Analyse und Lösungen für Überlastbetrieb von Verteilungstransformatoren

Gründe für Überlastbetrieb von Verteilungstransformatoren

Unvernünftige Überwachungsmethode

Während des Betriebs eines Transformators wird zur Gewährleistung seines sicheren Betriebs die Last des Transformators überwacht. Derzeit wird hauptsächlich eine rund um die Uhr erfolgende Überwachung durchgeführt, um den Durchschnittsverbrauch des Verteilungstransformators zu ermitteln. Aufgrund der unterschiedlichen Bedarfe an elektrischen Geräten zu verschiedenen Zeiten sowie der unterschiedlichen Leistung und Anzahl der in Betrieb befindlichen Geräte in Unternehmen zu verschiedenen Zeiten, ändert sich die Last des Transformatoren.

Das bestehende Überwachungssystem hat eine geringe Fähigkeit, die Last zu unterschiedlichen Zeiten zu überwachen, was es Energieunternehmen erschwert, ein tiefgehendes Verständnis für die Last des Transformatoren zu verschiedenen Zeiten zu erlangen. Wenn die Last des Transformatoren zu hoch ist, sind Energieunternehmen nicht in der Lage, relevante Maßnahmen zur Reduzierung der Last zu ergreifen, was zu einem Überlastbetrieb des Verteilungstransformators führt.

Die Last eines einzelnen Transformatoren ist zu gering

In manchen Gebieten machen verantwortliche Personen Fehler bei der Lastberechnung, und die unvernünftige Auswahl von Transformatoren kann dazu führen, dass Verteilungstransformatoren ständig im Überlastbetrieb stehen. Es gibt hauptsächlich zwei Situationen des Überlastbetriebs:

• Einer ist der Einzeltransformator-Versorgungsmodus. Wie der Name schon sagt, verwendet dieser Modus einen einzigen Transformator für die Stromversorgung. In diesem Versorgungsmodus, wenn der einzelne Transformator die Lastanforderungen nicht erfüllen kann, führt dies zum Überlastbetrieb des Transformatoren. Dies stellt nicht nur die Stabilität der Stromversorgung in Frage, sondern führt auch leicht zu Unfällen.

• Der andere ist der Mehrtransformator-Versorgungsmodus. Derzeit wird im Bereich der Stromversorgung und -verteilung hauptsächlich der Modus mit mehreren Verteilungstransformatoren eingesetzt, um die Stabilität des Verteilungsprozesses zu gewährleisten. Viele Energieunternehmen nutzen jedoch, um Kosten zu sparen, in diesem Modus mehrere Transformatoren mit relativ geringer Einzellast. Nach dem Anschluss werden sie in Betrieb genommen. In diesem Fall führt das Ausfallen eines Transformatoren dazu, dass das gesamte Verteilungstransformator-System im Überlastbetrieb steht.

Die berechnete Wachstumsrate des Energieverbrauchs ist zu gering

Während der Planung und Auswahl von Transformatoren ist es notwendig, die zukünftige Wachstumsrate des Energieverbrauchs abzuschätzen, um sicherzustellen, dass der Verteilungstransformator während seiner gesamten Lebensdauer unter normaler Last betrieben werden kann. Die Berechnung der Wachstumsrate des Energieverbrauchs ist eine wichtige Aufgabe, die eine relativ detaillierte Kenntnis der regionalen Planung und der Bevölkerungswachstumsrate erfordert. Da China nun in eine Phase des schnellen Wachstums eingetreten ist, hat der Energieverbrauch in jedem Verteilungsgebiet ebenfalls eine Phase des starken Anstiegs erreicht. Der starke Anstieg des Energieverbrauchs wird hauptsächlich durch zwei Faktoren verursacht:

• Einer ist der Anstieg der Anzahl leistungsintensiver elektrischer Geräte. Mit der Verbesserung des Lebensstandards kaufen immer mehr Haushalte leistungsintensive elektrische Geräte, was völlig anders als die alten Lebensgewohnheiten ist. Die Berechnung und Planung der Wachstumsrate des Energieverbrauchs auf Basis alter Lebensgewohnheiten führt allmählich zu einem Überlastbetrieb von Verteilungstransformatoren.

• Der andere ist der Anstieg des Energieverbrauchs in Unternehmen. Viele Verteilungstransformatoren versorgen derzeit verschiedene Unternehmen mit Energie. In der neuen Ära steigern jedoch verschiedene Unternehmen ihre Produktionskapazität, was die Wachstumsrate des Energieverbrauchs erheblich erhöht und zu einem Überlastbetrieb der Transformatoren führt.

