Kui inimesed räägivad tänapäevastest elektrisüsteemidest, ei pööra trafod tavaliselt väljaspool elektritööstust erilist tähelepanu. Kuid ausalt öeldes teevad nad kulisside taga tohutult palju raskusi. Nende hulgas on 220 kV õli-kolme-faasilise topelt{5}}mähisega trafo, millel on sisse-koormuse kraani vahetamise (OLTC) võimalus, üks võrgu tõelisi tööhobuseid.
Neid trafosid kasutatakse peamiselt pinge tõstmiseks või vähendamiseks ülekande- ja jaotusvõrgu erinevate osade vahel. Paljudel juhtudel vähendavad need 220 kV ülekandepinget madalamale tasemele, näiteks 132 kV, 66 kV, 33 kV või isegi 11 kV piirkondlikuks tarnimiseks ja tööstuslikuks kasutamiseks.
Eriti väärtuslikuks teeb need OLTC-süsteem. Selle asemel, et pinge reguleerimiseks trafot välja lülitada, saavad operaatorid kraani asendit muuta, kui trafo on endiselt pinge all ja kannab koormust. See võib tunduda väikese funktsioonina, kuid reaalses-võrgustiku töös on sellel tohutu erinevus.
Miks õli{0}}sukeldud trafosid endiselt laialdaselt kasutatakse?
Isegi kui turule tuleb uusi tehnoloogiaid, jäävad õli{0}}kastetrafod paljude kommunaalettevõtete eelistatud valikuks. Põhjus on üsna arusaadav: need töötavad hästi, kestavad kaua ja saavad usaldusväärselt hakkama tõsiste võimsustasemetega.
Isolatsiooniõlil on korraga kaks olulist eesmärki. Esiteks tagab see sisemiste komponentide vahel elektriisolatsiooni. Teiseks eemaldab see töötamise ajal mähiste ja südamiku poolt tekitatud soojuse. Ilma korraliku jahutuseta kuumeneksid trafod suure koormuse tingimustes väga kiiresti üle.
Enamik suuri 220 kV seadmeid kasutavad jahutusmeetodeid, nagu ONAN (Oil Natural Air Natural) või ONAF (Oil Natural Air Forced). Suurema võimsusega-paigaldiste puhul võib soojuse hajumise parandamiseks kasutada ka sundõli tsirkulatsioonisüsteeme.
Trafo südamik ise on tavaliselt valmistatud terasest{0}}orienteeritud räniterasest, mis aitab vähendada energiakadusid. Tavaliselt kasutatakse vaskmähiseid, kuna need pakuvad suurepärast juhtivust ja soojust. Kommunaalettevõtted hoolivad siin palju efektiivsusest, sest isegi väike kadude vähendamine võib trafo eluea jooksul oluliselt säästa energiat.
Ja need üksused on ehitatud kestma. Nõuetekohase hoolduse korral töötavad paljud ilma suuremate probleemideta 30 aastat või kauem.
Edastusvõrkude põhiosa
Ülekandesüsteemides toimivad 220kV trafod pingetasemete vahelise ühenduspunktina. Elektrijaamades toodetud elekter läbib sageli pikki vahemaid väga kõrge pingega, et minimeerida ülekandekadusid. Enne võimsuse lokaalset jaotamist tuleb pinget järk-järgult vähendada.
Seal tulevad need trafod sisse.
Näiteks võib alajaam saada voolu 400 kV või 500 kV juures ja alandada 220 kV-ni. Teine trafo vähendab seda piirkondlike jaotusvõrkude jaoks veelgi.
Pinge reguleerimine muutub sellistes olukordades eriti oluliseks, kuna ülekandekoormused muutuvad pidevalt. Tippnõudluse perioodidel võib pinge pikkades liinides märkimisväärselt langeda. Teisest küljest on kergelt koormatud süsteemides mõnikord probleeme pinge tõusuga.
OLTC aitab seda kõike automaatselt tasakaalustada. Reguleerides trafo pöörete suhet reaalajas, hoiab süsteem pingetasemeid vastuvõetavates piirides ilma toiteallikat katkestamata.
Lihtsamalt öeldes "peen{0}}häälestatakse" trafo kulisside taga pidevalt võrku.
Linnade ja linnaenergia nõudluse toetamine
Linnaalajaamad on veel üks oluline rakendusvaldkond.
Suured linnad tarbivad iga päev tohutul hulgal elektrit ja nõudlusmustrid võivad üsna kiiresti muutuda. Konditsioneerikoormus-, ärihooned, transpordisüsteemid ja tarbimine elamutes põhjustavad kõikumisi kogu päeva jooksul.
