TRANSFORMATORY SN/NN

Transformatory w energetyce są wykorzystywane do obniżania napięcia lub podwyższania napięcia w sieciach energetycznych. Wyróżnia się w Polsce główne typy transformatorów energetycznych: 
- transformator blokowy (podwyższający napięcie wytwarzane przez generatory w elektrowniach do napięcia sieci przesyłowej, np. z 10kV/400kV lub z 11kV/220kV), 
- transformator sieciowy (sprzęgający sieci przesyłowe o różnych napięciach – zakres napięć 110kV÷400kV oraz transformujący napięcie sieci dosyłowej 110kV na napięcie średnie, np. 110/20kV), 
- transformator rozdzielczy (dopasowujący napięcie sieci rozdzielczej SN do napięcia odbiorników końcowych, np. o przekładni SN/nN 20/0,4kV lub SN/SN 20/6kV). 
- autotransformator (transformator regulowany o bardzo dużej sprawności z dzielonym uzwojeniem).
Konkretny typ transformatora jest dobierany stosownie do warunków, w jakich będzie on pracował, przewidywanych obciążeń, właściwości regulacyjnych i szeregu innych kryteriów.

W sieciach odbiorców posiadających własne transformatory zwykle są stosowane jednostki obniżające napięcie. Parametry tego typu urządzeń są podawane na tabliczce znamionowej – podstawowe dane transformatora to moc pozorna, częstotliwość, napięcie zwarcia, grupa połączeń, straty, masa, sprawność, napięcia i prądy uzwojenia pierwotnego oraz uzwojenia wtórnego.


Cel stosowania transformatorów SN/nN

Transformatory energetyczne SN/nN mają za zadanie przetwarzanie średniego napięcia na niskie napięcie przy tej samej częstotliwości oraz w uproszczeniu przy zachowaniu równowagi mocy wejściowych i wyjściowych. Ze względu na straty w transformatorach (straty jałowe i obciążeniowe) moc pobierana po stronie wtórnej (na wyjściu) zawsze będzie mniejsza, aniżeli po stronie pierwotnej (na wejściu).

Ekonomiczna eksploatacja transformatorów SN/nN

Odpowiednie dopasowanie mocy transformatorów do obciążeń decyduje o ekonomicznym wykorzystaniu urządzeń i właściwościach układu zasilania. Należy pamiętać, że jałowe straty mocy (na wytworzenia strumienia magnetycznego) są praktycznie stałe i nie zależą od obciążenia, natomiast straty obciążeniowe (związane z nagrzewaniem przewodów i ich opornością) - często nazywane stratami w miedzi rosną z kwadratem prądu Innymi słowy straty obciążeniowe są proporcjonalne do kwadratu wartości obciążenia transformatorów. Dla uściślenia należy dodać, że straty jałowe są niezmienne tylko przy założeniu stałego napięcia zasilania. Z kolei straty jałowe są proporcjonalne do kwadratu napięcia. Najczęściej ekonomiczny punkt pracy transformatorów energetycznych to 50-70% mocy znamionowej. Praca bliska jałowej również jest niekorzystna, bo transformatory pobierają znaczącą moc bierną.  
W ramach przeglądów i pomiarów obciążeń na stacjach warto poddać analizie stopień obciążenia transformatorów oraz w razie potrzeby zastanowić się nad wymianą jednostek na bardziej ekonomiczne.
Moc transformatorów energetycznych SN/nN jest podawana w kilo-volto-amperach [kVA] i jest to moc pozorna. W zależności od współczynnika mocy urządzeń można w prosty orientacyjny sposób wyliczyć możliwą do wydatkowania moc czynną – np. dla trafo 800kVA przy cos fi 0,8 urządzenie można obciążyć mocą 640kW. Generalnie należy jeszcze uwzględnić szereg czynników, w tym temp. otoczenia i charakter obciążeń (o tym mówi nam cos fi). Niekiedy transformatory zainstalowane w komorach silnie nagrzewają się od toczenia i musza pracować przy mniejszym nominalnym obciążeniu. Najczęściej podawana przez producentów transformatorów średnioroczna temp pracy dla obciążenia znamionowego wynosi 20 stopni Celsjusza, zatem jeżeli w komorze występuje wyższa temperatura łatwo domyśleć się, że nie można stacji trwale w pełni obciążyć. Oczywiście temat eksploatacji transformatorów względem warunków otoczenia i dopuszczalnego stopnia obciążenia lub przeciążenia wymaga głębszej analizy i jest to zagadnienie dość złożone. W praktyce przy niższych temperaturach niż znamionowe i przy wymuszonym chodzeniu możliwa jest praca transformatorów powyżej mocy znamionowej. Zainteresowanym tą tematyką klientom chętnie służymy radą.

