Hvordan hovedfôrere distribusjonstransformatorer sikringer og kundeforbindelser fungerer i radielle nettverk

Forhindre avbrudd i strømleveransen

Som kjent, reduserer distribusjonstransformatorer spenningen i distribusjons- eller primærlederen til bruksvoltage. De er koblet til primærlederen, underledere og sideledere via primærfuse eller fuseluttrekkere. Når det oppstår en transformatorfeil eller en lavimpedansfeil i sekundærkretsen, skilles den tilhørende distribusjonstransformatoren fra primærlederen ved at primærfusen bryter. Lukkeavbrytere er ikke behandlet i denne artikkelen.

At primærfusen bryter forhindrer avbrudd i strømleveransen til andre belastninger som føres over lederen, men avbryter tjenesten til alle forbrukere som leveres gjennom dens transformator.

Fuseluttrekkere (som vist i figur 1, som normalt er lukket) gir et praktisk middel for å skille små distribusjonstransformatorer for inspeksjon og vedlikehold.

På grunn av forskjellen i formen på strøm-tid kurven til primærfusen og den sikre strøm-tid kurven til distribusjonstransformatoren, kan tilfredsstillende overbelastningsbeskyttelse for distribusjonstransformatoren ikke oppnås med en primærfuse. Formene på disse to kurvene er slik at hvis en tilstrekkelig liten fuse brukes for å gi full overbelastningsbeskyttelse for transformatoren, vil mye av den verdifulle overbelastningskapasiteten til transformatoren gå tapt, fordi fuset vil bryte og forhindre transformatoren fra å utnytte sin overbelastningskapasitet. I tillegg bryter en slik liten fuse ofte unødvendig på grunn av støtpulser.

Distribusjonstransformatorer koblet til overluftsføreledere er ofte utsatt for alvorlige lynforstyrrelser. For å minimere isolasjonssvik og transformatorfeil forårsaket av lyn, installeres vanligvis lynbeskyttere for disse transformatorne.

Sekundære ledninger til en distribusjonstransformator er typisk solid koblet til radielle sekundærkretser. Som vist i figur 1, hentes forbrukertjenester fra disse kretsene. Denne koblingsoppsettet betyr at transformatoren mangler beskyttelse mot overbelastning og høyimpedansfeil i sine sekundære kretser. Faktisk blir relativt få distribusjonstransformatorer skadet av overbelastning.

Denne situasjonen skyldes hovedsakelig anvendelsen av distribusjonstransformatorer, der deres overbelastningskapasitet sjelden blir fullt utnyttet.

Med hensyn til beskyttelse er fusene i sekundære ledninger til distribusjonstransformatorer knapt mer effektive enn primærfusene for å forhindre transformatorbrand. En passende tilnærming for å effektivt beskytte en distribusjonstransformator mot overbelastning og høyimpedansfeil er å installere en sirkuitbryter i transformatorens sekundære ledninger. Det er avgjørende at trippekurven til denne sirkuitbryteren er nøyaktig koordinert med transformatorens sikre strøm-tid kurve.

Feil i en forbrukers servicekobling, som går fra sekundærkretsen til servisskruen, er svært sjeldne. Derfor er det ikke økonomisk forsvarlig å installere en sekundærfuse der servicekoblingen kobles til sekundærkretsen, unntatt i spesielle situasjoner som store tjenester fra underjordiske sekundærkretser.

Som nevnt tidligere, skal den tillatte spenningsnedgangen, målt fra punktet hvor den første distribusjonstransformatoren kobles til primærlederen til servisskruen til den siste forbrukeren på lederen, være økonomisk fordelt mellom primærlederen, distribusjonstransformatoren, sekundærkretsen og forbrukerens servicekobling.

Selv om disse tallene er typiske for overluftssystemer som leverer boligbelastninger, kan det forventes betydelige forskjeller i underjordiske systemer. Underjordiske systemer bruker ofte kabelføringer og store distribusjonstransformatorer, eller er designet for å levere industri- og kommersiell belastning.

Når den totale tillatte spenningsnedgangen for distribusjonstransformatoren og sekundærkretsen er bestemt, er det relativt enkelt å finne den mest kostnadseffektive kombinasjonen av deres størrelser for enhver uniform lasttettlelse og konstruksjonstype, gitt spesifikke markedspriser.

Hvis transformatoren er for stor, vil kostnaden for sekundærkretsen og den totale kostnaden være uforholdsmessig høy. Omvendt, hvis transformatoren er for liten, vil kostnaden for transformator selv og den totale kostnaden bli for høy.

Tilsvarende andre komponenter i distribusjonssystemet, må lastfluktuerasjoner og vekst tas hensyn til i design og størrelsesbestemmelse av distribusjonstransformatorer og sekundærkretser. Disse elementene installeres ikke bare for å akkommodere eksisterende belastninger ved installeringstidspunktet; de må også ta hensyn til fremtidige belastningsbehov.

Likevel er det ikke kostnadseffektivt å forvente vekst i for stor grad.

Når en distribusjonstransformator er farlig overbelasted, bidrar dette også til å lettlaste den overbelasted transformatorens sekundærkrets og forbedre den generelle spenningsreguleringen. I områder med relativt jevnfordelte belastninger, kan det være nødvendig å installere ekstra transformatorer på hver side av den overbelasteden i en kort periode. Dette er nødvendig for å opprettholde akseptable spenningsnivåer og forhindre at noen del av sekundærkretsen blir overbelasted.

Imidlertid kan samme resultat oppnås ved å installere en ny transformator og flytte den overbelasted transformatoren slik at den leverer strøm til midten av sin forkortede sekundærkrets.

Hvis transformatoren er for stor, vil kostnaden for sekundærkretsen og den totale kostnaden være uforholdsmessig høy. Omvendt, hvis transformatoren er for liten, vil kostnaden for transformator selv og den totale kostnaden bli for høy.