Gdy napięcie rośnie szybciej niż planujesz

W świecie nowoczesnej energetyki granica między standardem a zagrożeniem bywa bardzo cienka. Napięcia przejściowe, skoki spowodowane wyładowaniami atmosferycznymi, przeciążeniami lub zakłóceniami w sieci mogą pojawić się w ułamku sekundy i zrujnować tygodnie pracy.

Z kolei dynamiczne instalacje przemysłowe, farmy PV i stacje kontenerowe wymagają dziś znacznie więcej niż tylko konwersji napięcia. Transformator przestaje być biernym ogniwem. Staje się aktywnym uczestnikiem systemu elektroenergetycznego.

Chroni, kontroluje, komunikuje i adaptuje się do nowych wymagań.

W tym artykule przyglądamy się czterem specjalistycznym rozwiązaniom stosowanym w transformatorach średniego napięcia. Każde z nich odpowiada na konkretną potrzebę: bezpieczeństwo, inteligencję sterowania, odporność na warunki zewnętrzne lub aspekt ekologiczny. I choć nie każdy potrzebuje każdego z nich, warto poznać ich możliwości, by podejmować świadome decyzje.

Jeśli zarządzasz infrastrukturą energetyczną, pracujesz w sektorze przemysłowym, obsługujesz farmy PV lub odpowiadasz za ciągłość działania stacji rozdzielczych – ten przegląd może pomóc Ci uniknąć kosztownych błędów i zoptymalizować dobór urządzeń.

Co znajdziesz w artykule:

1. Jak działa transformator z ogranicznikiem przepięć i kiedy go stosować

2. Czym różni się transformator z automatyką sterującą i co oferuje

3. Dlaczego warto postawić na zaciski TOGA i olej MIDEL w nowoczesnych aplikacjach

4. Jakie korzyści przynosi transformator w metalowej obudowie z olejem trudnopalnym

Czas czytania: ok. 7 minut

Co to znaczy, że transformator „ma coś więcej”?

Standardowy transformator to tylko początek. Nowoczesna energetyka wymaga rozwiązań dostosowanych do środowiska pracy: burzliwej pogody, obciążeń dynamicznych, konieczności zdalnego nadzoru czy ograniczeń przestrzennych.

Transformator może dziś pełnić więcej funkcji niż kiedykolwiek:

• monitorować i przesyłać dane o obciążeniu, temperaturze, stanie izolacji,

• reagować na zmiany napięcia lub przeciążenia,

• chronić przed skutkami zakłóceń – zarówno od strony sieci, jak i odbiorców,

• minimalizować ryzyko pożarowe, dzięki użyciu olejów trudnopalnych i obudów metalowych.

Teraz przejdźmy do konkretów ⚡

Transformator z ogranicznikiem przepięć – kiedy warto go stosować i jak chroni instalację przed skutkami burz i przepięć?

Skoki napięcia należą do najczęstszych i najgroźniejszych przyczyn awarii infrastruktury energetycznej. Ogranicznik przepięć, znany też jako SPD (Surge Protection Device), to element, który ma jedno zadanie: natychmiastowe zredukowanie nadmiernego napięcia do poziomu bezpiecznego dla izolacji transformatora i reszty instalacji.

Zintegrowanie ogranicznika przepięć bezpośrednio w obudowie transformatora to rozwiązanie, które coraz częściej spotykamy w instalacjach średniego napięcia w całej Europie – od obszarów przemysłowych po stacje dystrybucyjne na terenach wiejskich.

Takie podejście minimalizuje czas reakcji, ogranicza koszty montażu i redukuje liczbę połączeń narażonych na korozję lub uszkodzenia mechaniczne.

Ogranicznik działa na zasadzie przekierowania energii przepięcia do ziemi.

W ciągu mikrosekund reaguje na nagły wzrost napięcia, najczęściej pochodzący z wyładowania atmosferycznego lub przełączenia dużych odbiorników w sieci. Współczesne urządzenia klasy B i C potrafią wytrzymać impulsy o energii kilkudziesięciu kA, a przy tym zachowują trwałość nawet przy wielokrotnym działaniu.

