변압기 입찰에 참여한 엔지니어들은 외관에 대한 두 입찰을 비교하는 것이 얼마나 다른 품질(코어 강철 등급, 권선 설계, 클램핑 및 절연)인지에 대해 어떻게 느끼는지 증언할 것입니다. 델타-와이 변압기 연결은 수행된 작업의 일부일 뿐입니다. 또한 중요한 것은 그것이 어떻게 구성되는가입니다. 현재 문서는 코어 및 권선 배치, 부싱 배열, 탭 체인저, 냉각 시스템 및 탱크 설계와 같은 델타-와이 변압기의 모든 구성 특징을 설명하여 제출된 입찰에 대한 통찰력을 제공합니다.
이 질문에 대한 답변은 다음과 같습니다. 델타-와이 변압기는 고전압 델타 연결 코일 3개와 저전압 와이 연결 코일 3개로 구성되어 있으며, 이는 결정 방향 실리콘 강철로 된 적층 코어 주위에 동심으로 배열되어 있습니다. 변압기에는 또한 하나의 저전압 중성점, 세 개의 고전압 부싱, 네 개의 저전압 단자, 오프 회로/부하 탭 체인저 및 냉각 시스템(유형은 ONAN/ONAF를 사용하는 오일형 및 AN/AF를 사용하는 건식형)이 포함됩니다. 구조의 가장 좋은 특징은 절단된 코어 조인트의 단단한 클램핑, 단락 힘에 대한 권선 지지의 축 방향 및 방사 방향 크기, 요구 전압 등급의 BIL(낙뢰 임펄스 전압)로 평가된 절연 및 진공 건조 공정입니다.
구조 개요
델타-와이 변압기는 두 부분으로 구성되어 있습니다: 활성 부분과 외함 부분. 활성 부분은 세 개의 리임 변압기 코어(더 큰 전력 응용을 위해 다섯 개의 리임 변압기가 필요할 수 있음)로 구성된 코어-권선 조립체로 만들어지며, 델타에 연결된 세 개의 고전압 권선과 와이에 연결된 세 개의 저전압 권선, 탭 체인저 및 리드 절연이 포함됩니다. 외함은 냉각 라디에이터 또는 핀, 부싱, 오일 보존 시스템 및 보호 장치가 있는 탱크(오일 침지 변압기의 경우)로 만들어지거나 단단한 변압기의 경우 단자와 함께 통풍이 잘 되는 하우징으로 만들어집니다. 오일 침지 변압기에서는 활성 부분이 진공 건조되고 미네랄 오일에 담가져 절연 및 냉각 기능을 수행합니다. 건식 변압기에서는 권선이 에폭시로 진공 주입되어 오일 시스템의 사용을 완전히 제거합니다. 델타 및 와이 연결은 변압기 내에서 이루어지며 외부에서는 세 개의 고전압 부싱과 중성이 있는 세 개의 저전압 단자 또는 네 개의 저전압 단자만이 저전압 측에서 보입니다.
| 구성 요소 | 일반적인 구조 | 기능 |
|---|---|---|
| 코어 | GOES 적층, 절단 조인트, 단계적 단면 | 저손실 플럭스 경로 |
| 저전압 권선(와이) | 구리, 나선형 또는 층 권선, 내부 위치 | 저전압 전류를 운반하고 중성을 제공합니다. |
| 고전압 권선(델타) | 구리, 층 또는 디스크 권선, 외부 위치 | 선 전압을 운반하고 델타 루프를 형성합니다. |
| 절연 장벽 | 셀룰로오스 종이 / 에폭시, BIL에 맞게 크기 조정 | 유전 내전압 |
| 탭 체인저 | 오프 회로 ±2×2.5%, 또는 OLTC | 전압 비율 조정 |
| 탱크 / 인클로저 | 용접 강철, 밀봉 또는 보존기(오일); 통풍이 잘 되는 하우징(건식) | 보호, 냉각, 오일 보존 |
코어: 강철 등급, 조인트 및 클램핑
전력 손실 및 소음 발생에 있어 가장 큰 요인은 코어의 품질입니다. 현대의 코어는 27ZH95 또는 23ZH85와 같은 등급의 결정 방향 실리콘 강철(GOES)로 만들어지거나 더 나은 효율성을 위해 비정질 금속으로 만들어집니다. 등급은 사용되는 강철의 종류를 나타내며, 강철의 두께와 손실 효율성을 나타냅니다. 숫자가 낮을수록 1킬로그램당 손실이 적다는 의미입니다. 시트는 가장자리를 따라 비스듬히 절단되어 손실과 코너에서 발생하는 전류의 정도를 줄입니다. 시트는 또한 권선 중에 차지하는 면적을 최소화하기 위해 원형 모양을 닮도록 조립되어야 합니다. 마지막 단계는 코어가 올바른 방식으로 고정되었는지 확인하는 것입니다. 코어가 너무 느슨하면 진동을 발생시킬 수 있고, 너무 조이면 절연체가 손상될 수 있습니다.
