Grupy wektorowe transformatorów mocy. Jak czytać oznaczenia i dobrać właściwe połączenie?

Czas czytania: 8 minut

Gwiazda, trójkąt i liczba godzinowa nie są wyłącznie symbolami na tabliczce znamionowej.

Decydują o przesunięciu fazowym, dostępności punktu neutralnego, przepływie składowej zerowej oraz możliwości pracy równoległej transformatorów.

Niektóre informacje na tabliczce znamionowej transformatora można przeczytać i od razu zrozumieć. Moc znamionowa określa zdolność urządzenia do przenoszenia obciążenia.

Napięcia znamionowe pokazują, z jakimi poziomami sieci transformator może współpracować, a częstotliwość nie pozostawia zbyt wiele miejsca na interpretację.

A potem pojawia się zapis w rodzaju Dyn11.

Cztery znaki, które dla doświadczonego projektanta są skrótem całej historii elektrycznej transformatora. Informują o sposobie połączenia uzwojeń, obecności wyprowadzonego punktu neutralnego i przesunięciu fazowym pomiędzy stronami urządzenia.

Dla osoby, która widzi takie oznaczenie pierwszy raz, Dyn11 może wyglądać jak hasło do szafy sterowniczej. W rzeczywistości jest to wyjątkowo uporządkowany język. Trzeba tylko poznać jego gramatykę.

Najważniejsza zasada brzmi: grupa wektorowa nie jest dodatkiem do konstrukcji transformatora. Jest jednym z parametrów określających, jak transformator zachowa się w konkretnej sieci.

Artykuł jest przeznaczony dla projektantów, wykonawców, automatyków, pracowników utrzymania ruchu, inwestorów oraz osób odpowiedzialnych za dobór transformatorów. Po lekturze łatwiej będzie odczytać oznaczenia przedstawione na grafice, porównać najczęściej spotykane układy i zauważyć, dlaczego dwa transformatory o tej samej mocy oraz przekładni nie zawsze mogą pracować równolegle.

W kolejnych częściach wyjaśniamy:

• czym jest grupa wektorowa transformatora,
• jak czytać oznaczenia literowe,
• jak działa zapis zegarowy,
• czym różnią się Yy0, Dd0, Yd1, Dy1, Yd5, Dy5, Yy6, Dd6, Yd11 i Dy11,
• dlaczego Dyn11 jest często stosowana w sieciach dystrybucyjnych,
• jak grupa połączeń wpływa na punkt neutralny, harmoniczne i zabezpieczenia,
• co należy sprawdzić przed połączeniem transformatorów do pracy równoległej.

Pisaliśmy już o tym na naszym blogu, jednak warto odświeżyć ten temat, ponieważ regularnie powraca w pytaniach klientów i studentów elektroinżynierii. Szczegółowe omówienie można znaleźć w artykule: Dyn5 vs Dyn11 vs Yzn: jak wybrać połączenie uzwojeń transformatora w praktyce

Omawialiśmy to zagadnienie też tutaj w temacie: 5 mitów o połączeniach transformatorów, które mogą Cię zaskoczyć, zachęcamy do rownoległego zapoznania się z tymi treściami

 

Czym jest grupa wektorowa transformatora?

W transformatorze trójfazowym znajdują się trzy uzwojenia fazowe po stronie wyższego napięcia i trzy po stronie niższego napięcia. Każdy zestaw można połączyć na kilka sposobów. Najczęściej stosuje się połączenie w gwiazdę lub trójkąt. W rozwiązaniach specjalnych występuje również zygzak.

Sposób wykonania tych połączeń wpływa między innymi na:

• relację fazową pomiędzy napięciami obu stron,
• możliwość wyprowadzenia punktu neutralnego,
• zachowanie prądów składowej zerowej,
• drogę dla harmonicznych rzędu trzeciego i ich wielokrotności,
• reakcję transformatora na niesymetryczne obciążenie,
• koordynację zabezpieczeń,
• możliwość współpracy z innymi transformatorami.

Grupa wektorowa jest więc oznaczeniem opisującym połączenia uzwojeń oraz ich względne przesunięcie fazowe.

