Hvordan hovedforsyning ledninger distributionstransformatorer sikringer og service fungerer i radial netværk

Forebyggelse af serviceafbrydelse

Som bekendt reducerer distributions-transformatorer spændingen i forsynings- eller primærledningen til anvendelsesspænding. De er forbundet til primærledningen, under-ledninger og sideledninger via primære sikringstaster eller sikringsudkoblere. Når der opstår en transformatorfejl eller en lavimpedansfejl i sekundærkredsløbet, frakobler den primære sikring den pågældende distributions-transformator fra primærledningen. Genlukningssikringer behandles ikke i denne artikel.

Når den primære sikring springer, forhindres en serviceafbrydelse til andre laster, der leveres over ledningen, men tjenesten afbrydes for alle forbrugere, der leveres gennem dens transformator.

Sikringsudkoblere (som vist på figur 1, som normalt er lukket) giver et praktisk middel til at afkoble små distributions-transformatorer til inspektion og vedligeholdelse.

På grund af forskellen i formen af strøm-tid kurven for den primære sikring og den sikre strøm-tid kurve for distributions-transformatoren, kan tilfredsstillende overbelastningsbeskyttelse for distributions-transformatoren ikke opnås med en primær sikring. Formen af disse to kurver er sådan, at hvis en lille nok sikring bruges for at give fuld overbelastningsbeskyttelse for transformator, vil en stor del af transformatorens værdifulde overbelastningskapacitet gå tabt, fordi sikringen springer og forhindre transformator i at benytte sin overbelastningskapacitet. Desuden bliver en sådan lille sikring ofte unødvendigt sprunget på grund af pulstrøm.

Distributions-transformatorer, der er forbundet til luftledede kabelforbindelser, udsættes ofte for alvorlige lynoverslag. For at minimere isolationsnedbrydning og transformatorfejl, der skyldes lyn, installeres generelt lynbeskyttelsessikringer for disse transformatorer.

Sekundære ledninger fra en distributions-transformator er typisk solidt forbundet til radielle sekundære kredsløb. Som vist på figur 1, hentes forbrugerforbindelser fra disse kredsløb. Denne forbindelseskonfiguration betyder, at transformatoren mangler beskyttelse mod overbelastninger og højimpedansfejl i dets sekundære kredsløb. I virkeligheden bliver relativt få distributions-transformatorer skadet af overbelastninger.

Denne situation skyldes hovedsagelig anvendelsen af distributions-transformatorer, hvor deres overbelastningskapacitet sjældent er fuldt udnyttet.

Med hensyn til beskyttelse er sikringer i de sekundære ledninger fra distributions-transformatorer næsten ikke mere effektive end primære sikringer i forhold til at forhindre transformatorbrande, og det af samme grunde. Den passende metode til effektivt at beskytte en distributions-transformator mod overbelastninger og højimpedansfejl er at installere en kredsløbsbryder i transformatorens sekundære ledninger. Det er afgørende, at tripningskurven for denne kredsløbsbryder nøjagtigt koordineres med transformatorens sikre strøm-tid kurve.

Fejl i forbrugerforbindelsen, der løber fra sekundært kredsløb til serviceluks, er yderst sjældne. Derfor er det ikke økonomisk bæredygtigt at installere en sekundær sikring på det sted, hvor forbrugerforbindelsen tapper ind i sekundært kredsløb, undtagen i specielle situationer som store forsyninger fra underjordiske sekundære kredsløb.

Som tidligere nævnt, bør den tilladte spændingsfald, målt fra det punkt, hvor den første distributions-transformator forbinder sig til primærledningen, til serviceluksen for den sidste forbruger på ledningen, økonomisk fordeles mellem primærledningen, distributions-transformator, sekundært kredsløb og forbrugerforbindelsen.

Selvom disse tal er typiske for luftledede systemer, der forsyner boliglaste, kan der forventes betydelige forskelle i underjordiske systemer. Underjordiske systemer bruger ofte kabelkredsløb og store distributions-transformatorer eller er designet til at forsyne industrielle og kommercielle laste.

Når det samlede tilladte spændingsfald for distributions-transformator og sekundært kredsløb er fastsat, er det relativt nemt at finde den mest kostnadseffektive kombination af deres størrelser for enhver uniform lasttetthed og konstruktionstype, givet specifikke markedspriser.

Hvis transformator er for stor, vil kostnaden for sekundært kredsløb og den samlede kostnad være urimelig høj. Omvendt, hvis transformator er for lille, vil kostnaden for selve transformator og den samlede kostnad være for høj.

Lignende andre komponenter i distributionsystemet, skal belastningsfluktuationer og vækst inddrages i design og størrelsesbestemmelse af distributions-transformatorer og sekundære kredsløb. Disse elementer installeres ikke kun for at imødekomme eksisterende laster ved installationstidspunktet; de skal også tage højde for fremtidige lastbehov.

Det er dog ikke kostnadseffektivt at overdrejet antage vækst.

Når en distributions-transformator er farligt overbelasted, hjælper dette også med at lette belastningen på den overbelastedes sekundære kredsløb og forbedre den samlede spændingsregulering. I områder med relativt ensartede laster, kan yderligere transformatorer muligvis skulle installeres på begge sider af den overbelasted i en kort periode. Dette er nødvendigt for at opretholde acceptable spændingsniveauer og forhindre, at nogen del af sekundært kredsløb bliver overbelasted.

En alternativ tilgang for at opnå samme resultat er at installere en ny transformator og flytte den overbelasted, så den leverer strøm til midten af dens forkortede sekundære kredsløb.

Hvis transformator er for stor, vil kostnaden for sekundært kredsløb og den samlede kostnad være urimelig høj. Omvendt, hvis transformator er for lille, vil kostnaden for selve transformator og den samlede kostnad være for høj.