Tüüpiline linnaalajaam võib kasutada mitut paralleelselt töötavat 220/66kV või 220/33kV trafot. Nende OLTC-süsteemid töötavad koos, et säilitada alltarbijate jaoks stabiilne pinge.
Kui pinge langeb liiga madalale, kannatab seadme jõudlus. Kui see tõuseb liiga kõrgele, võivad tundlikud seadmed kahjustuda. Ilmselgelt pole kumbki olukord ideaalne.
Rahvarohketes suurlinnapiirkondades, kus maad on piiratud, kombineerivad kommunaalteenused sageli need trafod GIS-süsteemidega (Gas Insulated Switchgear), et vähendada alajaama jalajälge. See on kompaktsem paigutus ja töötab hästi tihedas linnakeskkonnas.
Taastuvenergia integreerimine
Taastuvenergia projektid on muutnud elektrisüsteemide toimimist ja trafod mängivad nüüd veelgi suuremat rolli kui varem.
Suured tuulepargid ja päikesejaamad toodavad tavaliselt elektrit keskpinge tasemel, näiteks 33 kV või 66 kV. Enne voolu tõhusat ülekandevõrku sisenemist tuleb see tõsta 220 kV-ni.
Kuid taastuvenergia tootmine ei ole täiesti stabiilne. Tuule kiirus muutub. Pilvkate mõjutab päikeseenergia väljundit. Vooluvool võib päeva jooksul kõikuda, mõnikord väga kiiresti.
See varieeruvus tekitab võrguoperaatoritele pingeprobleeme.
OLTC{0}}varustatud trafod aitavad neid kõikumisi tasandada, reguleerides automaatselt pinget võrgu ühenduspunktis. Projektides, mis hõlmavad akuenergia salvestamise süsteeme, toetavad trafod ka kahesuunalist energiavoogu, mis muutub kaasaegsetes nutivõrkudes üha olulisemaks.
Ausalt, ilma täiustatud trafo reguleerimiseta oleks suurte taastuvenergia koguste integreerimine palju raskem.
Tööstuslikud rakendused
Ka rasketööstused sõltuvad suuresti 220kV trafodest.
Terasetehased, kaevandustööd, naftakeemiatehased ja suured tootmiskohad tarbivad tohutul hulgal elektrienergiat. Paljud neist rajatistest kasutavad oma spetsiaalseid alajaamu, mis on otse kõrgepingevõrku ühendatud.
Tööstuslikud koormused võivad olla väga nõudlikud. Suured mootorid, kaarahjud ja muutuva kiirusega{1}}ajamid tekitavad sageli ootamatuid pingelangusi ja koormuse kõikumisi. Tundlikud tootmisseadmed ei reageeri hästi ebastabiilsetele toitetingimustele.
Seetõttu on pinge reguleerimine tööstuskeskkonnas nii oluline.
OLTC trafod aitavad stabiliseerida varustust muutuvate koormustingimuste korral, vähendades seadmete väljalülitumise ja tootmiskatkestuste ohtu. Pidevates-töötlevates tööstusharudes võib isegi lühike katkestus põhjustada suuri rahalisi kaotusi, seega on usaldusväärsus ülimalt oluline.
Hooldus ja edasine arendus
Kuigi need trafod on äärmiselt töökindlad, vajavad nad siiski regulaarset hooldust. Kommunaalteenused jälgivad regulaarselt õli seisukorda, mähise temperatuuri, niiskusesisaldust ja lahustunud gaase, et võimalikke probleeme varakult tuvastada.
Kaasaegsed jälgimissüsteemid võimaldavad nüüd{0}}andurite ja digitaaldiagnostika abil seisukorda reaalajas hinnata. Selle asemel, et loota ainult plaanilistele ülevaatustele, saavad operaatorid ennustada probleeme enne rikete tekkimist.
Tulevikku vaadates areneb trafotehnoloogia edasi. Tootjad täiustavad põhimaterjale, arendavad keskkonnasõbralikke isolatsioonivedelikke ja lisavad nutikaid jälgimisvõimalusi. Digitaalsed alajaamad ja võrguautomaatika sunnivad trafosid intelligentsemate ja ühendatud varade suunas.
Sellegipoolest jääb põhiülesanne samaks.
220 kV õli-kolme-faasilise topelt-mähisega OLTC-trafo on jätkuvalt tänapäevase elektritaristu üks põhikomponente. Ükskõik, kas tegemist on ülekandevõrkude toetamisega, linnade toitega, taastuvate energiaallikate integreerimisega või rasketööstuse tarnimisega, need trafod hoiavad vaikselt elektrit liikumas, kus seda vaja on-päevast päeva, aastast aastasse.