Lösungen für den Überlastbetrieb von Verteilungstransformatoren

Parallelschaltung von Verteilungstransformatoren

Einer der Gründe für den Überlastbetrieb von Verteilungstransformatoren ist der zu hohe Arbeitsdruck auf einer einzelnen Leitung. Hierbei sollten Versuche unternommen werden, eine Parallelschaltung zu erreichen. Der unabhängige Betrieb mehrerer Leitungen kann das Problem des hohen Arbeitsdrucks auf einer einzelnen Leitung vermeiden. Für die Parallelschaltung von Verteilungstransformatoren müssen Faktoren wie gleiche Nennspannungsverhältnisse, identische Phasenfolge und vergleichbare Spannungen berücksichtigt werden. Auch sollte die Kapazitätsdifferenz zwischen parallelen Transformatoren nicht zu groß sein. 

Im Allgemeinen wird empfohlen, dass die Kapazität des größten Transformators nicht mehr als dreimal so groß ist wie die des kleinsten. Zum Beispiel bei einem 400KVA-Verteilungstransformator wird der Arbeitsdruck normalerweise zwischen 70-80% gehalten, aber in Spitzenzeiten kann er sogar über 100% erreichen, wobei die aktive Leistung 420KW beträgt und die niedrigste Last nur 18% ausmacht. 

In diesem Fall kann die Leitung in einen Modus umgestaltet werden, in dem ein 315KVA-Transformator und ein 200KVA-Transformator parallel betrieben werden. Bei geringer Last wird einer davon in Betrieb genommen; wenn der Arbeitsdruck zu hoch ist, werden beide gleichzeitig gestartet, sodass sie in einem parallelen Zustand den Arbeitsanforderungen gerecht werden und wirtschaftlich arbeiten können.

Parallelschaltung von Verteilungstransformatoren

Einer der Gründe für den Überlastbetrieb von Verteilungstransformatoren ist, dass eine einzelne Leitung zu viel Arbeitsdruck trägt. Um dies zu beheben, kann eine Parallelschaltung implementiert werden. Der unabhängige Betrieb mehrerer Leitungen hilft dabei, das Problem des hohen Drucks auf einer einzelnen Leitung zu vermeiden. Bei der Parallelschaltung von Verteilungstransformatoren müssen Faktoren wie gleiche Nennspannungsverhältnisse, identische Phasenfolge und vergleichbare Spannungen berücksichtigt werden.

Auch sollte die Kapazitätsdifferenz zwischen parallelen Transformatoren nicht zu groß sein. Im Allgemeinen ist es nicht ratsam, dass die Kapazität des größten Transformators mehr als dreimal so groß ist wie die des kleinsten. Zum Beispiel bei einem 400KVA-Verteilungstransformator bleibt der Arbeitsdruck unter normalen Bedingungen zwischen 70-80%, aber in Spitzenzeiten kann er sogar über 100% erreichen, wobei die aktive Leistung 420KW beträgt und die niedrigste Last nur 18% ausmacht. 

In diesem Fall kann die Leitung in einen Modus umgestaltet werden, in dem ein 315KVA-Transformator und ein 200KVA-Transformator parallel betrieben werden. Bei geringer Last wird einer davon aktiviert; wenn der Arbeitsdruck zu hoch ist, werden beide gleichzeitig aktiviert, sodass sie in einem parallelen Zustand den Arbeitsanforderungen gerecht werden und wirtschaftlich arbeiten können.

Kapazitätserweiterung von Transformatoren

Die Kapazitätserweiterung von Transformatoren ist ein häufig angewandter Ansatz, um das Problem des Überlastbetriebs von Transformatoren zu lösen. Diese Methode erfordert eine umfassende Analyse und Untersuchung der bestehenden Stromversorgungsarbeit in verschiedenen Regionen. Es ist notwendig, die Veränderungen des Stromverbrauchs in verschiedenen Zeitperioden, Jahren, Quartalen und Monaten, insbesondere den Spitzenstromverbrauch, zu verstehen.

Ein Mittelwert-Modell wird auf der Grundlage regelmäßiger Daten erstellt, und ein Singularwert-Modell wird auf der Grundlage des Spitzenstromverbrauchs erstellt. Unter Verwendung der maximalen Werte der aktuellen Transformator-Betriebsparameter als lineare Beschränkungen werden mehrere Parameterdiagramme erstellt. Durch eine umfassende Analyse aller Parameterdiagramme können ein Standard-Stromversorgungswert und ein maximaler Stromversorgungswert erhalten werden.

