Elosztótranszformátorok terhelési jellemzőinek értékelése és elemzése

Mélyreható elemzés és főbb szempontok a terhelési jellemzők értékeléséhez

A terhelési jellemzők értékelése az elosztási transzformátor tervezésének alapvető eleme, közvetlenül befolyásolja a kapacitás kiválasztását, a veszteségeloszlást, a hőmérséklet-emelkedés ellenőrzését és a működési gazdaságosságot. Az értékelést három dimenzióban kell végrehajtani: a terhelés típusa, az időbeli dinamika és a környezeti kölcsönhatás, valós működési feltételeken alapuló raffinált modell felépítésével.

1. Terheléstípusok raffinált elemzése

• Osztályozás és jellemzők

• Lakossági terhelések: Fénytechnikai eszközök és háztartási gépek által meghatározott, napi terhelési görbéje kétszeres csúcsot mutat (reggel és estén) és alacsony éves terhelési tényezőt (kb. 30%–40%).

• Ipari terhelések: Folyamatos (pl. acélfémgyárak), szakadó (pl. frészgépek) és hatásterhelések (pl. elektrikus ívú tüzékek) osztályozása, harmonikusokra, feszültség-fluktuációkra és bekapcsolási áramokra való odafigyelés szükségessége.

• Kereskedelmi terhelések: Pl. bevásárlóközpontok és adatközpontok, karakterizálódnak szezonális variációkkal (pl. nyári légkondicionálás) és nemlineáris jellemzőkkel (pl. UPS, frekvenciaátalakítók).

• Terhelésmodellezés

• Egyenértékű áramkörmodell vagy mérési adat illesztés használata a teljesítményfaktor (PF), harmonikus tartalom (pl. THDi) és terhelési arány fluktuációk kvantifikálásához.

2. Időbeli dimenziók mentén történő dinamikus elemzés

• Napi terhelési görbe

• Mezői figyelésből vagy standard görbék (pl. IEEE) szerinti, csúcspontok és üresperiódok kiemelésével és időtartamukkal.

• Példa: Egy ipari park napi görbéje kétszeres csúcsot mutat 10:00–12:00 és 18:00–20:00 között, éjszakai terhelési arány alatt 20%.

• Éves terhelési görbe

• Szezonális variációkat (pl. nyári hűtés, téli fűtés) figyelembe veszi, és jövőbeli terhelési növekedést előre jelez történelmi adatok segítségével.

• Fontos metrikák: Éves maximális terhelési kihasználtsági órák (Tmax), terhelési tényező (LF) és terhelési együttható (LF%).

3. Környezeti kölcsönhatás és korrelációs értékelés

• Hőmérséklet hatása

• Minden 10°C-es környezeti hőmérséklet emelkedése kb. 5%-kal csökkenti a transzformátor nominális kapacitását (termikus öregedési modellek alapján), ami túltöltési képesség ellenőrzését igényli.

• Szint hatása

• Minden 300m-es magasság-emelkedés kb. 1%-kal csökkenti az izolációs erősséget, ami izolációs tervezési módosításokat vagy kapacitás-csökkentést igényel.

• Szennyezés súlyossága

• IEC 60815 szerinti osztályozás (pl. enyhe, súlyos szennyezés), ami a szívattyúk és izolátorok kiválasztását, valamint a vízszintes távolságot befolyásolja.

4. Értékelési módszerek és eszközök

• Mérés alapú megközelítés

• Valós világ terhelési adatok gyűjtése intelligens mérésekből és oscillográfokból, majd statisztikai elemzés (pl. terhelési arány eloszlás, harmonikus spektrum).

• Szimuláció alapú megközelítés

• ETAP vagy DIgSILENT szoftverek használata a hálózat modellezésére különböző forgatókönyvek esetén.

• Empirikus képletek

• Például az IEC 60076-ban található terhelési tényező képlet gyors transzformátor kapacitás becsléséhez.

5. Értékelési eredmények alkalmazása

• Kapacitás kiválasztása

• Transzformátor kapacitásának meghatározása a terhelési arány (pl. 80% tervezési margó) és a túltöltési képesség (pl. 1,5× nominális áram 2 órára) alapján.

• Veszteségeloszlás

• A vasveszteségek (PFe) a terheléstől függetlenek, míg a rézveszteségek (PCu) a terheléssel négyzetesen arányosan nőnek, amely egyensúlyt igényel a no-load és a load losses között.

• Hőmérséklet-emelkedés ellenőrzése

• A tekercs forró pontjainak hőmérsékletének kiszámítása a terhelési jellemzők alapján, hogy biztosítsa az izolációs anyag hőmérsékleti határértékének (pl. A osztály ≤105°C) betartását.

Összefoglalás

A terhelési jellemzők értékelése integrálni kell a terhelés típusát, az időbeli dinamikát és a környezeti kölcsönhatást mérés, szimuláció és empirikus módszerek segítségével, hogy raffinált modellt építsen. Az eredmények közvetlenül befolyásolják a kapacitás kiválasztását, a veszteségeloszlást és a működési megbízhatóságot, alapvető részét képezve az elosztási transzformátor tervezésének.

• Gazdasági elemzés

• Az életciklus-költség (LCC) értékelés segítségével összehasonlítja különböző kapacitások befektetési hozamát.