Jak działają główne linie zasilające transformator rozdzielczy wtyczki i instalacje w sieciach promienistych

Zapobieganie przerwom w dostawie energii

Jak wiadomo, transformatory dystrybucyjne zmniejszają napięcie dystrybucyjne lub napięcie linii podstawowej do napięcia użytkowego. Są one połączone z linią podstawową, podliniami i odgałęzieniami za pomocą głównych bezpieczników lub odłączników zbezpieczonych. Gdy wystąpi awaria transformatora lub awaria obwodu wtórnego o niskiej impedancji, główny bezpiecznik odłącza powiązany transformator dystrybucyjny od linii podstawowej. W tym artykule nie omawia się automatów wielokrotnego zamykania.

Przepalenie głównego bezpiecznika zapobiega przerwie w dostawie energii dla innych obciążeń zasilanych przez linię, ale przerywa dostawę dla wszystkich konsumentów zasilanych przez jego transformator.

Odłączniki zbezpieczane (jak pokazano na Rysunku 1, które są normalnie zamknięte) stanowią wygodne narzędzie do odłączania małych transformatorów dystrybucyjnych w celu kontroli i konserwacji.

Ze względu na różnicę kształtu krzywej prąd-czas głównego bezpiecznika i bezpiecznej krzywej prąd-czas transformatora dystrybucyjnego, zadowalająca ochrona przed przeciążeniami dla transformatora dystrybucyjnego nie może być osiągnięta przy użyciu głównego bezpiecznika. Kształty tych dwóch krzywych są takie, że jeśli użyje się dostatecznie małego bezpiecznika, aby zapewnić kompleksową ochronę przed przeciążeniami dla transformatora, duża część cennej zdolności przeciążeniowej transformatora zostanie utracona, ponieważ bezpiecznik przepali i uniemożliwi transformatorowi wykorzystanie swojej zdolności przeciążeniowej. Ponadto taki mały bezpiecznik często przepala niepotrzebnie z powodu impulsowych prądów.

Transformatory dystrybucyjne podłączone do powietrznych linii otwartych są często narażone na silne zakłócenia piorunowe. Aby zminimalizować rozprężenie izolacji i awarie transformatorów spowodowane piorunami, zazwyczaj instaluje się dla nich zabezpieczenia piorunowe.

Przewody wtórne transformatora dystrybucyjnego są zazwyczaj solidnie połączone z radialnymi obwodami wtórnymi. Jak pokazano na Rysunku 1, usługi konsumentów są pobierane z tych obwodów. Ta konfiguracja połączeń oznacza, że transformator nie posiada ochrony przed przeciążeniami i awariami o wysokiej impedancji w swoich obwodach wtórnych. Faktycznie, stosunkowo niewiele transformatorów dystrybucyjnych jest uszkodzonych przez przeciążenia.

Ta sytuacja wynika głównie z zastosowania transformatorów dystrybucyjnych, gdzie ich zdolność przeciążeniowa rzadko jest pełną wykorzystywana.

W kwestii ochrony, bezpieczniki w przewodach wtórnych transformatorów dystrybucyjnych są ledwo bardziej skuteczne niż główne bezpieczniki w zapobieganiu spaleniu transformatorów, i z podobnych powodów. Prawidłowe podejście do efektywnego zabezpieczenia transformatora dystrybucyjnego przed przeciążeniami i awariami o wysokiej impedancji polega na instalacji automatu w przewodach wtórnych transformatora. Kluczowe jest, aby krzywa wyłączania tego automatu była dokładnie zsynchronizowana z bezpieczną krzywą prąd-czas transformatora.

Awarie w połączeniach usługowych konsumentów, biegnących od obwodu wtórnego do przełącznika usługi, są bardzo rzadkie. Dlatego montowanie bezpiecznika wtórnego w miejscu, w którym połączenie usługowe łączy się z obwodem wtórnym, nie jest ekonomicznie opłacalne, z wyjątkiem szczególnych okoliczności, takich jak duże usługi z podziemnych obwodów wtórnych.

Jak wcześniej wspomniano, dopuszczalna strata napięcia, mierzona od miejsca, w którym pierwszy transformator dystrybucyjny łączy się z linią podstawową, do przełącznika usługi ostatniego konsumenta na linii, powinna być ekonomicznie przydzielona między linię podstawową, transformator dystrybucyjny, obwód wtórny i połączenie usługowe konsumenta.

Chociaż te wartości są typowe dla systemów powietrznych zasilających obciążenia mieszkalne, można oczekiwać znacznych różnic w systemach podziemnych. Systemy podziemne często wykorzystują obwody kablowe i duże transformatory dystrybucyjne lub są zaprojektowane do zasilania obciążeń przemysłowych i handlowych.

Po ustaleniu całkowitej dopuszczalnej straty napięcia dla transformatora dystrybucyjnego i obwodu wtórnego, stosunkowo łatwo jest określić najbardziej ekonomiczne połączenie ich rozmiarów dla dowolnej jednolitej gęstości obciążenia i rodzaju budowy, przy określonych cenach rynkowych.

Jeśli transformator jest zbyt duży, koszt obwodu wtórnego i całkowity koszt będą zbyt wysokie. Z drugiej strony, jeśli transformator jest zbyt mały, koszt samego transformatora i całkowity koszt będą zbyt wysokie.

Podobnie jak w przypadku innych elementów w systemie dystrybucyjnym, fluktuacje i wzrost obciążeń muszą być uwzględnione w projekcie i wymiarowaniu transformatorów dystrybucyjnych i obwodów wtórnych. Te elementy nie są instalowane tylko do obsługi istniejących obciążeń w momencie instalacji, ale muszą również uwzględniać przyszłe potrzeby obciążeniowe.

Jednak nie jest ekonomicznie opłacalne nadmierne przewidywanie wzrostu.

Gdy transformator dystrybucyjny jest niebezpiecznie przeciążony, to działanie także zmniejsza obciążenie obwodu wtórnego przeciążonego transformatora i poprawia całościową regulację napięcia. W obszarach o stosunkowo jednolitych obciążeniach, dodatkowe transformatory mogą być konieczne do zainstalowania po obu stronach przeciążonego w krótkim czasie. Jest to konieczne, aby utrzymać akceptowalne poziomy napięcia i zapobiec przeciążeniu jakiejkolwiek części obwodu wtórnego.

Jednak alternatywnym sposobem osiągnięcia tego samego rezultatu jest zainstalowanie nowego transformatora i przeniesienie przeciążonego transformatora, aby zasilał środkową część skróconego obwodu wtórnego.

Jeśli transformator jest zbyt duży, koszt obwodu wtórnego i całkowity koszt będą zbyt wysokie. Z drugiej strony, jeśli transformator jest zbyt mały, koszt samego transformatora i całkowity koszt będą zbyt wysokie.