Anàlisi i solucions per a l'operació de sobrecàrrega dels transformadors de distribució
Raons de la sobrecàrrega en el funcionament dels transformadors de distribució
Mètode de monitorització irracional
Durant l'operació d'un transformador, per assegurar la seva operació segura, es monitoritza la càrrega del transformador. Actualment, es fa una monitorització ininterrupta per obtenir la càrrega mitjana del transformador de distribució. Tanmateix, degut a les diferents necessitats d'aparells elèctrics a diferents moments, així com a la diferent potència i quantitat d'equips en funcionament en les empreses a diferents moments, la càrrega del transformador canviarà.
El sistema de monitorització existent té una baixa capacitat per monitoritzar la càrrega a diferents moments, el que impedeix que les empreses elèctriques tinguin un coneixement profund de la càrrega del transformador a diferents moments. Quan la càrrega del transformador és massa alta, les empreses elèctriques no poden prendre mesures rellevants per reduir la càrrega del transformador, resultant en una operació de sobrecàrrega del transformador de distribució.
La càrrega d'un sol transformador és massa baixa
En algunes àrees, el personal pertinent comet errors en el càlcul de la càrrega, i la selecció irracional de transformadors pot conduir a que els transformadors de distribució estiguin sempre en un estat d'operació de sobrecàrrega. Hi ha principalment dues situacions d'operació de distribució de sobrecàrrega:
Una és el mode d'abastament d'energia amb un sol transformador. Com indica el nom, aquest mode utilitza un sol transformador per a la distribució d'energia. En aquest mode de distribució, si un sol transformador no pot satisfer les necessitats de càrrega, això portarà a l'operació de sobrecàrrega del transformador. Això no només no garanteix la estabilitat de la distribució d'energia, sinó que també pot causar fàcilment accidents de seguretat.
L'altra és el mode d'abastament d'energia amb múltiples transformadors. Actualment, en el camp de l'abastament i distribució d'energia, es fa servir principalment el mode d'operació de múltiples transformadors de distribució per assegurar la estabilitat del procés de distribució d'energia. Tanmateix, moltes empreses elèctriques, per estalviar costos, utilitzen diversos transformadors amb càrregues individuals relativament petites en aquest mode. Un cop connectats, els posen en funcionament. En aquest cas, quan un dels transformadors falla, això farà que tot el sistema de transformadors de distribució estigui en un estat d'operació de sobrecàrrega.
La taxa de creixement del consum d'energia dissenyada és massa baixa
Durant el disseny i la selecció de transformadors, cal estimar la taxa de creixement del consum d'energia en el futur per assegurar que el transformador de distribució pugui operar sempre amb una càrrega normal durant tota la seva vida útil. El càlcul de la taxa de creixement del consum d'energia és una tasca important que requereix un coneixement relativament detallat del pla territorial i la taxa de creixement de la població. Tanmateix, ja que la Xina ha entrat en un període de desenvolupament ràpid, el consum d'energia en cada àrea de distribució també ha entrat en un període d'increment ràpid. L'increment ràpid del consum d'energia es deu principalment a dos factors:
Un és l'increment en el nombre d'aparells elèctrics de gran potència. Amb la millora del nivell de vida, més famílies estan adquirint aparells elèctrics de gran potència, el que és completament diferent de les antigues habituds de vida. El càlcul i el disseny de la taxa de creixement del consum d'energia basats en les antigues habituds de vida portaran gradualment a l'operació de sobrecàrrega dels transformadors de distribució.
L'altre és l'increment en el consum d'energia de les empreses. Actualment, molts transformadors de distribució subministren energia a diverses empreses. Tanmateix, en la nova era, diverses empreses estan incrementant la seva capacitat de producció, el que augmenta considerablement la taxa de creixement del consum d'energia i porta a l'operació de sobrecàrrega dels transformadors.
Solucions per a l'operació de sobrecàrrega dels transformadors de distribució
Operació paral·lela dels transformadors de distribució
Una de les raons de l'operació de sobrecàrrega dels transformadors de distribució és la pressió de treball excessiva en una sola línia. Basant-nos en això, s'hauria de intentar assolir l'operació paral·lela. L'operació independent de diverses línies pot evitar el problema de la pressió de treball elevada en una sola línia. Per a l'operació paral·lela dels transformadors de distribució, cal considerar factors com una relació de tensions nominal igual, la mateixa seqüència de fase i tensions comparables. També, la diferència de capacitat entre els transformadors en paral·lel no hauria de ser massa gran.
Generalment, no es recomana que la capacitat del transformador més gran superi tres vegades la del més petit. Per exemple, per a un transformador de distribució de 400KVA, en condicions normals, la pressió de treball sempre es manté entre el 70 - 80%, però durant els períodes de consum d'energia màxim, pot arribar fins i tot al 100%, amb una potència activa de 420KW i una càrrega mínima només del 18%.
En aquest cas, la línia es pot reconstruir en un mode on un transformador de 315KVA i un de 200KVA operen en paral·lel. Quan el nivell de càrrega és baix, s'inicia un d'ells per a l'operació; quan la pressió de treball és massa alta, s'inicien simultàniament, permetent que compleixin amb els requisits de treball en un estat paral·lel mentre aconsegueixen una operació econòmica.
Operació paral·lela dels transformadors de distribució
Una de les raons de l'operació de sobrecàrrega dels transformadors de distribució és que una sola línia suporta una pressió de treball excessiva. Per abordar això, es pot implementar l'operació paral·lela. L'operació independent de diverses línies ajuda a evitar el problema de pressió elevada en una sola línia. Quan s'operen els transformadors de distribució en paral·lel, cal tenir en compte factors com una relació de tensions nominal igual, la mateixa seqüència de fase i tensions comparables.
