การประเมินและการวิเคราะห์ลักษณะภาระของหม้อแปลงจำหน่าย

การวิเคราะห์เชิงลึกและการพิจารณาสำคัญสำหรับการประเมินคุณลักษณะโหลด

การประเมินคุณลักษณะโหลดเป็นหัวใจของการออกแบบหม้อแปลงจำหน่าย มีผลโดยตรงต่อการเลือกความจุ การกระจายความสูญเสีย การควบคุมอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น และเศรษฐกิจในการทำงาน การประเมินต้องดำเนินการในสามมิติ: ประเภทของโหลด ความเปลี่ยนแปลงตามเวลา และการสัมพันธ์กับสภาพแวดล้อม โดยสร้างแบบจำลองที่ละเอียดตามสภาพการทำงานจริง

1. การวิเคราะห์รายละเอียดของประเภทโหลด

• การแบ่งประเภทและคุณลักษณะ

• โหลดสำหรับที่อยู่อาศัย: ประกอบด้วยแสงสว่างและเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้าน มีกราฟโหลดประจำวันแสดงสองช่วงสูงสุด (เช้าและเย็น) และปัจจัยโหลดประจำปีต่ำ (ประมาณ 30%–40%)

• โหลดอุตสาหกรรม: แบ่งออกเป็นโหลดต่อเนื่อง (เช่น โรงหล่อเหล็ก) โหลดไม่ต่อเนื่อง (เช่น การกลึง) และโหลดกระแทก (เช่น เตาอาร์กไฟฟ้า) ต้องให้ความสนใจกับฮาร์โมนิก การเปลี่ยนแปลงแรงดัน และกระแสกระแทก

• โหลดพาณิชยกรรม: เช่น ศูนย์การค้าและศูนย์ข้อมูล แสดงความผันผวนตามฤดูกาล (เช่น การปรับอากาศในฤดูร้อน) และคุณลักษณะที่ไม่เป็นเชิงเส้น (เช่น UPS, ตัวแปลงความถี่)

• การสร้างแบบจำลองโหลด

• ใช้แบบจำลองวงจรเทียบเท่าหรือการปรับเข้ากับข้อมูลที่วัดได้ เพื่อหาค่าแฟคเตอร์กำลัง (PF) ปริมาณฮาร์โมนิก (เช่น THDi) และการเปลี่ยนแปลงของอัตราโหลด

2. การวิเคราะห์ตามมิติเวลา

• กราฟโหลดประจำวัน

• ได้มาจากการตรวจสอบภาคสนามหรือกราฟมาตรฐาน (เช่น IEEE) แสดงช่วงเวลาสูงสุดและต่ำสุดและระยะเวลา

• ตัวอย่าง: กราฟประจำวันของพื้นที่อุตสาหกรรมแสดงสองช่วงสูงสุดจาก 10:00–12:00 และ 18:00–20:00 พร้อมอัตราโหลดเวลากลางคืนต่ำกว่า 20%

• กราฟโหลดประจำปี

• คำนึงถึงความผันผวนตามฤดูกาล (เช่น การปรับอากาศในฤดูร้อน การทำความร้อนในฤดูหนาว) และทำนายการเติบโตของโหลดในอนาคตโดยใช้ข้อมูลประวัติ

• เมตริกสำคัญ: ชั่วโมงการใช้งานโหลดสูงสุดประจำปี (Tmax) ปัจจัยโหลด (LF) และสัมประสิทธิ์โหลด (LF%)

3. การสัมพันธ์กับสภาพแวดล้อมและการประเมินความสัมพันธ์

• ผลกระทบของอุณหภูมิ

• ทุกๆ 10°C ที่อุณหภูมิแวดล้อมเพิ่มขึ้น จะลดความจุที่กำหนดของหม้อแปลงลงประมาณ 5% (ตามแบบจำลองการเสื่อมสภาพทางความร้อน) จำเป็นต้องตรวจสอบความสามารถในการโอเวอร์โหลด

• ผลกระทบของความสูง

• ทุกๆ 300 เมตรที่ความสูงเพิ่มขึ้นจะลดความแข็งแรงของฉนวนลงประมาณ 1% จำเป็นต้องปรับการออกแบบฉนวนหรือลดความจุ

• ระดับการปนเปื้อน

• แบ่งตาม IEC 60815 (เช่น ปนเปื้อนน้อย ปนเปื้อนมาก) ส่งผลต่อการเลือกใช้ปลอกและฉนวนและระยะคลาน

4. วิธีการและเครื่องมือในการประเมิน

• วิธีการที่ใช้การวัด

• รวบรวมข้อมูลโหลดจริงผ่านมิเตอร์สมาร์ทและออสซิลโลกราฟ ตามด้วยการวิเคราะห์สถิติ (เช่น การกระจายอัตราโหลด สเปกตรัมฮาร์โมนิก)

• วิธีการที่ใช้การจำลอง

• ใช้ซอฟต์แวร์เช่น ETAP หรือ DIgSILENT เพื่อจำลองระบบไฟฟ้าภายใต้สถานการณ์ต่างๆ

• สูตรเชิงประจักษ์

• เช่น สูตรปัจจัยโหลดใน IEC 60076 สำหรับการประเมินความจุหม้อแปลงอย่างรวดเร็ว

5. การประยุกต์ใช้ผลการประเมิน

• การเลือกความจุ

• กำหนดความจุหม้อแปลงตามอัตราโหลด (เช่น ขอบเขตการออกแบบ 80%) และความสามารถในการโอเวอร์โหลด (เช่น กระแส 1.5× ที่กำหนดสำหรับ 2 ชั่วโมง)

• การกระจายความสูญเสีย

• ความสูญเสียเหล็ก (PFe) เป็นอิสระจากโหลด ในขณะที่ความสูญเสียทองแดง (PCu) ขึ้นอยู่กับโหลดยกกำลังสอง จำเป็นต้องมีการทรงกลมระหว่างความสูญเสียเมื่อไม่มีโหลดและความสูญเสียเมื่อมีโหลด

• การควบคุมการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ

• คำนวณอุณหภูมิจุดร้อนของขดลวดตามคุณลักษณะโหลดเพื่อให้สอดคล้องกับการกำหนดอุณหภูมิของวัสดุฉนวน (เช่น คลาส A ≤105°C)

สรุป

การประเมินคุณลักษณะโหลดต้องรวมประเภทโหลด ความเปลี่ยนแปลงตามเวลา และการสัมพันธ์กับสภาพแวดล้อม โดยใช้วิธีการวัด การจำลอง และวิธีการเชิงประจักษ์ เพื่อสร้างแบบจำลองที่ละเอียด ผลลัพธ์มีผลโดยตรงต่อการเลือกความจุ การกระจายความสูญเสีย และความน่าเชื่อถือในการทำงาน สร้างฐานของการออกแบบหม้อแปลงจำหน่าย

• การวิเคราะห์เศรษฐศาสตร์

• เปรียบเทียบผลตอบแทนจากการลงทุนของความจุต่างๆ ผ่านการประเมินต้นทุนตลอดวงจร (LCC)