Hur primär ledning distributionstransformator strömbrytare och anslutning fungerar i radiella nätverk

Förhindra avbrott i eldistributionen

Som är känt, minskar distributionstransformatorer den distributions- eller primära försörjningsledningens spänning till användningsspänningen. De är anslutna till den primära försörjningsledningen, underförsörjningsledningar och sidogrenar via primära säkringar eller säkerhetsavtagare. När en transformatorfel eller ett lågimpedansfel i sekundärkretsen inträffar, kopplar den primära säkringen bort den associerade distributionstransformatorn från den primära försörjningsledningen. Automatiska återställningskopplare behandlas inte i denna artikel.

Brännandet av den primära säkringen förhindrar avbrott i eldistributionen till andra laster som förses över ledningen, men avbryter eldistributionen till alla konsumenter som förses genom dess transformator.

Säkerhetsavtagare (som visas i figur 1, vilka normalt är stängda) ger ett bekvämt sätt att koppla bort små distributionstransformatorer för inspektion och underhåll.

På grund av skillnaden i ström-tidkurvans form för den primära säkringen och den säkra ström-tidkurvan för distributionstransformatorn, kan tillfredsställande överbelastningskydd för distributionstransformatorn inte uppnås med en primär säkring. Formerna på dessa två kurvor är sådana att om en tillräckligt liten säkring används för att ge fullständigt överbelastningskydd för transformatorn, kommer en stor del av den värdefulla överbelastningskapaciteten hos transformatorn att gå förlorad, eftersom säkringen brinner ut och förhindrar att transformatorn använder sin överbelastningskapacitet. Dessutom brinner en sådan liten säkring ofta onödigt pga pulsslag.

Distributionstransformatorer som är anslutna till öppna överbysträngsförsörjningsledningar utsätts ofta för allvarliga blixtstörningar. För att minimera isoleringsbrott och transformatorfel orsakade av blixt, installeras vanligtvis bliktändare för dessa transformatorer.

Sekundärförbindelserna för en distributionstransformator är vanligtvis fast anslutna till radiella sekundärcirklar. Som illustrerat i figur 1, hämtas konsumenttjänster från dessa cirklar. Denna anslutningsarrangemang innebär att transformatorn saknar skydd mot överbelastningar och högimpedansfel i sina sekundärcirklar. Faktiskt skadas relativt få distributionstransformatorer av överbelastningar.

Denna situation beror huvudsakligen på tillämpningen av distributionstransformatorer, där deras överbelastningskapacitet sällan fullt utnyttjas.

När det gäller skydd är säkringar i sekundärförbindelserna för distributionstransformatorer knappt mer effektiva än primära säkringar för att förhindra transformatorbränning, och av liknande skäl. Det lämpliga sättet att effektivt skydda en distributionstransformator mot överbelastningar och högimpedansfel är att installera en strömbrytare i transformatorns sekundärförbindelser. Kritiskt är att strömbrytarens trippningskurva måste precis samordnas med transformatorns säkra ström-tidkurva.

Feltillstånd i en konsuments tjänsteförbindelse, som löper från sekundärcirkeln till tjänstebrytaren, är extremt ovanliga. Därför är det inte ekonomiskt rimligt att installera en sekundärsäkring vid punkten där tjänsteförbindelsen kopplar in i sekundärcirkeln, förutom i speciella fall som storskalig tjänst från underjordiska sekundärcirklar.

Som tidigare nämnts, bör den tillåtna spänningsfallet, mätt från punkten där den första distributionstransformatorn ansluter till den primära försörjningsledningen till tjänstebrytaren för den sista konsumenten på ledningen, ekonomiskt fördelas mellan den primära försörjningsledningen, distributionstransformatorn, sekundärcirkeln och konsumentens tjänsteförbindelse.

Även om dessa siffror är typiska för överbysträngssystem som levererar till bostadsområden, kan man förvänta sig betydande skillnader i underjordiska system. Underjordiska system använder ofta kabelförbindelser och storskaliga distributionstransformatorer eller är utformade för att leverera till industriella och kommersiella belastningar.

När det totala tillåtna spänningsfallet för distributionstransformatorn och sekundärcirkeln har fastställts, är det relativt enkelt att ta reda på den mest kostnadseffektiva kombinationen av deras storlekar för en enhetlig lasttätthet och konstruktionstyp, givet specifika marknadspriser.

Om transformatorn är för stor, blir kostnaden för sekundärcirkeln och den totala kostnaden orimligt hög. Omvänt, om transformatorn är för liten, blir kostnaden för transformatorn själv och den totala kostnaden också för hög.

Likt andra komponenter i distributionsystemet måste lastfluktuationer och tillväxt beaktas vid design och dimensionering av distributionstransformatorer och sekundärcirklar. Dessa element installeras inte bara för att möta de existerande lasterna vid installationstidpunkt, utan de måste också räkna med framtida lastbehov.

Det är dock inte kostnadseffektivt att överdrivet anta tillväxt.

När en distributionstransformator är farligt överbelastad, förbättrar detta åtgärden också lasten på den överbelastade transformatorns sekundärcirkel och förbättrar den totala spänningsregleringen. I områden med relativt jämnfördelade laster, kan ytterligare transformatorer behöva installeras på båda sidor om den överbelastade inom en kort tidsperiod. Detta är nödvändigt för att bibehålla acceptabla spänningsnivåer och förhindra att någon del av sekundärcirkeln blir överbelastad.

Ett alternativt sätt att uppnå samma resultat är att installera en ny transformator och flytta den överbelastade transformatorn så att den levererar energi till mittenavsnittet av dess förkortade sekundärcirkel.

Om transformatorn är för stor, blir kostnaden för sekundärcirkeln och den totala kostnaden orimligt hög. Omvänt, om transformatorn är för liten, blir kostnaden för transformatorn själv och den totala kostnaden också för hög.