Włączenie ogranicznika przepięć do tranfsormatora może być kluczowe w sytuacjach, gdzie liczy się niezawodność i czas przywrócenia działania. W wielu krajach europejskich jest to już standard w obiektach o podwyższonym ryzyku: szpitalach, centrach danych, stacjach ładowania pojazdów elektrycznych czy instalacjach PV położonych na otwartych przestrzeniach.

Co robi ogranicznik przepięć?

Jest to komponent, który błyskawicznie przekierowuje energię przepięcia (np. z uderzenia pioruna) do ziemi, zanim zdąży ona uszkodzić izolację transformatora.

W praktyce:

• chroni uzwojenia transformatora i elementy wtórne,

• wydłuża żywotność całej infrastruktury SN,

• zapobiega przestojom produkcyjnym i stratom.

Dane:

• czas reakcji: <25 ns

• napięcie zapłonu: 15–45 kV (w zależności od sieci)

• żywotność: >10 lat przy standardowym obciążeniu impulsowym

Kiedy stosować?

• stacje na otwartym terenie,

• obszary o wysokiej częstotliwości burz (np. Małopolska, Podkarpacie),

• sieci z niestabilnym zasilaniem,

• stacje tymczasowe i mobilne.

Transformator z automatyką sterującą – inteligentne rozwiązania dla sieci SN i nowoczesnych instalacji przemysłowych

Rozwój sieci inteligentnych, automatyzacja przemysłu i potrzeba zdalnego zarządzania infrastrukturą energetyczną sprawiły, że transformator coraz częściej wyposażany jest w zintegrowane systemy automatyki. Mówimy tu o jednstkach, które nie tylko mierzą napięcie i prąd, ale także komunikują się z systemami SCADA, umożliwiają dynamiczne przełączanie konfiguracji lub wykrywają nieprawidłowości pracy w czasie rzeczywistym.

Transformator z automatyką sterującą to najczęściej rozwiązanie stosowane w miejscach o dużej zmienności obciążenia - zakładach przemysłowych, sieciach miejskich, stacjach ładowania, a także w punktach przyłączeniowych rozproszonych źródeł energii.

Układ automatyki może zawierać m.in. rejestratory parametrów jakości energii, czujniki temperatury uzwojeń i oleju, układy sterowania przełącznikiem zaczepów (OLTC) czy moduły komunikacyjne obsługujące protokoły takie jak IEC 61850, Modbus TCP/IP lub DNP3.

Dzięki temu operatorzy mogą w czasie rzeczywistym dostosować pracę transformatora do aktualnych warunków sieciowych, przewidując przeciążenia i optymalizując bilans energetyczny.

Warto dodać, że obecność automatyki często ułatwia spełnienie wymogów środowiskowych i efektywnościowych narzucanych przez regulacje unijne, jak dyrektywa Ecodesign czy Rozporządzenie 2019/1783. Dzięki precyzyjnemu monitoringowi transformator może pracować z mniejszymi stratami i dłużej zachować swoje właściwości użytkowe.

Co obejmuje automatyka?

• zintegrowany sterownik PLC,

• rejestrator parametrów elektrycznych,

• czujniki temperatury i poziomu oleju,

• interfejs komunikacyjny (Modbus, CAN, IEC 61850).

Typowe funkcje:

• kontrola temperatury oleju i uzwojeń,

• zdalne załączanie/wyłączanie,

• analiza obciążeń,

• predykcyjna konserwacja (predictive maintenance).

Przykład zastosowania:

Farma PV 2 MW w Wielkopolsce – klient dzięki transformatorowi z automatyką obniżył średnią temperaturę uzwojeń o 6°C, co przedłużyło jego żywotność o 4 lata i pozwoliło uniknąć kosztownego serwisu.

Gdzie się sprawdzi?

• przemysł ciężki (np. huty, odlewnie),

• farmy PV i wiatrowe,

• inteligentne sieci miejskie (Smart Grid),

• kontenerowe stacje tymczasowe.