Diese Werte werden dann mit den Betriebsparametern des bestehenden Transformators abgeglichen. Unter Berücksichtigung des Standard-Stromversorgungswerts als Minimalwert und des maximalen Stromversorgungswerts als Obergrenze können die grundlegenden Kapazitätserweiterungsanforderungen bestimmt werden.

Auf dieser Grundlage, indem die Veränderungen des Stromverbrauchs in der lokalen Region über die letzten 10 Jahre gesammelt werden, und unter der Annahme, dass der durchschnittliche Stromverbrauch in diesen 10 Jahren um 2% gestiegen ist, ist eine zusätzliche Kapazitätserweiterung von mindestens 2% auf den grundlegenden Kapazitätserweiterungsanforderungen erforderlich, um den Stromversorgungsbedarf zu erfüllen.

Anwendung von Überlasttransformatoren

Um den Überlastbetrieb von Verteilungstransformatoren besser zu verhindern, erfordert die Anwendung von Überlasttransformatoren auch besondere Aufmerksamkeit. Das liegt daran, dass Überlasttransformatoren in der Lage sind, kontinuierlich 6 Stunden, 3 Stunden und 1 Stunde unter 1,5-facher, 1,75-facher und 2,0-facher Nennleistung zu arbeiten. Dies bietet eine starke Unterstützung, um den Überlastbetrieb von Verteilungstransformatoren zu verhindern. 

Durch eine tiefgründige Analyse lässt sich leicht erkennen, dass im Vergleich zu normalen Verteilungstransformatoren Überlastverteilungstransformatoren Ströme übersteuern müssen, die höher als der Nennstrom sind, und die verwendeten Isoliermaterialien den Isolations-Wärmebeständigkeit-Standard über Klasse B erfüllen.

Es ist zu beachten, dass bei der Anwendung von Überlasttransformatoren auf deren Isolationsklassen geachtet werden sollte. Überlasttransformatoren mit Isolationsklasse B, A und F haben unterschiedliche Eigenschaften in der praktischen Anwendung, und es gibt auch signifikante Unterschiede in der Wirtschaftlichkeit. Zum Beispiel verwendet der S13-M(F)-100/10GZ-Überlasttransformator eine Wickelkern-Ausführung und ein F-Klasse-Isolations-Überlastprodukt, was seine Isolationsmaterialklasse F macht. 

Durch Durchführung von Messungen wie Winding-to-Ground-Isolationswiderstands-Messung, Spannungsverhältnis-Messung, Bestimmung der Verbindungskennzeichnung, Winding-Widerstands-Messung, Isolieröl-Test, externe Überspannungsfestigkeits-Test, induzierte Überspannungsfestigkeits-Test, Kurzschlussimpedanz- und Lastverlustmessung, Leerlaufstrom- und Leerlaufverlustmessung um dieses Modell des Überlasttransformators herum, kann festgestellt werden, dass der S13-M(F)-100/10GZ-Überlasttransformator den verschiedenen Spezifikationen entspricht. 

Und durch die Analyse von Lasttragfähigkeits-Tests und Temperaturanstieg-Tests kann weiter bewiesen werden, dass dieses Modell des Überlasttransformators Leistungsunterschiede hat. Durch eine tiefgründige Analyse lässt sich leicht erkennen, dass der S13-M(F)-100/10GZ-Überlasttransformator mit F-Klasse-Isolierung einen geringeren Kostenpunkt hat und im Allgemeinen die gleichen Lastanforderungen wie konventionelle Verteilungstransformatoren erfüllen kann.

Im Vergleich zum S13-M(A)-100/10GZ-Überlasttransformator sind die Nennleistung und die äußeren Abmessungen des S13-M(F)-100/10GZ-Überlasttransformators ähnlicher zu denen konventioneller Verteilungstransformator-Produkte. Die F-Klasse-Isolierung hat eine hohe Alterungsbeständigkeit und Wärmebeständigkeitstemperatur, was auch den S13-M(F)-100/10GZ-Überlasttransformator in Bezug auf Hochtemperaturstabilität, mechanische Eigenschaften, Alterungsbeständigkeit und die Steigerungsgeschwindigkeit der Durchschlagspannung bei Wechselspannungsentladung signifikante Vorteile bietet. Damit ist die Lebensdauer des Verteilungstransformators gut gewährleistet.