Norma IEC 60076 dotycząca transformatorów mocy określa zasady oznaczania połączeń.

Dzięki ujednoliconemu zapisowi projektant w Polsce, Niemczech czy Hiszpanii może odczytać Dyn11 w taki sam sposób. Sama nazwa nie zastępuje jednak pełnych danych projektowych. Pokazuje istotną część zachowania transformatora, ale nie podaje jego przekładni, impedancji zwarcia, sposobu uziemienia ani nastaw zabezpieczeń.

Grupa jest mapą połączeń, nie kompletnym projektem sieci.

Jak czytać oznaczenie grupy wektorowej?

Najłatwiej rozłożyć zapis na części.

W oznaczeniu Dyn11:

• D oznacza połączenie uzwojenia wyższego napięcia w trójkąt,
• y oznacza połączenie uzwojenia niższego napięcia w gwiazdę,
• n informuje, że punkt neutralny strony niższego napięcia został wyprowadzony,
• 11 określa względne przesunięcie fazowe napięć za pomocą zapisu zegarowego.

Wielkość liter ma znaczenie. Wielkimi literami zapisuje się sposób połączenia uzwojenia wyższego napięcia, a małymi sposób połączenia uzwojenia niższego napięcia.

Najczęściej spotykane symbole to:

• Y lub y - Połączenie w gwiazdę
• D lub d - Połączenie w trójkąt
• Z lub z - Połączenie w zygzak
• N lub n - Wyprowadzony punkt neutralny
• Liczba od 0 do 11 - Przesunięcie fazowe zapisane w notacji zegarowej

Jeżeli w oznaczeniu brakuje litery n, nie należy automatycznie zakładać, że punkt neutralny jest dostępny na zaciskach. Uzwojenie może być połączone w gwiazdę wewnątrz transformatora, ale jego punkt gwiazdowy nie musi zostać wyprowadzony na zewnątrz.

Ta niewielka litera potrafi mieć bardzo praktyczne konsekwencje.

W sieci niskiego napięcia przewód neutralny może być potrzebny do zasilania odbiorników jednofazowych, realizacji układu uziemienia oraz prawidłowego działania ochrony przeciwporażeniowej i zabezpieczeń ziemnozwarciowych.

 

Schematy typowych grup połączeniowych transformatorów SN

 

Jak czytać grafikę przedstawiającą typowe grupy?

Załączona ilustracja zestawia dziesięć grup:

Yy0, Dd0, Yd1, Dy1, Yd5, Dy5, Yy6, Dd6, Yd11, Dy11. Każdy wiersz pokazuje trzy poziomy informacji.

Pierwszy to oznaczenie literowe i godzinowe. Drugi przedstawia diagram wskazowy, czyli wzajemne położenie wektorów napięcia. Trzeci pokazuje fizyczny sposób połączenia końców uzwojeń.

Warto czytać te elementy razem. Same litery informują o topologii. Sam zegar informuje o przesunięciu. Dopiero schemat połączeń pokazuje, jak uzyskano określoną relację poprzez właściwe łączenie początków i końców cewek.

Nie należy odtwarzać połączeń zacisków wyłącznie na podstawie podobieństwa rysunku znalezionego w internecie. Oznaczenia zacisków i sposób wyprowadzenia uzwojeń trzeba każdorazowo zweryfikować w dokumentacji konkretnego transformatora oraz pomiarami odbiorczymi.

Grafika jest świetną mapą. Nie zastępuje instrukcji producenta.

 

Dlaczego do oznaczenia używa się zegara?

Metoda zegarowa pozwala zapisać względne przesunięcie fazowe napięć w prosty sposób.

Wektor napięcia strony wyższego napięcia przyjmuje się jako położony na godzinie 12. Wektor napięcia strony niższego napięcia może wskazywać jedną z dwunastu pozycji tarczy zegara.

Każda godzina odpowiada kątowi 30 stopni:

• 0 0 stopni
• 1 30 stopni
• 5 150 stopni
• 6 180 stopni
• 11 330 stopni, czyli przesunięcie równoważne 30 stopniom w przeciwnym kierunku

Dlatego Yy0 oznacza, że odpowiednie napięcia obu stron są zgodne fazowo.

