Mi a hatása a nullára a terjesztő transzformátorra?

A szabaddíj hatása a tervezési transzformátorokra

A szabaddíj (Neutral Current) több jelentős hatással is van a tervezési transzformátorokra, amelyeket a következőképpen összefoglalhatunk:

1. A szabaddíj átterhelése

• Oka: Egy háromfázisú négyvezetékű rendszerben, ha a háromfázisú terhelések nem egyensúlyban vannak, vagy nagy mennyiségben léteznek egyfázisú terhelések (mint például a lakossági villamosenergia), a szabaddíj jelentős áramot hordozhat. Ezenkívül a harmonikus áramok (különösen a harmadik harmonikus és annak többszörösei) is áthaladják a szabaddíjat, növelve ezzel a szabaddíj áramát.

• Hatás: A szabaddíj átterhelése melegedéshez vezethet, ami esetlegesen megégetheti a szabaddíjat vagy a csatlakozó pontokat. Ez nem csak a villamosenergia minőségét befolyásolja, de biztonsági kockázatokat is jelent, mint például tűzveszteségek.

2. A transzformátor hőmérsékletének emelkedése

• Oka: Ha a háromfázisú terhelések nem egyensúlyban vannak, a szabaddíj áram növekszik, ami a transzformátor szabaddíjpontjánál magasabb áramot eredményez. Továbbá a harmonikus áramok növelik a transzformátor réz- és vaskártya veszteségeit, ami hőmérséklet-emelkedést okoz.

• Hatás: A túl nagy hőmérséklet-emelkedés rövidítheti a transzformátor élettartamát, csökkentheti a hatékonyságát, és bekapcsolhatja a túlhőmérsékleti védelmi eszközöket, ami átmerüléseket vagy energiaszüneteket okozhat. A hosszú távú túlmelegedés károsíthatja a transzformátor izolációs anyagait, növelve a kifogástalan működés kockázatát.

3. Feszültség-egyensúlytalanság

• Oka: A nem egyensúlyban lévő háromfázisú terhelések miatt a szabaddíjpont eltolódik, ami feszültség-egyensúlytalanságot okoz a három fázis között. Különösen akkor, amikor sok egyfázisú terhelés létezik, az egyik fázis feszültsége növekszik, míg a másik fázisok feszültsége csökken.

• Hatás: A feszültség-egyensúlytalanság befolyásolhatja a transzformátorhoz csatlakoztatott eszközök normális működését, különösen a motorokat és az elektronikai berendezéseket, amelyek érzékenyek a feszültségváltozásokra. A feszültség-egyensúlytalanság csökkentheti a hatékonyságot, okozhat melegedést, rövidítheti az élettartamot, sőt, károsíthatja ezeket az eszközöket.

4. Harmonikus szennyezés

• Oka: A modern villamosenergia-rendszerben a nem lineáris terhelések (mint például a frekvencia-változtató hajtóművek, feszültségátalakítók és számítógépek) harmonikus áramokat generálnak, különösen a harmadik harmonikust és annak többszöröseit, amelyek a szabaddíjon haladnak át. Ezek a harmonikus áramok további veszteségeket okoznak a transzformátorban, és harmonikus rezonanciát indíthatnak, ami tovább rombolja a harmonikus szennyezést.

• Hatás: A harmonikus szennyezés csökkentheti a transzformátorok és más villamos berendezések teljesítményét, növelheti az energiafelhasználást, és rövidítheti az eszközök élettartamát. Továbbá a harmonikusok zavarhatják a kommunikációs rendszereket és az automatizált irányítási eszközöket, ami befolyásolja a rendszer stabilitását és megbízhatóságát.

5. A szabaddíjpont eltolódása

• Oka: Ha a háromfázisú terhelések súlyosan nem egyensúlyban vannak, a szabaddíjpont potenciálja eltolódik, ami a szabaddíj áramának növekedését eredményezi. Ez különösen gyakori a sok egyfázisú terheléssel rendelkező alacsony feszültségű elosztási rendszerekben.