Transformator z zaciskami TOGA i olejem MIDEL do instalacji fotowoltaicznych

Zaciski TOGA (TO – terminale osłonięte) to specjalna forma przyłącza stosowana w transformatorach, która zwiększa bezpieczeństwo podczas podłączania przewodów zasilających. Końcówki tego typu zapewniają lepszą izolację, ograniczają możliwość przypadkowego zwarcia i znacznie ułatwiają obsługę serwisową.

Często wybierane są tam, gdzie dostęp do transformatora może być ograniczony lub odbywa się w warunkach polowych – np. na farmach fotowoltaicznych, w aplikacjach przemysłowych na otwartym terenie czy w rozwiązaniach kontenerowych.

Jeszcze większe znaczenie ma dobór środka izolacyjnego.

Tradycyjny olej mineralny, choć sprawdzony, coraz częściej zastępowany jest przez bardziej zaawansowane i bezpieczne alternatywy. Jedną z nich jest olej MIDEL – syntetyczny ester o bardzo wysokiej temperaturze zapłonu (ponad 300°C) i wyjątkowo niskiej toksyczności. Jest biodegradowalny, trudnopalny i zgodny z normami środowiskowymi obowiązującymi w wielu krajach Europy.

Zastosowanie oleju MIDEL w transformatorach z zaciskami TOGA to połączenie bezpieczeństwa i ekologii. Urządzenie z takim wyposażeniem staje się bardziej odporne na warunki atmosferyczne, wymaga rzadszego serwisowania i może być instalowane w strefach wymagających szczególnych środków ostrożności, np. w pobliżu ujęć wody lub w parkach krajobrazowych.

Transformator TO + MIDEL to wybór dla tych, którzy nie chcą kompromisów: ani w zakresie bezpieczeństwa operacyjnego, ani ekologicznego śladu instalacji.

Zaciski TOGA:

• Szybkie i bezpieczne przyłączanie kabli typu plug-in

• Minimalizacja ryzyka zwarcia przy montażu i serwisie

• Lepsza ergonomia w instalacjach polowych i przemysłowych

• Ułatwienie inspekcji oraz serwisowania transformatora

Olej MIDEL:

• Trudnopalny – temperatura zapłonu powyżej 300°C, znacznie wyższa niż dla oleju mineralnego

• Biodegradowalny – ponad 98% ulega rozkładowi w ciągu 28 dni

• Nietoksyczny – bezpieczny dla ludzi i środowiska, również w razie wycieku

• Zgodny z normami UE – REACH, RoHS, dopuszczony do stosowania w strefach ochrony wód i obszarach Natura 2000

Zastosowanie:

• Idealny do farm fotowoltaicznych, gdzie liczy się szybki montaż, bezpieczeństwo i odporność środowiskowa

• Sprawdza się w przemyśle, gdzie przestrzeń montażowa jest ograniczona, a bezpieczeństwo pracy kluczowe

Korzyści techniczne i środowiskowe:

• Redukcja ryzyka pożaru i skażenia środowiska

• Wysoka niezawodność przy eksploatacji w zmiennych warunkach atmosferycznych

• Ekologiczny wybór zgodny z polityką ESG i zrównoważonego rozwoju

Transformator w obudowie metalowej z olejem MIDEL – szczelność, trwałość i bezpieczeństwo w wersji kompaktowej

Kompaktowa konstrukcja, łatwy transport, zwiększona odporność mechaniczna i pełna zgodność z wymaganiami bezpieczeństwa – to podstawowe zalety transformatora zamkniętego w metalowej obudowie, który dodatkowo wypełniony jest olejem MIDEL. Tego typu urządzenia są coraz częściej wybierane do prefabrykowanych stacji transformatorowych, instalacji na terenach miejskich, a także w infrastrukturze krytycznej.

Metalowa obudowa zapewnia ochronę przed uszkodzeniami mechanicznymi, wnikaniem wilgoci oraz wpływem środowiska zewnętrznego. W połączeniu z odpowiednio dobranym systemem chłodzenia – naturalnym lub wymuszonym – umożliwia długotrwałą i stabilną pracę urządzenia bez konieczności częstych przeglądów.