권선: 델타 및 와이 배열
권선은 각 리브에 동심 패턴으로 배치됩니다: LV 권선은 코어에 가장 가까이 위치하고, HV 권선은 전압 클래스에 따라 축 방향 및 방사 방향의 절연 장벽과 함께 외부에 배치됩니다. 중성 및 와이 연결로 구성된 LV 권선은 일반적으로 구리(또는 저비용 모델의 경우 알루미늄)로 된 나선형 또는 층 권선 형태이며, HV 권선은 구리로 된 층 권선 또는 디스크 권선 형태로 위치합니다. 델타 연결은 HV 권선을 서로 연결하기 위해 만들어집니다. 루프는 제3 고조파 및 제로 순서 전류의 전류 경로입니다. 와이 연결은 LV 권선의 세 끝을 중성 단자에 연결된 공통 중성점과 연결합니다. 권선에 사용되는 재료는 중요합니다. 구리는 동일한 단면적의 알루미늄에 비해 저항이 적고 단기 단락 강도가 더 우수하지만, 활성 부분에서 10%에서 20% 더 비쌉니다.
절연 시스템 및 BIL
절연은 장치가 스위칭 서지, 전력 주파수 전압 및 낙뢰 충격을 견딜 수 있도록 합니다. 오일 절연 장치는 도체 주위에 감싸진 셀룰로오스 종이를 장벽으로 사용하며, 미네랄 오일에 담가져 있습니다. 반면, 건식 장치는 에폭시 침투 유리 또는 운모로 만들어진 절연 재료를 사용합니다. 절연의 주요 매개변수는 BIL(기본 절연 수준)이라고 하며, 이는 기계가 제대로 작동하는 데 필요한 최대 임펄스 전압을 나타냅니다. BIL은 전압 클래스에 따라 다릅니다: 12 kV 작동을 위해 정격된 장치의 BIL은 95 kV와 같으며, 24 kV 정격 시스템은 125-170 kV 이상의 BIL이 필요하고, 36 kV 정격 시스템의 BIL은 170 kV에서 250 kV 사이일 수 있습니다. LV와 HV 권선 사이의 거리, 부싱의 크리피지 거리 및 코일의 가장자리에서의 절연은 BIL 요구 사항을 충족합니다. 그러나 열악한 절연 간격으로 제작된 장치는 정기 테스트를 통과할 수 있지만 임펄스 테스트에서 실패할 수 있으므로, IEC 60076-3에 설명된 유전체 테스트에는 지정된 절연 수준을 견딜 수 있는 모든 장치에 대한 임펄스 테스트가 포함됩니다.
| HV 시스템 전압 | 일반적인 BIL 요구 사항 | 일반적인 전력 주파수 테스트 |
|---|---|---|
| 12 kV 클래스 | 95 kV | 28 kV |
| 5 kV 클래스 | 125 kV | 38 kV |
| 24 kV 클래스 | 125–170 kV | 50 kV |
| 36 kV 클래스 | 170–250 kV | 70 kV |
| 52 kV 클래스 | 250–325 kV | 95 kV |
탱크, 부싱 및 단자
오일 침지 탱크는 금속 용기로, 용접된 보존 요소와 액체 수준 표시기가 장착되어 있거나 가스 쿠션이 있는 밀폐형입니다. 탱크에는 고전압 부싱, 저전압 부싱, 탭 체인저, 오일 온도 표시기, 압력 해제 밸브, 배수 및 샘플링 밸브가 있습니다. 다트 모양의 골판지 벽, 추가 냉각 라디에이터 및 핀 플레이트가 오일을 냉각하는 데 사용됩니다. 탱크의 적절한 구조는 중요한 이음새를 전부 용접해야 합니다. 탱크는 샌드블라스트 처리 후 좋은 보호 코팅으로 도장해야 합니다. 마지막으로, 탱크는 내부 압력에 대한 테스트를 통해 밀폐성을 확인해야 합니다.