També, la diferència de capacitat entre els transformadors connectats en paral·lel no hauria de ser massa gran. Generalment, no és aconsellable que la capacitat del transformador més gran superi tres vegades la del més petit. Per exemple, per a un transformador de distribució de 400KVA, en condicions normals, la pressió de treball es manté entre el 70 - 80%, però durant els períodes de consum d'energia màxim, pot arribar fins i tot al 100%, amb una potència activa de 420KW i una càrrega mínima només del 18%.
En aquest cas, la línia es pot reformar a un mode on un transformador de 315KVA i un de 200KVA operen en paral·lel. Quan el nivell de càrrega és baix, s'activa un d'ells per a l'operació; quan la pressió de treball és massa alta, s'activen simultàniament, permetent que compleixin amb els requisits de treball en un estat paral·lel i aconsegueixen una operació econòmica.
Ampliació de la capacitat del transformador
L'ampliació de la capacitat del transformador és un enfocament comú per resoldre el problema de l'operació de sobrecàrrega del transformador. Aquest mètode requereix un anàlisi i investigació exhaustiva del treball d'abastament d'energia existent en les diferents regions. Cal entendre els canvis en el consum d'energia en diferents períodes, anys, trimestres i mesos, especialment el consum d'energia màxim.
Es estableix un model de valor mitjà basat en dades regulars, i un model de valor singular basat en el consum d'energia màxim. Utilitzant els valors màxims dels paràmetres d'operació dels transformadors actuals com a restriccions lineals, es construeixen diversos diagrames de paràmetres. A través de l'anàlisi exhaustiva de tots els diagrames de paràmetres, es poden obtenir un valor d'abastiment d'energia estàndard i un valor d'abastiment d'energia màxim.
Aquests valors es fan coincidir amb els paràmetres d'operació del transformador existent. Prenguent el valor d'abastiment d'energia estàndard com a valor mínim i el valor d'abastiment d'energia màxim com a límit superior, es poden determinar els requisits bàsics d'ampliació de capacitat.
Sobre aquesta base, recopilant els canvis en el consum d'energia en la zona local durant els últims 10 anys, assumint que el consum d'energia mitjà ha augmentat un 2% en aquests 10 anys, és necessari un increment addicional de capacitat d'almenys un 2% sobre els requisits bàsics d'ampliació de capacitat per satisfer la demanda d'abastiment d'energia.
Aplicació dels transformadors de sobrecàrrega
Per prevenir millor l'operació de sobrecàrrega dels transformadors de distribució, l'aplicació dels transformadors de sobrecàrrega també requereix atenció clau. Això és degut a que els transformadors de sobrecàrrega són capaces de funcionar de manera contínua durant 6h, 3h i 1h respectivament sota condicions de capacitat nominal 1,5 vegades, 1,75 vegades i 2,0 vegades. Això proporciona un fort suport per prevenir l'operació de sobrecàrrega dels transformadors de distribució.
A través d'una anàlisi en profunditat, no és difícil trobar que, en comparació amb els transformadors de distribució convencionals, els transformadors de sobrecàrrega han de resistir corrents superiors a la corrent nominal, i els materials aïllants utilitzats compleixen la norma de resistència al calor de l'aïllament superior al grau B.
Cal tenir en compte que, en aplicar els transformadors de sobrecàrrega, s'ha de prestar atenció als seus graus d'aïllament. Els transformadors de sobrecàrrega amb aïllaments de grau B, A i F tenen característiques diferents en les aplicacions pràctiques, i també hi ha diferències significatives en l'eficiència econòmica. Per exemple, el transformador de sobrecàrrega S13-M(F)-100/10GZ adopta un producte de sobrecàrrega de tipus núcle enrotllat i aïllament de grau F, el que fa que el seu material aïllant sigui de grau F.
Realitzant mesures com la resistència aïlladora entre bobines i terra, la mesura de la relació de tensió, la determinació de la marca del grup de connexió, la mesura de la resistència de les bobines, la prova de l'oli aïllant, la prova de resistència a la sobretensió externa, la prova de resistència a la sobretensió induïda, la mesura de la impedància de curtcircuït i la pèrdua de càrrega, la mesura de la corrent buida i la pèrdua buida al voltant d'aquest model de transformador de sobrecàrrega, es pot determinar que el transformador de sobrecàrrega S13-M(F)-100/10GZ compleix diverses especificacions.
I a través de l'anàlisi de proves de capacitat de càrrega i proves de pujada de temperatura, es pot demostrar encara més que aquest model de transformador de sobrecàrrega té avantatges de rendiment. A través d'una anàlisi en profunditat, no és difícil trobar que el transformador de sobrecàrrega S13-M(F)-100/10GZ amb aïllament de grau F té un cost més baix, i generalment pot satisfer les mateixes necessitats de càrrega que els transformadors de distribució convencionals.
En comparació amb el transformador de sobrecàrrega S13-M(A)-100/10GZ, la capacitat nominal i les dimensions exteriors del transformador de sobrecàrrega S13-M(F)-100/10GZ són més similars als productes de transformadors de distribució convencionals. L'aïllament de grau F té una alta capacitat anti-envejeciment i temperatura de resistència al calor, el que també fa que el transformador de sobrecàrrega S13-M(F)-100/10GZ tingui avantatges significatius en termes d'estabilitat a altes temperatures, propietats mecàniques, propietats anti-envejeciment i velocitat d'augment de la tensió de ruptura durant el flashover AC. Així, la vida útil del transformador de distribució queda ben garantida.