• Hatás: A szabaddíjpont eltolódása bizonyos fázisokban magasabb, míg más fázisokban alacsonyabb feszültséget okoz, ami a villamosenergia minőségét befolyásolja. Azoknak az eszközöknek, amelyek stabil feszültségre szorulnak, a feszültség-fluktuációk hibákat vagy károkat okozhatnak.

6. A transzformátor kapacitásának használatának csökkenése

• Oka: Ha a háromfázisú terhelések nem egyensúlyban vannak, a transzformátor egyik fázisa túlterhelt lehet, míg a másik fázisok könnyebb terhelésekkel rendelkeznek. Ez az egyensúlytalanság csökkenti a transzformátor teljes kapacitásának használatát, még akkor is, ha a tényleges terhelés nem éri el a nominális értéket, de az egyik fázisban a folyó áram meghaladja a megengedett tartományt.

• Hatás: A csökkenő kapacitás-használat veszteséget jelent az energiaforrásokban, és növeli a villamosenergia-szolgáltatók üzemeltetési költségeit. Az egyensúlytalanság kezeléséhez szükség lehet nagyobb kapacitású transzformátor cserére, ami növeli a tőkebefektetést.

7. A relévédelem helytelen működése

• Oka: A túl nagy szabaddíj áram vagy a harmonikus áramok elindíthatják a transzformátor relévédelmi eszközeit, ami felesleges átmerüléseket vagy helytelen működést okoz. Alacsony feszültségű elosztási rendszerekben a túl nagy szabaddíj áram elindíthatja a maradékáram-kivitelező (RCD) eszközöket is.

• Hatás: A relévédelem helytelen működése felesleges energiaszüneteket okozhat, ami befolyásolja a normális villamosenergia-használatot. Az ipari termelésben vagy kritikus létesítményekben az energiaszünetek gazdasági veszteségeket vagy biztonsági problémákat okozhatnak.

Megoldások

A szabaddíj hatásának enyhítésére a tervezési transzformátorokon a következő intézkedéseket vehetjük:

• Terhelés-elosztás optimalizálása: A lehető legjobban fenntartsuk a háromfázisú terhelések egyensúlyát, és kerüljük a egyfázisú terhelések koncentrációját.

• Harmonikus szűrők telepítése: Rendszerekben, ahol nagy mennyiségben vannak nem lineáris terhelések, telepítsünk harmonikus szűrőket, hogy csökkentsük a harmonikus áramok hatását a transzformátorra.

• A szabaddíj áramvonalának megerősítése: Győződjünk meg róla, hogy a szabaddíj áramvonalának elég nagy a kerületi területe ahhoz, hogy kezelje a lehetséges legnagyobb szabaddíj áramot, így elkerülve a túlterhelést.

• Háromfázisú egyensúlytalanság kompenzáló eszközök használata: Telepítsünk háromfázisú egyensúlytalanság kompenzáló eszközöket, hogy egyensúlyozzák a terheléseket és csökkentsék a szabaddíj áramát.

• Rendszeres karbantartás és figyelés: Rendszeresen ellenőrizzük a transzformátor működési állapotát, figyeljük a szabaddíj áramát és a hőmérsékletet, és oldjuk meg a potenciális problémákat időben.

Összefoglalás

A szabaddíj áram többoldalú hatással van a tervezési transzformátorokra, beleértve a szabaddíj áramvonalának túlterhelését, a hőmérséklet-emelkedést, a feszültség-egyensúlytalanságot, a harmonikus szennyezést, a szabaddíjpont eltolódását, a kapacitás-használat csökkenését, valamint a relévédelem helytelen működését. A transzformátorok biztonságos és megbízható működésének biztosítása érdekében hatékony intézkedéseket kell tenni a szabaddíj áram kezelésére és ellenőrzésére, a terhelés-elosztás optimalizálására, a harmonikus szennyezés csökkentésére, valamint a rendszer karbantartásának és figyelésének javítására.