Transformatory symetryzujące – pasywne układy do symetryzacji napięć
Transformatory symetryzujące
W idealnych warunkach wszystkie napięcia w sieci trójfazowej byłyby równomierne i symetryczne, co zapewniałoby stabilną i bezawaryjną pracę systemu. W praktyce jednak sieci rzadko działają w taki sposób. Wraz ze wzrostem udziału odnawialnych źródeł energii pojawia się nierównowaga napięć i prądów, którą trzeba kontrolować. Do tego celu stosuje się różne rozwiązania techniczne, w tym transformatory symetryzujące, pomagające utrzymać równowagę i stabilność sieci.
Potrzeba symetryzacji napięć
Współczesne sieci niskiego napięcia muszą radzić sobie z coraz większymi wyzwaniami, związanymi m.in z rosnącą liczbą przydomowych instalacji fotowoltaicznych. W słoneczne dni generują one gwałtowny wzrost prądu. To z kolei może powodować wzrost napięcia powyżej dopuszczalnych wartości, szczególnie gdy wiele instalacji jest podłączonych do tej samej fazy. W niektórych systemach PV w takich sytuacjach instalacje są automatycznie odłączane od sieci, co obniża ich opłacalność.
Również ze strony odbiorców prądu pojawiają się zjawiska prowadzące do asymetrii w sieci. Coraz więcej gospodarstw domowych korzysta z pomp ciepła, przydomowych ładowarek samochodów elektrycznych czy licznych urządzeń elektrycznych, które mogą powodować nierównomierne obciążenia. Aby je wyrównać i utrzymać stabilność sieci, stosuje się transformatory symetryzujące.
Czym są transformatory symetryzujące?
Głównym problemem związanym z asymetrią prądów jest przepływ prądu w przewodzie neutralnym, który prowadzi do wahań napięcia w obwodzie oraz zwiększa straty energii. Aby zmienić właściwości przepływającego prądu i poprawić parametry sieci, w elektroenergetyce powszechnie stosuje się transformatory symetryzujące – układy pasywne przekazujące energię elektryczną poprzez zjawisko indukcji. W zależności od potrzeb, miejsca instalacji czy rodzaju sieci wyróżnia się różne rodzaje transformatorów symetryzujących. Przykładem są transformatory specjalne niskiego napięcia, używane w układach zasilania poniżej 1,1 kV.
W przypadku pracy z obciążeniami niesymetrycznymi stosuje się transformatory o odpowiednio dobranym uzwojeniu. Takie transformatory, określane niekiedy mianem „zygzakowych” ze względu na układ połączeń uzwojeń, pozwalają obniżyć napięcie w przewodzie neutralnym i równomiernie rozdzielić prąd na poszczególne fazy. W efekcie napięcia fazowe mają znacznie mniejszą asymetrię, a w niektórych przypadkach udaje się ją całkowicie zniwelować.
Inne sposoby symetryzacji napięć
Innym sposobem na wyrównanie napięć jest rozbudowa stacji transformatorowych. Stacja TRAFO odpowiada za dostarczanie energii o odpowiednich parametrach, a modernizacja może polegać np. na wymianie transformatorów lub przewodów linii na takie o większym przekroju. Takie rozwiązanie jest jednak kosztowne.
Poprawę jakości energii można też osiągnąć dzięki układom symetryzującym, które łączą transformator symetryzujący z innymi urządzeniami lub korzystają z innych rozwiązań. Dodatkowo, stosuje się automatyczne regulatory napięcia, które pomagają równomiernie rozprowadzić energię zarówno w sieci, jak i do odbiorców.
FAQ
Napięcie asymetryczne to zjawisko występujące w sieci trójfazowej, podczas którego wartość napięcia lub przesunięcie fazowe w co najmniej jednej fazie jest inne od pozostałych i przekracza dopuszczalne normy.
Asymetria prądów może prowadzić do niepożądanego zjawiska, jakim jest przepływ prądu w przewodzie neutralnym z podwyższoną wartością prądu fazowego pojedynczej fazy. Wystąpienie takiego zjawiska powoduje straty energii i wzrost napięcia w punkcie przyłączenia odbiorcy.
Transformator symetryzujący to urządzenie o trójfazowym uzwojeniu, które służy do zmiany wartości napięcia przepływającego prądu w celu zmniejszenia asymetrii obciążenia w trójfazowej sieci nn.
Działanie transformatora symetryzującego polega na tym, że urządzenie, poprzez uzwojenie trójfazowe, pobiera część prądu asymetrii płynącego przewodem neutralnym i poprzez przesunięcie fazowe prądów, równomiernie rozdziela go na poszczególne fazy, redukując asymetrię prądów.
Do symetryzacji napięć stosuje się m.in. takie rozwiązania, jak pasywne transformatory symetryzujące, modernizację sieci dystrybucyjnej i rozbudowę stacji elektroenergetycznych, układy symetryzujące czy automatyczne regulatory napięcia.