탭 체인저: 오프 서킷 및 온 로드
탭 체인저는 네트워크의 전압 변동을 처리하기 위해 변압기의 변환 비율을 변경합니다. 대부분의 배급 델타-와이 변압기는 +/-2 x 2.5% 탭이 있는 오프 서킷 탭 체인저가 장착되어 있으며, 변압기가 꺼져 있을 때만 작동할 수 있습니다. 이 장치는 다양한 위치의 명확한 표시가 있는 간단하고 신뢰할 수 있는 메커니즘입니다. 더 큰 변압기나 불안정한 네트워크에서 작동하는 변압기는 부하 하에서 탭을 변경하는 온 로드 탭 체인저(OLTC)가 장착되어 있으며, 이는 오일(오일 충전 장치의 경우) 내 아크 챔버를 통해 작동합니다. 이 메커니즘은 훨씬 더 복잡하며 일반적으로 가격을 10-25% 인상하고 일부 유지 관리가 필요합니다. 델타-와이 시스템에서 탭은 일반적으로 HV 델타 권선과 연결되어 있으며, 이는 더 적은 전류와 더 온화한 스위칭 작업을 가지고 있습니다.
냉각 시스템 설계
장치가 허용 온도 한계를 초과하지 않고 운반할 수 있는 전류의 양은 냉각에 따라 달라집니다. 오일 냉각 장치는 자연 대류를 통해 레일이나 핀을 통해 냉각 오일이 순환하는 ONAN 방법을 사용합니다. 특정 부하 수준을 초과하면 강제 냉각이 사용됩니다(ONA에 해당). 이 방법은 20-33 %를 허용합니다. 이러한 종류의 장비의 온도 상승은 약 60-65 K로 설계되며, 작업 환경 온도는 40°C입니다. 건식 장치의 경우, 냉각은 자연 공기(AN) 및 강제 공기(AF) 방법으로 수행되며, 특정 온도 등급이 유지되어 냉각이 제공됩니다.
| 냉각 등급 | 설명 | 용량 효과 | 일반적인 사용 |
|---|---|---|---|
| ONAN | Oil-immersed, natural convection | Nameplate rating | Standard distribution |
| ONAF | Oil-immersed, forced air fans | +20–33% | High load factor, hot sites |
| OFAF | Forced oil and air | +40–60% | Larger power ratings |
| AN | Dry-type, natural air | Nameplate rating | Indoor installations |
| AF | Dry-type, forced air | +20–30% | Indoor peak loading |
How Construction Affects Performance and Reliability
| Construction feature | 성능에 미치는 영향 |
|---|---|
| High-grade GOES core, mitered joints | Lower no-load loss and magnetizing current |
| Copper windings, correct conductor sizing | Lower load loss, better short-circuit strength |
| Tight radial and axial bracing | Withstands short-circuit forces without winding movement |
| Proper insulation clearances and drying | Passes impulse tests, no partial-discharge failure in service |
| Vacuum drying and oil impregnation | Removes moisture, extends insulation life |
| Corrosion protection on tank | Long service life in coastal and industrial atmospheres |
The setting up of the arrangement is confirmed in the course of the testing — the ratio, vector group as well as the phase displacement demonstrate the correctness of the delta-wye connection arrangement. However, the efficiency during a long time is the result of the solid design of the arrangement: a short-circuit operation causes a short-circuit impact, which is hundreds of times stronger than the weight of the windings, and only the correct bracing makes it possible to continue using the transformer after a fault occurs.
How to Evaluate Construction Quality When Buying
- Query about the core material type and the guaranteed no-load loss measurements based on the test report so as to validate with the tender prices.
- Look into the type of conducting material. Whether copper or aluminum is used, it has an impact on loss, the Short Circuit Ratings and costs of operation; so, you need to know the conductor cross-section and current density.
- Verify that short circuit withstand design is in compliance with IEC 60076-5, with calculations or test results for the stated fault situations.
- Examine the insulation level. Confirm that the BIL matches your voltage class and impulse testing is incorporated in the design tests.
- Check the drawings for winding configurations, stiffening, tank structure and bushings layout in the equipment layout before production.
- Make sure you have seen the tests. For high importance project request for observed routine tests or third party inspection – readiness of the contractor to which sends a quality signal.