Yy6 oznacza przesunięcie o 180 stopni.

W grupie Dyn11 napięcie strony niższego napięcia znajduje się na pozycji godziny 11 względem wektora odniesienia strony wyższego napięcia. W standardowej interpretacji oznacza to wyprzedzenie o 30 stopni. W Dyn1 strona niższego napięcia jest przesunięta o 30 stopni w drugim kierunku.

W praktyce określenia „wyprzedza" i „opóźnia się" bywają źródłem pomyłek, ponieważ zależą od przyjętego kierunku porównania. Najbezpieczniej podawać pełne oznaczenie grupy oraz korzystać z diagramu wskazowego producenta. Jedna liczba i jeden wykres są bardziej użyteczne niż kilka minut sporu o słownictwo.

 

Dlaczego gwiazda i trójkąt zachowują się inaczej?

W połączeniu w gwiazdę końce trzech uzwojeń fazowych łączą się we wspólnym punkcie. Jest to punkt gwiazdowy, który może zostać wyprowadzony jako przewód neutralny.

Dla symetrycznego układu zależności napięć i prądów są następujące:

napięcie przewodowe jest równe napięciu fazowemu pomnożonemu przez pierwiastek z trzech,
prąd przewodowy jest równy prądowi fazowemu.

Każde uzwojenie fazowe jest więc poddane napięciu niższemu od napięcia międzyprzewodowego. To może być korzystne konstrukcyjnie po stronie wysokiego napięcia, ponieważ wpływa na wymagany poziom izolacji uzwojenia.

W połączeniu w trójkąt uzwojenia tworzą zamkniętą pętlę.

W tym układzie:

• napięcie przewodowe jest równe napięciu fazowemu,
• prąd przewodowy jest większy od prądu fazowego o współczynnik równy pierwiastkowi z trzech.

Zamknięty trójkąt zapewnia drogę dla niektórych prądów harmonicznych oraz składowych, które mogą krążyć wewnątrz uzwojenia bez bezpośredniego pojawiania się w przewodach liniowych po drugiej stronie. Ma to znaczenie dla kształtu napięcia, zachowania podczas niesymetrii oraz propagacji składowej zerowej.

Nie oznacza to, że trójkąt „usuwa wszystkie harmoniczne". Takie sformułowanie byłoby zdecydowanie zbyt wygodne. Wpływ połączenia zależy od rodzaju harmonicznej, budowy rdzenia, sposobu uziemienia i impedancji całego układu.

 

Yy0. Gwiazda po obu stronach bez przesunięcia

W grupie Yy0 oba uzwojenia są połączone w gwiazdę, a przesunięcie fazowe wynosi 0 stopni.

Zaletą jest możliwość uzyskania punktu neutralnego po obu stronach, jeżeli producent przewidział jego wyprowadzenie. Połączenie może być również korzystne pod względem izolacji uzwojeń pracujących przy wysokim napięciu.

Samo połączenie gwiazda gwiazda wymaga jednak szczególnej uwagi przy ocenie składowej zerowej, harmonicznych trzeciego rzędu i pracy z niesymetrycznym obciążeniem. Zachowanie zależy od sposobu uziemienia punktów neutralnych, konstrukcji rdzenia oraz ewentualnego zastosowania uzwojenia dodatkowego połączonego w trójkąt.

Yy0 nie jest więc układem „dobrym" albo „złym". Może być właściwy w konkretnym systemie, ale wymaga sprawdzenia warunków sieciowych zamiast wyboru wyłącznie na podstawie prostoty symbolu.

 

Dd0. Trójkąt po obu stronach bez przesunięcia

Dd0 oznacza połączenie obu uzwojeń w trójkąt i brak przesunięcia fazowego.

Taki transformator nie zapewnia naturalnego punktu neutralnego. Jeżeli sieć go potrzebuje, konieczne jest zastosowanie dodatkowego rozwiązania, na przykład transformatora uziemiającego.

Połączenie trójkąt trójkąt może dobrze znosić pewne niesymetrie, a zamknięte uzwojenia zapewniają drogę dla prądów harmonicznych rzędu trzeciego. Jednocześnie sposób połączenia izoluje składową zerową pomiędzy stronami, co należy uwzględnić podczas projektowania zabezpieczeń ziemnozwarciowych.