Czynności wykonywane podczas przeglądu transformatorów SN/nN lub SN/SN
1. Dla transformatorów suchych
- pomiary rezystancji izolacji,
- pomiary rezystancji uzwojeń,
- pomiary temperatury uzwojeń i rdzenia,
- sprawdzenie działania zabezpieczeń temperaturowych i układów chłodzenia,
- pomiary przekładni i prądu magnesowania lub inne pomiary specjalistyczne sprzętem MEGGER TRAX (jeżeli jest taka potrzeba),
- czyszczenie kanałów chłodzących, przestrzeni między cewkami oraz części zewnętrznej transformatora sprężonym powietrzem,
- odkurzanie transformatora,
- czyszczenie specjalnym preparatem izolatorów oraz wg potrzeb cewek,
- czyszczenie styków elektrycznych i odtłuszczenie ich powierzchni (jeżeli jest taka potrzeba),
- dokręcenie wszystkich elementów stykowych kluczem dynamometrycznym,
- oględziny stanu cewek, pakietu rdzenia, stabilizatorów, usztywniaczy, czujników (sprawdzamy czy elementy nie są luźne, skorodowane i czy nie uległy uszkodzeniu lub deformacji).

Uproszczona budowa transformatora energetycznego suchego SN/nN  Opis elementów transformatora
1a - przyłącza strony górnej (SN)
1b - przyłącza strony dolnej (nN)
2 - połączenia cewek SN transformatora (skojarzenie uzwojeń)
3 - wyprowadzenia odczepów uzwojeń SN (służące regulacji napięcia)
4 - wentylatory nadmuchowe
5 - czujniki temperatury w cewkach faz
6 - czujnik temperatury rdzenia
7 - rdzeń
8 - stabilizatory i  uchwyty uzwojeń
9 -kanaliki pomiędzy warstwami uzwojeń DN służące do chłodzenia uzwojeń
10 - belka wraz z podwoziem i kołami
11 - cewki uzwojeń: a) dolnego napięcia, b) górnego napięcia
12 - separatory usztywniające uzwojenia

2. Dla transformatorów olejowych
-        pomiary rezystancji izolacji,
-        pomiary współczynnika absorbcji,
-        pomiary i regulację przerwy iskiernikowej (stosownie do napięć pracy),
-        pomiary i badanie oleju transformatorowego,
-        pomiary rezystancji uzwojeń (zalecane na każdym odczepie),
-        pomiary temperatury uzwojeń i rdzenia,
-        sprawdzenie i w razie potrzeby wymiana silikażelu (osuszacza) w transformatorach z konserwatorem,
-        sprawdzenie poziomu oleju w kadzi oraz konserwatorze (zbiorniku wyrównawczym oleju) - jeżeli występuje,
-        sprawdzenie wskazań olejowskazu,
-        sprawdzenie działania zabezpieczeń transformatorowych, np. DGPT2, przekaźnika Buchholza,
-        pomiary przekładni i prądu magnesowania lub inne pomiary specjalistyczne sprzętem MEGGER TRAX (jeżeli jest taka potrzeba),
-        czyszczenie kadzi transformatora i żeberek sprężonym powietrzem,
-        odkurzanie transformatora,
-        czyszczenie styków elektrycznych i odtłuszczenie ich powierzchni (jeżeli jest taka potrzeba),
-        dokręcenie wszystkich elementów stykowych kluczem dynamometrycznym,
-        dokręcenie śrub płyty górnej kadzi,
-        oględziny zewnętrzne.

Uwaga: w transformatorach hermetycznych i nierozhermetyzowanych badań oleju nie wykonuje się, chyba, że producent zaleca jego wykonanie, np. co 10lat.

Uproszczona budowa transformatora energetycznego olejowego SN/nN
Opis elementów transformatora
1 - przyłącza strony górnej (SN)
2 - przyłącza strony dolnej (nN) z zamontowanymi na trafo zaciskami szynowymi typu TOGA -„chorągiewki„
3 - pokrywa górna kadzi
4 - radiatory
5 - termometr
6 - przekaźnik Buchholza
7 - konserwator oleju
8 - wskaźnik poziomu oleju
9 - odwilżacz z silikażelem
10 - przełacznik zaczepów (niewidoczny na zdjęciu)

W ramach przeglądów wskazane są również pomiary rezystancji uziemienia ochronnego i roboczego.
Dodatkowo przy przeglądach transformatorów czyścimy sprężonym powietrzem i odkurzamy drzwi oraz komorę transformatorową. Wyniki pomiarów oraz raport z przeglądu jest przekazywany po zakończeniu usługi.

Dlaczego przeglądy transformatorów energetycznych są ważne?
Sprawna praca transformatorów zależy od ich prawidłowego użytkowania, regularnej konserwacji oraz właściwego doboru na etapie projektowym. Należy mieć na uwadze także ewentualne przygotowanie transformatora do pracy z wyższymi harmonicznymi, obciążeniami nieliniowymi lub szybkozmiennymi. W wielu przypadkach urządzenia zaprojektowane kilkadziesiąt lat temu i w dodatku do innych aplikacji nie pracują prawidłowo w aktualnych realiach, np. przegrzewają się. W trakcie przeglądów w/w aspekty również powinny być uwzględniane.
Gdy stwierdzony zostanie zły stan techniczny stacji transformatorowej oferujemy szybkie i sprawne usunięcie wszelkich usterek wraz z ewentualnym podstawieniem mobilnego źródła zasilania na czas naprawy. 
Naprawy transformatorów mogą się odbyć w trybie pilnym, gdy wada jest poważna i skutkuje brakiem możliwości załączenia zasilania. Oferujemy także wymianę starych, niesprawnych transformatorów na nowoczesne, energooszczędne jednostki o dużo wyższej sprawności.