Hoe hoofdvoederlijn distributietransformator vuses en aansluitingen werken in radiale netwerken

Voorkomen van een onderbreking van de dienst

Zoals bekend, verlagen distributietransformatoren de distributie- of primaire voederspanning naar het gebruiksspanning. Ze zijn verbonden met de primaire voeder, sub-voeders en laterale takken via primaire vuses of gevuseerde uitsnijders. Wanneer er een transformatiefout of een fout in het secundaire circuit met lage impedantie optreedt, ontkoppelt de primaire vuse de betrokken distributietransformator van de primaire voeder. Herluiters worden in dit artikel niet besproken.

Het doorslaan van de primaire vuse voorkomt een onderbreking van de dienst voor andere lasten die via de voeder worden gevoed, maar onderbreekt de dienst voor alle consumenten die via de transformator worden gevoed.

Gevuseerde uitsnijders (zoals getoond in Figuur 1, die normaal gesloten zijn) bieden een gemakkelijke manier om kleine distributietransformatoren te ontkoppelen voor inspectie en onderhoud.

Vanwege het verschil in de stroom-tijdcurve van de primaire vuse en de veilige stroom-tijdcurve van de distributietransformator, kan met een primaire vuse geen bevredigende overbelastingsbescherming voor de distributietransformator worden bereikt. De vormen van deze twee curves zijn zo dat als een klein genoeg vuse wordt gebruikt om volledige overbelastingsbescherming voor de transformator te bieden, een groot deel van de waardevolle overbelastingscapaciteit van de transformator verloren gaat, omdat de vuse doorslaat en de transformator belet om gebruik te maken van zijn overbelastingscapaciteit. Bovendien slaat zo'n klein vuse vaak onnodig door door stroomsprongen.

Distributietransformatoren die zijn aangesloten op bovengrondse openbedrade voeders zijn vaak blootgesteld aan zware blikseminslagen. Om isolatie-inbraak en transformatorfouten veroorzaakt door bliksem te minimaliseren, worden er meestal bliksemafleiders geïnstalleerd voor deze transformatoren.

De secundaire leidingen van een distributietransformator zijn meestal stevig verbonden met radiale secundaire circuits. Zoals weergegeven in Figuur 1, worden consumentendiensten afgetapt van deze circuits. Deze verbindingsschema impliceert dat de transformator geen bescherming heeft tegen overbelastingen en fouten met hoge impedantie in haar secundaire circuits. In feite worden relatief weinig distributietransformatoren beschadigd door overbelastingen.

Deze situatie is voornamelijk te wijten aan de toepassing van distributietransformatoren, waarbij hun overbelastingscapaciteit zelden volledig wordt benut.

Wat betreft bescherming, zijn vuses in de secundaire leidingen van distributietransformatoren nauwelijks effectiever dan primaire vuses om transformatorschade door oververhitting te voorkomen, en om vergelijkbare redenen. De juiste benadering om een distributietransformator effectief te beschermen tegen overbelastingen en fouten met hoge impedantie is om een schakelaar in de secundaire leidingen van de transformator te installeren. Belangrijk is dat de uitvalcurve van deze schakelaar precies moet worden gecoördineerd met de veilige stroom-tijdcurve van de transformator.

Fouten in de dienstverbinding van de consument, die loopt van het secundaire circuit naar de dienstschakelaar, zijn uiterst zeldzaam. Daarom is het niet economisch rendabel om een secundaire vuse te installeren op het punt waar de dienstverbinding aansluit op het secundaire circuit, behalve in speciale omstandigheden zoals grote diensten vanaf ondergrondse secundaire circuits.

Zoals eerder vermeld, zou de toegestane spanningdaling, gemeten vanaf het punt waar de eerste distributietransformator aansluit op de primaire voeder tot de dienstschakelaar van de laatste consument op de voeder, economisch moeten worden verdeeld over de primaire voeder, de distributietransformator, het secundaire circuit en de dienstverbinding van de consument.

Hoewel deze cijfers typisch zijn voor bovengrondse systemen die woonlasten leveren, kunnen er aanzienlijke verschillen worden verwacht in ondergrondse systemen. Ondergrondse systemen maken vaak gebruik van kabelcircuits en grootschalige distributietransformatoren, of zijn ontworpen om industriële en commerciële lasten te leveren.

Eens de totale toegestane spanningdaling voor de distributietransformator en het secundaire circuit is bepaald, is het relatief eenvoudig om de meest kosteneffectieve combinatie van hun maten te bepalen voor elke uniforme lastdichtheid en constructietype, rekening houdend met specifieke marktprijzen.

Als de transformator te groot is, zullen de kosten van het secundaire circuit en de totale kosten buitensporig hoog zijn. Omgekeerd, als de transformator te klein is, zullen de kosten van de transformator zelf en de totale kosten te hoog zijn.

Net als bij andere componenten binnen het distributiesysteem, moeten belastingschommelingen en groei worden meegenomen in het ontwerp en de maatstelling van distributietransformatoren en secundaire circuits. Deze elementen worden niet alleen geïnstalleerd om de bestaande lasten op het moment van installatie te accommoderen, ze moeten ook rekening houden met toekomstige lastbehoeften.

Niettemin is het niet kosteneffectief om te veel groei te anticiperen.

Wanneer een distributietransformator gevaarlijk overbelast is, verlicht deze actie ook de belasting op het secundaire circuit van de overbelaste transformator en verbetert de algehele spanningregeling. In gebieden met relatief uniforme lasten, kunnen extra transformatoren mogelijk in korte tijd aan beide zijden van de overbelaste transformator moeten worden geïnstalleerd. Dit is nodig om aanvaardbare spanningniveaus te handhaven en te voorkomen dat enig deel van het secundaire circuit overbelast raakt.

Echter, een alternatieve benadering om hetzelfde resultaat te bereiken is om een nieuwe transformator te installeren en de overbelaste transformator te verplaatsen, zodat deze energie levert aan het midden van zijn verkorte secundaire circuit.

Als de transformator te groot is, zullen de kosten van het secundaire circuit en de totale kosten buitensporig hoog zijn. Omgekeerd, als de transformator te klein is, zullen de kosten van de transformator zelf en de totale kosten te hoog zijn.