Dd0 może znaleźć zastosowanie w układach przemysłowych, w których odbiory są przede wszystkim trójfazowe i nie ma potrzeby wyprowadzania przewodu neutralnego.

 

Yd1 i Yd11. Gwiazda po stronie wyższego napięcia, trójkąt po niższej

W grupach Yd uzwojenie wyższego napięcia jest połączone w gwiazdę, a uzwojenie niższego napięcia w trójkąt.

Liczba 1 albo 11 wskazuje kierunek przesunięcia fazowego o 30 stopni. Konstrukcja pozwala wykorzystać zalety gwiazdy po stronie wyższego napięcia, gdzie napięcie przypadające na pojedyncze uzwojenie fazowe jest niższe od napięcia przewodowego.

Strona trójkątna nie udostępnia jednak przewodu neutralnego. Rozwiązanie pasuje zatem do sieci i odbiorów trójprzewodowych. Może być stosowane w przesyle, przemyśle, przy zasilaniu dużych silników lub jako element bardziej rozbudowanego systemu transformacji.

Dobór pomiędzy Yd1 i Yd11 nie jest kwestią estetyki oznaczenia. Musi wynikać z wymaganego przesunięcia fazowego i zgodności z pozostałymi transformatorami w systemie.

 

Dy1 i Dy11. Trójkąt po stronie wyższego napięcia, gwiazda po niższej

Dy jest jednym z najbardziej rozpoznawalnych układów w dystrybucji energii.

Uzwojenie wyższego napięcia jest połączone w trójkąt. Uzwojenie niższego napięcia jest połączone w gwiazdę, dzięki czemu można wyprowadzić punkt neutralny. Jeżeli punkt ten jest dostępny na zacisku, w oznaczeniu pojawia się litera n, jak w Dyn11.

Takie rozwiązanie pozwala zasilać zarówno odbiorniki trójfazowe, jak i jednofazowe. Jest to szczególnie użyteczne w sieciach niskiego napięcia, w których obciążenie poszczególnych faz nie zawsze jest idealnie symetryczne.

Trójkąt po stronie wyższego napięcia stanowi zamkniętą drogę dla harmonicznych trzeciego rzędu. Ogranicza również bezpośrednie przenoszenie składowej zerowej pomiędzy stronami. Dokładne zachowanie podczas zwarć doziemnych nadal zależy od uziemienia punktu neutralnego oraz impedancji systemu.

Dyn11 jest często stosowana w transformatorach dystrybucyjnych SN/nn. Nie znaczy to jednak, że powinna być domyślnie wpisywana do każdego projektu. Wymagania operatora sieci, istniejąca infrastruktura, charakter odbiorów, układ zabezpieczeń i planowana praca równoległa mają pierwszeństwo przed popularnością rozwiązania.

 

Yd5 i Dy5. Przesunięcie o 150 stopni

Liczba 5 odpowiada przesunięciu o 150 stopni względem wektora odniesienia.

Grupy Yd5 oraz Dy5 mają takie same rodzaje połączeń jak odpowiednio Yd1 i Dy1, ale inną relację fazową pomiędzy napięciami stron. To wystarczająca różnica, aby uniemożliwić bezpośrednie połączenie transformatorów po stronie wspólnych szyn, jeżeli ich napięcia wtórne nie są zgodne fazowo.

Na schemacie dwa transformatory mogą wyglądać niemal identycznie. Mogą mieć tę samą moc, przekładnię i częstotliwość. Jeżeli jednak ich wektory napięć wskazują inne pozycje zegara, po zamknięciu łącznika nie zobaczymy uprzejmego podziału obciążenia. Pojawi się różnica napięć wymuszająca prąd wyrównawczy, który może osiągnąć niebezpieczną wartość.

To właśnie moment, w którym mała cyfra na tabliczce znamionowej przestaje być drobnym drukiem.

 

Yy6 i Dd6. Przesunięcie o 180 stopni

W grupach Yy6 i Dd6 sposób połączenia uzwojeń po obu stronach jest taki sam, ale polaryzacja powoduje przesunięcie napięć o 180 stopni.

