Kuinka pääjohtoja jaetaan muuntimet sekä sähkönsulkeutimet ja palvelut toimivat radiaalisissa verkostoissa

Palvelun keskeytyksen estäminen

Kuten tiedetään, jakaja-transformaattorit vähentävät jakelu- tai pääverkon jännitettä käyttöjännitteeseen. Ne yhdistetään pääverkkoon, aliverkkoihin ja sivuverkkoihin pääsulkuilla tai sulkeutuvilla katkaisijoin. Kun transformaattorissa tapahtuu vika tai toissijaisessa piirissä tapahtuu matalan impedanssin sijainnin virhe, pääsulkki irrottaa kyseisen jakaja-transformaattorin pääverkosta. Tässä artikkelissa ei käsitellä uudelleensulkimisia.

Pääsulkin räjähtäminen estää palvelun keskeytyksen muille pääverkon tarjoamalle kuormalle, mutta keskeyttää palvelun kaikille kuluttajille, joita sen transformaattori tarjoaa.

Sulkeutuvat katkaisijat (kuten kuvassa 1, jotka ovat yleensä suljettuja) tarjoavat kätevän keinon irrottaa pieniä jakaja-transformaattoreita tarkastusta ja huoltoa varten.

Pääsulun sähkövirran-aikakäyrän ja jakaja-transformaattorin turvallisen sähkövirran-aikakäyrän välisen erotuksen vuoksi jakaja-transformaattorin tyydyttävää ylikuorman suojaa ei voida saavuttaa pääsululla. Nämä kaksi käyrää ovat sellaisia, että jos käytetään riittävän pieniä sulkkeja, jotta ne voisivat tarjota täydellisen ylikuorman suojauksen transformaattorille, suuri osa transformaottorin arvokkaasta ylikuormannopeudesta menetetään, koska sulkki räjähtää ja estää transformaattoria hyödyntämästä ylikuormannopeuttaan. Lisäksi tällainen pieni sulkki usein räjähtää turhan surgesähkövirran vuoksi.

Ilmajohdeihin yhdistetyt jakaja-transformaattorit altistuvat usein vakaville ukkosmyrskyjen häiriöille. Ukkojen aiheuttaman eristysromahduksen ja transformaattorien epäonnistumisten vähentämiseksi niiden transformaattoreille asennetaan yleensä ukkosvaroituslaite.

Jakaja-transformaattorin toissijaiset johtimet yhdistetään yleensä radiaalisiin toissijaisten piireihin. Kuvassa 1 on esitetty, miten kuluttajapalvelut otetaan näistä piireistä. Tämä yhteysjärjestely tarkoittaa, että transformaattori puuttuu suojaa ylikuormeille ja korkean impedanssin sijainnin virheille sen toissijaisissa piireissä. Itse asiassa vain harvat jakaja-transformaattorit vaurioituvat ylikuormeista.

Tämä tilanne johtuu lähinnä siitä, että jakaja-transformaattoreiden soveltamisessa niiden ylikuormannopeus käytetään harvoin täysimääräisesti.

Suojan osalta toissijaisissa johtimissa olevat sulkkeet eivät ole huomattavasti tehokkaampia kuin pääsulkkeet transformaattorin polttojen estämisessä, samankaltaisista syistä. Tehokas tapa suojata jakaja-transformaattoria ylikuormeja ja korkean impedanssin sijainnin virheitä vastaan on asentaa katkaisija transformaattorin toissijaiseen johtimeen. Olennaista on, että tämän katkaisijan katkaisukäyrän on oltava tarkasti koordinoitu transformaattorin turvallisen sähkövirran-aikakäyrän kanssa.

Vian ilmettävyys kuluttajan palveluyhteydessä, joka ulottuu toissijaisesta piiristä palvelukatkaisimeen, on erittäin harvinainen. Siksi toissijaisen sulun asentaminen kohtaan, jossa palveluyhteys napautuu toissijaiseen piiriin, ei ole taloudellisesti kannattavaa, paitsi erityisissä olosuhteissa, kuten massiivisissa palveluista maanalaisista toissijaisista piireistä.

Edellä mainittiin, että sallittu jännitteen pudotus, mitattuna ensimmäisen jakaja-transformaattorin yhdistymispisteestä pääverkkoon viimeisen kuluttajan palvelukatkaisimeen, pitäisi jaeta taloudellisesti pääverkon, jakaja-transformaattorin, toissijaisen piirin ja kuluttajan palveluyhteyden välillä.

Vaikka nämä luvut ovat tyypillisiä ilmajohdoille, jotka toimittavat asuntojen kuormia, merkittäviä eroja voidaan odottaa maanalaisissa järjestelmässä. Maanalaiset järjestelmät käyttävät usein kaapelipiirejä ja massiivisia jakaja-transformaattoreita tai ne on suunniteltu toimittamaan teollisia ja kaupallisia kuormia.

Kun jakaja-transformaattorin ja toissijaisen piirin kokonaissallittu jännitteen pudotus on määritelty, on suhteellisen helppoa selvittää tehokkain niiden kokojen yhdistelmä millä tahansa tasaisella kuorman tiheydellä ja rakennustyylillä, annetuilla markkinahintoina.

Jos transformaattori on liian suuri, toissijaisen piirin kustannukset ja kokonaiskustannukset ovat kohtuuttoman korkeat. Vastaavasti, jos transformaattori on liian pieni, itse transformaattorin kustannukset ja kokonaiskustannukset ovat liian korkeat.

Muun jakelujärjestelmän komponenttien tavoin, kuorman vaihtelut ja kasvu on otettava huomioon jakaja-transformaattoreiden ja toissijaispiirien suunnittelussa ja mitoituksessa. Näitä elementtejä ei asenneta pelkästään käsittelemään nykyisiä kuormia asennuksen aikaan; ne myös tarvitsevat huomioida tulevat kuormavaltiot.

Kuitenkin ei ole taloudellisesti kannattavaa liioitella kasvua.

Kun jakaja-transformaattori on vaarallisesti ylikuormitettu, tämä toimenpide helpottaa myös ylikuormitetun transformaattorin toissijaisen piirin kuormitusta ja parantaa yleistä jännitteen säätelyä. Alueilla, joilla kuormat ovat suhteellisen tasaisia, lisätransformaattoreita saattaa tarvita asentaa ylikuormitetun transformaattorin molemmille puolille lyhyessä ajassa. Tämä on tarpeen ylläpitääksesi hyväksyttäviä jännitetasoja ja estääksesi toissijaisen piirin minkään osan ylikuormittumista.

Toinen tapa saavuttaa sama tulos on asentaa uusi transformaattori ja siirtää ylikuormitetun transformaattorin siten, että se tarjoaa voiman lyhennetyn toissijaisen piirin keskiosalle.

Jos transformaattori on liian suuri, toissijaisen piirin kustannukset ja kokonaiskustannukset ovat kohtuuttoman korkeat. Vastaavasti, jos transformaattori on liian pieni, itse transformaattorin kustannukset ja kokonaiskustannukset ovat liian korkeat.