주요 브랜드 및 가격 범위
| 브랜드 | 국가 | Construction strength | Indicative price range (US$) |
|---|---|---|---|
| ABB | 스위스/스웨덴 | Mature design, full test scope | $4,000–$60,000 |
| 지멘스 | 독일 | IEC-compliant construction | $3,500–$55,000 |
| 슈나이더 일렉트릭 | 프랑스 | Dry-type cast resin expertise | $3,000–$45,000 |
| 히타치 에너지 | 스위스 | Utility-grade active parts | $4,500–$70,000 |
| 이튼 | 미국 | North American distribution builds | $2,500–$42,000 |
| 장쑤 수비안 전력 | 중국 | Transparent construction, custom builds | $3,000–$45,000 |
Prices are indicative of the distribution ratings and depend on the core grade, conductor, BIL, and attachments. ABB, Siemens, Schneider Electric, Hitachi Energy, and Eaton set the reference for construction and have fair drawings and test procedures. Jiangsu Subian Electric Power Co., Ltd caters to buyers who require the same construction method for less price — delta-wye transformers manufactured according to IEC 60076 specifications using high-grade grain-oriented cores, copper winding, mitered joints, and undergoing full factory testing covering routine tests such as ratio, vector group, impedance, losses, dielectric performance, and able to arrange witnessed tests or inspections by a third party. Subian gives invaluable drawings and test papers giving a detailed analysis of the construction quality, which is what the customer needs to compare a Chinese manufacture with a European one.See the manufacturing capability on the Subian Electric website.
자주 묻는 질문
Why is grain-oriented silicon steel used in transformer cores?
The processing of grain-oriented steel allows it to have first-class magnetic properties in one direction — the rolling direction. When designing transformers, engineers orient the laminations in a way that makes the flow of the magnetic field perpendicular to that direction, which leads to significant reduction of magnetizing current and no-load loss compared to the use of non-oriented steel. Correctly implemented mitered joints, as well as tight clamping, help in efficiency and reduce noise.
What does a Dyn11 construction look like physically?
The three high voltage windings are arranged in a closed delta formation on the inside of the tank, while the three low voltage windings share a neutral connection, which is led out to give rise to a fourth terminal outside. Once the winding is seen externally, it is noted that three HV bushings and four LV terminal (three lines and neutral) are visible. The order of winding on each person is LV- inner and HV-outer, where the tap changer is located at the HV side.
Are delta-wye transformers oil-immersed or dry-type?
Both. The outdoor distribution substations utilize oil-immersed systems because of their strength and efficiency while the indoor, underground and fire-sensitive ones prefer dry-type cast resin systems. The delta-wye electrical connection stays the same in both except for the insulation and cooling systems.
What is the difference between copper and aluminium windings in construction?
Copper has lower resistivity and higher mechanical strength as compared to aluminium, thus the copper wound unit has lower losses and optimum short-circuit capability at the same capacity rating. The active part of such machine costs around 10%–20% more. Aluminium is mostly used for budgetary reasons in distribution machines, which are usually scrutinised in terms of their first cost.
Can Subian provide construction drawings before ordering?
Yes. Jiangsu Subian Electric Power offers element arrangement drawings, connection diagrams as well as relevant information on key components as part of its technical proposal, while final manufacturing drawings may also be inspected before production. In case of important projects, the company can organize pre-production design reviews and the joint testing.
참고 문헌
- IEC 60076-1 — Power Transformers: General — the governing standard for rating, losses, and construction requirements.
- IEC 60076-3 — Insulation Levels and Dielectric Tests — defines BIL and dielectric test requirements by voltage class.
- IEC 60076-5 — Ability to Withstand Short Circuit — the standard for short-circuit withstand verification of the winding construction.
- NEMA TP-1 — Energy Efficiency for Distribution Transformers — efficiency benchmark tied to core construction quality.
- Hitachi Energy — Transformer Products — reference documentation on construction and testing from a leading manufacturer.
- UL 1561 — Dry-Type Transformer Safety Standard — safety standard relevant for cast resin construction.
결론
According to the design features of delta-wye transformers, it is mostly not the nameplate that reveals such characteristics as efficiency, noise, fault tolerance, and service life of the transformer but the construction features of such transformer, which include core steel grade, mitered joints, winding conductor and arrangement, insulation clearances, bracing, tank, tap changer, and cooling. When reading a tender with these parameters taken into account and entering the tendering process, the bids become comparable, not in terms of price, but with respect to merit. One needs to follow the principle of requesting IEC 60076 test evidence and, if necessary, a witnessed test. Delta-wye transformers by Jiangsu Subian Electric Power are constructed from transparent materials and meet all standards.Review construction drawings and test data with the team through the official website before you commit to your next project.