Yy6 łączy gwiazdę z gwiazdą. Dd6 łączy trójkąt z trójkątem. W obu przypadkach wektor strony niższego napięcia znajduje się na godzinie 6 względem wektora odniesienia.

Transformator grupy Yy6 nie może być traktowany jako równoważny Yy0 tylko dlatego, że po obu stronach widzimy literę Y. Analogicznie Dd6 nie jest tym samym co Dd0.

Odwrócona relacja fazowa ma znaczenie przy synchronizacji, pomiarach, zabezpieczeniach różnicowych i pracy równoległej. Układ zabezpieczenia musi uwzględniać grupę wektorową, aby prawidłowo porównać prądy po obu stronach transformatora. Nowoczesne przekaźniki cyfrowe mogą realizować odpowiednią kompensację programowo, ale najpierw trzeba wprowadzić do nich prawidłowe dane.

Automatyka jest szybka. Niestety równie szybko wykorzystuje błędną konfigurację.

 

Dlaczego Dyn11 jest tak często spotykana?

Popularność Dyn11 w transformatorach dystrybucyjnych wynika z połączenia kilku użytecznych cech.

Po stronie średniego napięcia trójkąt:

• zapewnia zamkniętą drogę dla harmonicznych potrójnych,
• ogranicza bezpośrednie przechodzenie składowej zerowej pomiędzy stronami,
• dobrze współpracuje z typowymi strukturami sieci dystrybucyjnej.

Po stronie niskiego napięcia gwiazda z wyprowadzonym punktem neutralnym:

• umożliwia utworzenie układu trójfazowego czteroprzewodowego,
• pozwala zasilać odbiorniki międzyfazowe i jednofazowe,
• zapewnia punkt potrzebny do realizacji odpowiedniego układu uziemienia,
• ułatwia ochronę i detekcję zwarć doziemnych po stronie nn.

Do tego dochodzi przesunięcie godzinowe 11, które jest powszechnie przyjęte w wielu sieciach dystrybucyjnych. Standardyzacja upraszcza rozbudowę stacji, dobór urządzeń rezerwowych i planowanie współpracy transformatorów.

Najważniejsze jest jednak ostatnie zdanie: rozwiązanie powinno być zgodne z konkretną siecią. Popularność nie jest parametrem technicznym.

 

To dlaczego w Polsce częściej spotykamy Dyn5 niż Dyn11?

Dyn11 jest popularna w wielu krajach, jednak w polskich sieciach dystrybucyjnych znacznie częściej spotyka się grupę Dyn5. Nie wynika to z tego, że Dyn5 ma lepsze właściwości dotyczące harmonicznych, składowej zerowej czy dostępności punktu neutralnego. Pod tym względem obie grupy oferują te same podstawowe korzyści połączenia trójkąt po stronie SN oraz gwiazda z wyprowadzonym punktem neutralnym po stronie nn.

Różnica dotyczy wzajemnego przesunięcia fazowego napięć. W Dyn5 wektor napięcia strony nn znajduje się na pozycji godziny 5, co odpowiada przesunięciu o 150 stopni względem strony SN. W Dyn11 zajmuje pozycję godziny 11, odpowiadającą 330 stopniom. Pomiędzy tymi grupami występuje więc różnica 180 stopni.

 

Dlaczego zatem w Polsce dominuje Dyn5?

Główną przyczyną jest wieloletnia standaryzacja krajowych sieci dystrybucyjnych.

Grupa ta została przyjęta przez operatorów, znalazła się w ich wymaganiach technicznych i przez lata stała się częścią istniejącej infrastruktury. Aktualne standardy TAURON Dystrybucja wymagają Dyn5 dla transformatorów o mocy od 250 do 1000 kVA, a dla jednostek od 40 do 160 kVA dopuszczają Dyn5 lub Yzn5. Dyn5 pojawia się również w dokumentacji technicznej ENEA Operator oraz w wymaganiach ENERGA Operator, a także PGE.

W praktyce działa tu efekt zgodności systemowej.

