ในสถานการณ์ความล้มเหลวใดๆ

 


 

11. ข้อควรระวังด้านความปลอดภัย

 

การทำงานกับหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าขนาดกลางจำเป็นต้องปฏิบัติตามระเบียบการด้านความปลอดภัยอย่างเข้มงวด อุปกรณ์เหล่านี้มีแรงดันไฟฟ้าสูงและก่อให้เกิดอันตรายทางไฟฟ้าที่สำคัญ:

  • เฉพาะบุคลากรที่มีคุณสมบัติเท่านั้นควรจัดการหรือทำงานกับหม้อแปลงไฟฟ้าแรงดันปานกลาง
  • งด-เติมพลังเสมอหม้อแปลงและตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์ก่อนที่จะเข้าใกล้
  • กราวด์หม้อแปลงหลังจากเลิก-เพิ่มพลังและก่อนทำงานใดๆ
  • รักษาระยะห่างในการเข้าใกล้ที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับระดับแรงดันไฟฟ้า
  • ใช้อุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคล (PPE) ที่เหมาะสมจัดอันดับสำหรับกระแสไฟลัดที่มีอยู่
  • ปฏิบัติตามขั้นตอนการล็อกเอาต์/แท็กเอาต์ (LOTO)ตามที่กำหนดโดยระเบียบ OSHA

 


 

12. การพิจารณาต้นทุน

 

ต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าขนาดกลางนั้นเกินกว่าราคาซื้อเริ่มแรก

ต้นทุนการจัดซื้อเบื้องต้นจะแตกต่างกันอย่างมากตามประเภท: หม้อแปลงชนิด-แบบแห้งมักจะมีราคาจ่ายล่วงหน้ามากกว่าหน่วยแบบจุ่มของเหลว-ที่มีพิกัดเดียวกัน ในขณะที่หน่วย-ประสิทธิภาพระดับพรีเมียมมีราคาสูงกว่าโมเดลประสิทธิภาพ-มาตรฐาน

ค่าติดตั้งรวมถึงการเตรียมสถานที่ แผ่นคอนกรีตหรือฐานราก การเชื่อมต่อไฟฟ้า การต่อสายดิน การป้องกันอัคคีภัย (หากจำเป็น) และการพิจารณาระยะห่างสำหรับการเข้าถึงในอนาคต

การสูญเสียพลังงานแสดงถึงต้นทุนการดำเนินงานต่อเนื่องที่สำคัญที่สุด ไม่มี-การสูญเสียโหลด (การสูญเสียหลัก) ตลอด 24 ชั่วโมงต่อวัน 365 วันต่อปี โดยไม่คำนึงถึงภาระงาน การสูญเสียโหลด (การสูญเสียทองแดง) จะแตกต่างกันไปตามกำลังสองของกระแสโหลด สำหรับหม้อแปลงที่ทำงานอย่างต่อเนื่องที่โหลดปานกลาง การสูญเสียพลังงานตลอดอายุการใช้งาน 30- ปีอาจสูงกว่าราคาซื้อเริ่มแรกอย่างมาก การลงทุนในหม้อแปลงประสิทธิภาพสูงที่มีการสูญเสียน้อยกว่ามักจะให้ผลตอบแทนทางการเงินที่น่าดึงดูด

ค่าบำรุงรักษาขึ้นอยู่กับประเภทของหม้อแปลง (ของเหลว-ที่แช่อยู่ต้องมีการทดสอบน้ำมันเป็นประจำ ประเภทแห้ง-ต้องการน้อยกว่า) ตำแหน่งการติดตั้ง และความสำคัญต่อการปฏิบัติงาน

ค่าใช้จ่ายในการกำจัดหรือรีไซเคิลเมื่อสิ้นสุด-อายุการใช้งาน-อาจมีความสำคัญสำหรับหม้อแปลงจุ่มน้ำมัน- โดยเฉพาะอย่างยิ่งหม้อแปลงที่มีน้ำมันปนเปื้อนหรือโพลีคลอริเนตไบฟีนิล (PCB) ในหน่วยรุ่นเก่า

 


 

บทสรุป

 

หม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าปานกลางเป็นเทคโนโลยีที่ยั่งยืน-มีอายุมากกว่าหนึ่งศตวรรษ แต่มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องเพื่อตอบสนองความต้องการใหม่ๆ ด้านประสิทธิภาพ ความน่าเชื่อถือ และประสิทธิภาพด้านสิ่งแวดล้อม สิ่งเหล่านี้คือการเชื่อมต่อระหว่าง-โครงข่ายส่งไฟฟ้าแรงสูงกับระบบไฟฟ้าแรงต่ำ-ที่ขับเคลื่อนโลกของเรา

การเลือก ติดตั้ง และบำรุงรักษาหม้อแปลงเหล่านี้เป็นการดำเนินการหลายสาขาวิชาที่ต้องใช้ความเข้าใจในหลักการทางไฟฟ้า รหัสความปลอดภัย ข้อควรพิจารณาทางกล และ-ข้อเสียทางเศรษฐกิจ หม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าปานกลาง-ที่เลือกสรรมาอย่างดี ติดตั้งอย่างเหมาะสม และบำรุงรักษาอย่างขยันขันแข็งจะให้บริการที่เชื่อถือได้นานหลายทศวรรษ อุปกรณ์ที่มีขนาดเล็กกว่าปกติ ถูกนำไปใช้อย่างไม่ถูกต้อง หรือถูกละเลยอาจกลายเป็นต้นตอของปัญหาถาวร ทำให้ต้นทุนด้านพลังงานสูงขึ้น ขัดขวางการปฏิบัติงาน และสร้างอันตรายด้านความปลอดภัย

ไม่ว่าคุณกำลังออกแบบสิ่งอำนวยความสะดวกใหม่ เปลี่ยนอุปกรณ์ที่เก่าแล้ว หรือเพียงแค่พยายามทำความเข้าใจหม้อแปลงในระบบที่มีอยู่ของคุณให้ดีขึ้น หลักการที่สรุปไว้ในคู่มือนี้จะให้กรอบการทำงานสำหรับการตัดสินใจที่ถูกต้อง ใส่ใจกับรายละเอียด-พิกัดแรงดันไฟฟ้า กลุ่มเวกเตอร์ ชั้นฉนวน ระยะห่าง กำหนดการบำรุงรักษา- และหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าขนาดกลางจะให้รางวัลแก่คุณด้วยบริการ-ที่เงียบ มีประสิทธิภาพ และระยะยาว

ส่งคำถาม