Анализ и решения за претоварена експлоатация на разпределителните трансформатори

Причини за прекомерна натовареност на разпределителните трансформатори

Неразумни методи за мониторинг

По време на експлоатацията на трансформатор, за да се осигури безопасната му работа, се наблюдава натовареността на трансформатора. В момента най-често се използва наблюдение 24 часа в денонощието, за да се получи средната натовареност на разпределителния трансформатор. Обачно, поради различните изисквания към електроуредите в различни моменти, както и различната мощност и количество на оборудването, което работи в предприятията в различни моменти, натовареността на трансформатора ще се променя.

Съществуващата система за мониторинг има слаба способност да наблюдава натовареността в различни моменти, което не позволява на енергийните предприятия да имат дълбоко разбиране на натовареността на трансформатора в различни моменти. Когато натовареността на трансформатора е прекомерно висока, енергийните предприятия не могат да предприемат съответни мерки, за да намалят натовареността на трансформатора, което води до прекомерна натовареност на разпределителния трансформатор.

Натовареността на единичен трансформатор е прекомерно ниска

В някои райони, съответните лица допускат грешки при изчисляването на натовареността, а неразумният избор на трансформатори може да доведе до това, че разпределителните трансформатори винаги са в състояние на прекомерна натовареност. Има две основни ситуации на прекомерна натовареност при разпределението на енергия:

• Едната е режимът на разпределение на енергия с единичен трансформатор. Както подсказва името, този режим използва единичен трансформатор за разпределение на енергия. В този режим на разпределение, ако единичният трансформатор не може да удовлетвори изискванията за натовареност, това ще доведе до прекомерна натовареност на трансформатора. Това не само не гарантира стабилността на разпределението на енергия, но и лесно предизвиква аварии.

• Другата е режимът на разпределение на енергия с много трансформатори. В момента в областта на разпределението на енергия, основно се използва режимът на работа с много разпределителни трансформатори, за да се осигури стабилността на процеса на разпределението. Обачно, много енергийни предприятия, за да спестят средства, използват много трансформатори с относително малки индивидуални натоварвания в този режим. След свързването, те биват поставени в експлоатация. В този случай, когато един от трансформаторите се повреди, това ще доведе до цялата система от разпределителни трансформатори да е в състояние на прекомерна натовареност.

Проектираната скорост на растеж на потреблението на енергия е прекомерно ниска

По време на проектирането и избора на трансформатори, е необходимо да се оцени скоростта на растеж на потреблението на енергия в бъдеще, за да се осигури, че разпределителният трансформатор винаги работи при нормална натовареност през целия си сърок на полезност. Изчисляването на скоростта на растеж на потреблението е важна задача, която изисква относително подробно разбиране на регионалното планиране и скоростта на растеж на населението. Обачно, като Китай вече влезе в периода на бързо развитие, потреблението на енергия във всеки район на разпределението също влезе в периода на бързо увеличаване. Бързото увеличаване на потреблението на енергия е предизвикано главно от два фактора:

• Единият е увеличаването на броя на уредите с висока мощност. С подобряването на стандарта на живот, все повече домакинства закупуват уреди с висока мощност, което е напълно различно от старите обичаи. Изчисляването и проектирането на скоростта на растеж на потреблението на базата на старите обичаи ще доведе до прекомерна натовареност на разпределителните трансформатори.

• Другият е увеличаването на потреблението на енергия от страна на предприятията. В момента много разпределителни трансформатори доставят енергия на различни предприятия. Но в новата ера, различни предприятия увеличават производствената си мощност, което значително увеличава скоростта на растеж на потреблението на енергия и довежда до прекомерна натовареност на трансформаторите.

Решения за прекомерна натовареност на разпределителните трансформатори

Паралелна работа на разпределителните трансформатори

Една от причините за прекомерна натовареност на разпределителните трансформатори е прекомерното натоварване на единична линия. На тази основа, трябва да се опита да се постигне паралелна работа. Независимата работа на много линии може да избегне проблема с високото натоварване на единична линия. За паралелната работа на разпределителните трансформатори, трябва да се вземат предвид фактори като равни номинални отношения на напрежението, еднаква фазова последователност и сравними напрежения. Освен това, разликата в капацитета между паралелно свързаните трансформатори не трябва да е прекомерно голяма.

Обикновено не се препоръчва, капацитетът на най-големия трансформатор да надхвърля три пъти този на най-малкия. Например, за 400KVA разпределителен трансформатор, при нормални условия, натовареността винаги се поддържа между 70 - 80%, но по време на пики на потреблението, тя може дори да достигне над 100%, с активна мощност 420KW и най-ниска натовареност само 18%.

В този случай, линията може да бъде преобразувана в режим, в който 315KVA трансформатор и 200KVA трансформатор работят паралелно. Когато нивото на натовареността е ниско, едният от тях започва работа; когато натоварването е прекомерно високо, двата започват едновременно, позволявайки им да удовлетворят изискванията за работа в паралелно състояние, като същевременно постигат икономична работа.

Паралелна работа на разпределителните трансформатори

Една от причините за прекомерна натовареност на разпределителните трансформатори е, че единична линия изнася прекомерно натоварване. За да се справим с това, може да се изпълни паралелна работа. Независимата работа на много линии помага да се избегне проблема с високото натоварване на единична линия. При паралелната работа на разпределителните трансформатори, трябва да се вземат предвид фактори като равни номинални отношения на напрежението, еднаква фазова последователност и сравними напрежения.