Skoro w sieci pracują już tysiące jednostek Dyn5, kolejne transformatory dobiera się tak, aby pasowały do istniejącego układu fazowego, zabezpieczeń, dokumentacji oraz planowanej pracy równoległej. Wybór Dyn11 tylko dlatego, że jest popularna za granicą, mógłby utrudnić wymianę urządzenia lub uniemożliwić bezpośrednią współpracę z transformatorem Dyn5.

Krótko mówiąc, Dyn11 jest rozwiązaniem popularnym globalnie, ale w Polsce rządzi Dyn5, ponieważ została wcześniej przyjęta jako standard i konsekwentnie wpisana w krajową infrastrukturę.

Nie jest elektrycznie „lepsza". Jest po prostu zgodna z systemem, który już mamy.

A w elektroenergetyce kompatybilność zwykle wygrywa z modą ;-)

 

Grupa wektorowa a harmoniczne i odbiorniki nieliniowe

Współczesna sieć zasila coraz więcej urządzeń energoelektronicznych. Falowniki, prostowniki, zasilacze impulsowe, ładowarki pojazdów elektrycznych i przekształtniki mogą pobierać prąd odkształcony.

W układzie trójfazowym harmoniczne rzędu trzeciego oraz ich nieparzyste wielokrotności są zgodne fazowo w trzech fazach. Nazywa się je często harmonicznymi potrójnymi. W przewodzie neutralnym mogą się sumować zamiast wzajemnie redukować.

Uzwojenie połączone w trójkąt zapewnia zamkniętą drogę dla odpowiednich składowych prądu. Pomaga to ustabilizować przebiegi i ograniczyć przenoszenie części zaburzeń na drugą stronę. Nie rozwiązuje jednak wszystkich problemów jakości energii.

Przy dużym udziale odbiorników nieliniowych należy analizować między innymi:

• widmo harmonicznych prądu,
• obciążenie przewodu neutralnego,
• dodatkowe straty w uzwojeniach i elementach konstrukcyjnych,
• nagrzewanie transformatora,
• współczynnik mocy,
• rezonanse z bateriami kondensatorów,
• wymagania dotyczące ekranowania i filtracji.

Grupa wektorowa jest jednym z narzędzi tej układanki. Nie pełni funkcji uniwersalnego filtra.

 

Czy transformatory o różnych grupach mogą pracować równolegle?

Podstawowym warunkiem pracy równoległej jest zgodność napięć po stronie wspólnych szyn. W praktyce najbezpieczniej dobierać transformatory o tej samej grupie wektorowej.

Sama zgodność grupy również nie wystarcza. Należy sprawdzić:

• jednakową kolejność faz,
• zgodną polaryzację,
• odpowiednią przekładnię napięciową,
• zgodne położenia przełączników zaczepów,
• zbliżone napięcia zwarcia,
• właściwy stosunek reaktancji do rezystancji,
• dopuszczalny podział obciążenia wynikający z mocy urządzeń,
• sposób uziemienia punktów neutralnych,
• poziomy prądów zwarciowych,
• konfigurację zabezpieczeń.

Jeżeli przekładnie nie są zgodne, nawet bez zewnętrznego obciążenia mogą popłynąć prądy wyrównawcze. Jeżeli impedancje zwarcia znacząco się różnią, transformatory nie podzielą obciążenia proporcjonalnie do swoich mocy. Jeden może osiągnąć dopuszczalny prąd wcześniej, podczas gdy drugi nadal będzie miał zapas.

Istnieją techniczne możliwości dopasowania wybranych grup poprzez zmianę kolejności faz lub odpowiednie przeprowadzenie połączeń. Nie wolno jednak przyjmować takiej możliwości bez analizy diagramów wskazowych, dokumentacji producenta i warunków konkretnej instalacji.

Praca równoległa nie jest odpowiednim miejscem na interpretowanie oznaczeń „mniej więcej".

Grupa wektorowa a zabezpieczenie różnicowe

Zabezpieczenie różnicowe porównuje prądy wpływające do chronionej strefy z prądami z niej wypływającymi. Transformator zmienia nie tylko wartość prądu zgodnie z przekładnią, ale może również zmieniać jego fazę.