Użycie trudnopalnego, syntetycznego oleju MIDEL podnosi poziom bezpieczeństwa instalacji, redukując ryzyko zapłonu w przypadku wewnętrznego zwarcia lub przegrzania. Taki olej nie emituje toksycznych oparów i może być bezpiecznie stosowany nawet w obiektach o zwiększonym reżimie sanitarnym, jak placówki medyczne czy stacje zasilające infrastrukturę publiczną.

Transformator M + MIDEL w metalowej obudowie to rozwiązanie szczególnie atrakcyjne dla inwestorów planujących rozbudowę infrastruktury energetycznej w warunkach ograniczonej przestrzeni i konieczności szybkiego montażu. Gotowe do podłączenia i odporne na działanie czynników zewnętrznych, takie transformatory zapewniają niezawodność bez kompromisów.

Obudowa metalowa:

• Zwiększona odporność mechaniczna i szczelność

• Ochrona przed wilgocią, pyłem i uszkodzeniami zewnętrznymi

• Idealny do prefabrykowanych stacji transformatorowych i infrastruktury miejskiej

• Umożliwia szybki montaż i łatwy transport

Zastosowanie:

• Stacje kontenerowe i prefabrykowane – gdzie liczy się szybkość instalacji i szczelność zabudowy

• Obiekty krytyczne – jak szpitale, infrastruktura publiczna, tereny zurbanizowane

• Instalacje wrażliwe środowiskowo – bez ryzyka skażenia gruntu i wód

Korzyści techniczne i eksploatacyjne:

• Niska emisja hałasu i wibracji

• Mniejsze ryzyko awarii i dłuższy czas eksploatacji bez przeglądu

• Możliwość pracy w trudnych warunkach atmosferycznych

• Spełnienie norm PN-EN 60076 oraz wymogów dyrektywy Ecodesign

Gdy transformator przestaje być tylko skrzynką

Transformator nie jest już tylko urządzeniem pomocniczym.

W dobie sieci rozproszonych, elektromobilności, decentralizacji i wzrostu wymagań środowiskowych staje się strategicznym elementem infrastruktury. Wybór odpowiedniego wariantu - z ogranicznikiem przepięć, z automatyką, z bezpiecznymi zaciskami lub z ekologicznym olejem - wpływa bezpośrednio na niezawodność, bezpieczeństwo i koszt eksploatacji systemu.

Każde z opisanych rozwiązań ma swoją rację bytu i konkretne zastosowanie. Najlepsze decyzje to te, które uwzględniają nie tylko obecne potrzeby, ale i kierunek, w którym zmierza Twoja instalacja za kilka lat.

Mamy nadzieję, że ten artykuł pomógł Ci spojrzeć na transformatory z nowej perspektywy.

Jeśli tworzysz projekt, w którym liczy się długofalowe bezpieczeństwo, klarowna dokumentacja i gotowość na zmienne warunki pracy, jesteśmy dla Ciebie.

Pomagamy dobrać, doposażyć i przetestować urządzenia tak, by były zgodne z PN-EN 60076, przygotowane do odbioru i gotowe na kolejne dekady eksploatacji.

👉 Sprawdź nasze transformatory, dostępne są w wersjach zgodnych z normą PN-EN 60076, z kompletem badań rutynowych i opcją testów specjalnych, jeśli wymaga tego projekt lub środowisko pracy.

👉 Jeśli przygotowujesz modernizację lub nową stację, zapraszamy do kontaktu, nasi inżynierowie pomogą w dopasowaniu rozwiązań pod konkretne warunki.

👉 Dołącz też do naszej społeczności na LinkedIn Energeks – dzielimy się tam praktyczną wiedzą, którą przetestowaliśmy w setkach projektów.

Dziękujemy, że jesteś z nami do końca.

Mamy nadzieję, że ten tekst był dla Ciebie nie tylko zbiorem informacji, ale też punktem wyjścia do lepszych pytań, bo to właśnie one zmieniają energetykę na lepsze.

Żródła:

Shell MIDEL

Power Transformers - Ecodesign requirements apply to this product.

IEEE Smart Grid Research: Control Systems