 Освен това, разликата в капацитета между паралелно свързаните трансформатори не трябва да е прекомерно голяма. Обикновено не се препоръчва, капацитетът на най-големия трансформатор да надхвърля три пъти този на най-малкия. Например, за 400KVA разпределителен трансформатор, при нормални условия, натовареността остава между 70 - 80%, но по време на пики на потреблението, тя може дори да надхвърли 100%, с активна мощност 420KW и най-ниска натовареност само 18%.

В такъв случай, линията може да бъде преоснастроена в режим, в който 315KVA трансформатор и 200KVA трансформатор работят паралелно. Когато нивото на натовареността е ниско, едният от тях се активира за работа; когато натоварването е прекомерно високо, двата се активират едновременно, позволявайки им да удовлетворят изискванията за работа в паралелно състояние и да постигнат икономична работа.

Разширение на капацитета на трансформатора

Разширението на капацитета на трансформатора е често срещан подход за решаване на проблема с прекомерната натовареност на трансформатора. Този метод изисква комплексен анализ и изследване на съществуващата работа по доставка на енергия в различни региони. Необходимо е да се разберат промените в потреблението на електроенергия в различни периоди, години, сезони и месеци, особено в пикови часове на потребление.

 Създава се модел на средни стойности на основа на регулярни данни, а модел на еднозначни стойности се създава на основа на пикови стойности на потребление. Използвайки максималните стойности на операционните параметри на съществуващите трансформатори като линейни ограничения, се конструират няколко диаграми на параметрите. Чрез комплексен анализ на всички диаграми на параметрите, могат да бъдат получени стандартна стойност на доставката на енергия и максимална стойност на доставката на енергия.

Тези стойности се съпоставят с операционните параметри на съществуващия трансформатор. Една стандартна стойност на доставката на енергия се приема като минимална стойност, а максималната стойност на доставката на енергия се приема като горна граница, за да се определят основните изисквания за разширение на капацитета.

На тази основа, чрез събиране на промените в потреблението на електроенергия в местния район за последните 10 години, като се предположи, че средното потребление на електроенергия е увеличено с 2% за тези 10 години, е необходимо допълнително увеличение на капацитета поне с 2% над основните изисквания за разширение на капацитета, за да се отговори на изискванията за доставка на енергия.

Применение на перегружаеми трансформатори

За по-добро предотвратяване на прекомерната натовареност на разпределителните трансформатори, приложението на перегружаеми трансформатори също изисква ключово внимание. Това е, защото перегружаемите трансформатори са способни да работят продължително 6 часа, 3 часа и 1 час съответно при 1,5 пъти номинална мощност, 1,75 пъти номинална мощност и 2,0 пъти номинална мощност. Това предоставя силна подкрепа за предотвратяване на прекомерната натовареност на разпределителните трансформатори.

Чрез детайлни анализи, не е трудно да се установи, че в сравнение с обикновените разпределителни трансформатори, перегружаемите разпределителни трансформатори трябва да издържат ток, по-висок от номиналния, а използваните изолиращи материали отговарят на стандарта за топлинна устойчивост на изолацията над клас B.

Следва да се отбележи, че при прилагането на перегружаеми трансформатори, трябва да се обърне внимание на техните класове изолация. Перегружаеми трансформатори с изолация B, A и F имат различни характеристики в практически приложения, и има значителни разлики в икономическата ефективност. Например, перегружаемият трансформатор S13-M(F)-100/10GZ използва тип обвито ядро и продукт с изолация F, което прави неговия клас на изолационния материал F.

Чрез провеждане на измервания като измерване на изолационното съпротивление между обмотките и земята, измерване на отношението на напрежението, определяне на маркировката на група връзки, измерване на съпротивлението на обмотките, проба на изолационната течност, външно изпитание на издръжливостта при надвoltage, индуцирано изпитание на издръжливостта при надвoltage, измерване на импеданса при кратко замыкание и загубите при натовареност, измерване на празнотоковия ток и загубите при празноток около този модел на перегружаем трансформатор, може да се установи, че S13-M(F)-100/10GZ перегружаем трансформатор отговаря на различни спецификации.

И чрез анализ на изпитанията за носеща способност и температурно повишаване, може да се докаже още по-далеч, че този модел на перегружаем трансформатор има предимства по отношение на качеството. Чрез детайлни анализи, не е трудно да се установи, че S13-M(F)-100/10GZ перегружаем трансформатор с изолация F има по-ниска цена и обикновено може да отговаря на същите изисквания за натовареност, както и обикновените разпределителни трансформатори.

В сравнение с S13-M(A)-100/10GZ перегружаем трансформатор, номиналната мощност и външните размери на S13-M(F)-100/10GZ перегружаем трансформатор са по-подобни на тези на обикновените продукти разпределителни трансформатори. Изолацията F има висока съпротивителна способност към стареене и висока температурна устойчивост, което прави S13-M(F)-100/10GZ перегружаем трансформатор да има значителни предимства по отношение на устойчивостта при високи температури, механичните свойства, съпротивителната способност към стареене и скоростта на повишаване на пробивното напрежение при AC пробив. Така, се гарантира добре срока на полезност на разпределителния трансформатор.