Jeśli transformator ma grupę Dyn11, prądy mierzone po obu stronach nie mogą zostać bezpośrednio porównane bez kompensacji przekładni i przesunięcia fazowego.

W starszych układach kompensację realizowano przez odpowiednie połączenia przekładników prądowych. W cyfrowych zabezpieczeniach transformatorowych jest ona najczęściej wykonywana matematycznie. Przekaźnik musi jednak otrzymać poprawną informację o:

• grupie wektorowej,
• przekładniach przekładników prądowych,
• prądach znamionowych transformatora,
• sposobie uziemienia,
• eliminacji lub uwzględnianiu składowej zerowej.

Błędnie wybrana grupa w konfiguracji przekaźnika może zmniejszyć czułość zabezpieczenia albo spowodować niepożądane zadziałanie przy normalnym obciążeniu.

To dobry przykład, dlaczego oznaczenie z tabliczki powinno pojawić się nie tylko w dokumentacji transformatora, ale również w projekcie wtórnym, nastawach zabezpieczeń i procedurach odbiorowych.

 

Jak dobrać grupę wektorową do transformatora mocy?

Dobór warto rozpocząć od sieci, a nie od katalogu urządzeń.

Najpierw należy ustalić:

• jakie poziomy napięcia ma połączyć transformator,
• czy po którejś stronie potrzebny jest punkt neutralny,
• jak będzie uziemiony system,
• czy występują odbiorniki jednofazowe,
• jaki jest poziom niesymetrii obciążenia,
• czy w systemie pracują znaczące źródła harmonicznych,
• czy transformator ma współpracować równolegle z istniejącą jednostką,
• jakie przesunięcie fazowe obowiązuje w danym węźle,
• jakie wymagania stawia operator sieci,
• jak skonfigurowane są zabezpieczenia i układy pomiarowe,
• czy przewiduje się przyszłą rozbudowę stacji.

Dopiero odpowiedzi na te pytania pozwalają ocenić, czy właściwa będzie Dyn11, YNd1, Yy0, Dd0 czy rozwiązanie z uzwojeniem trzecim lub zygzakowym.

Dla transformatora blokowego elektrowni priorytety będą inne niż dla transformatora dystrybucyjnego SN/nn. Jeszcze inaczej wygląda dobór jednostki współpracującej z przekształtnikami, farmą fotowoltaiczną, magazynem energii lub dużym napędem przemysłowym.

Nazwa urządzenia może być taka sama. Warunki elektryczne już niekoniecznie.

 

Małe oznaczenie, konkretne znaczenie

Grupa wektorowa opisuje sposób, w jaki transformator łączy dwa systemy napięciowe. Informuje o połączeniu uzwojeń, dostępności punktu neutralnego oraz przesunięciu fazowym napięć.

Yy0 oznacza układ gwiazda gwiazda bez przesunięcia fazowego, a Dd0 układ trójkąt trójkąt.

Grupy 1 i 11 wprowadzają przesunięcie o 30 stopni w przeciwnych kierunkach.

Grupa 5 odpowiada 150 stopniom, natomiast grupa 6 przesunięciu o 180 stopni.

W wielu krajach popularnym rozwiązaniem jest Dyn11, ale w polskich sieciach dystrybucyjnych częściej spotykamy Dyn5. Wybór grupy nie powinien wynikać z przyzwyczajenia. Musi uwzględniać parametry sieci, sposób uziemienia, charakter obciążeń, zabezpieczenia oraz możliwość pracy równoległej.

Jeżeli właśnie dobierasz urządzenie do swojej inwestycji, zobacz ofertę transformatorów Energeks.

A jeśli liczy się czas realizacji, sprawdź również transformatory dostępne od ręki.

Po więcej technicznych konkretów, nowych publikacji i rozmów z ludźmi, którzy naprawdę lubią energetykę, zapraszamy do naszej społeczności Energeks na LinkedIn.

Dziękujemy za wspólnie spędzony czas. Do zobaczenia przy kolejnym temacie.

 

Źródła:

IEC 60076-1:2011, Power transformers, Part 1: General

Electrical Engineering Portal, Three phase transformer connections and vector groups

Schneider Electric: Medium Voltage technical guide - Basics for MV designaccording to IEC and IEEE standards