Jakaumansiemenen ylikuormituksen analyysi ja ratkaisut

Jakelun muuntajien ylikuormituksen syyt

Epäasianmukainen valvontamenetelmä

Muuntajan toiminnan aikana sen turvallista toimintaa varten valvotaan muuntajan kuormitusta. Nykyisin suurin osa valvonnasta tapahtuu vuorokauden ympäri saadakseen keskiarvokuormituksen jakeluverkon muuntajalle. Kuitenkin eri aikoina olevat vaatimukset sähkölaitteille sekä yritysten käyttämien laitteiden tehon ja määrän vaihtelu aiheuttavat muuntajan kuormituksen muutoksia.

Nykyinen valvontajärjestelmällä on heikko kyky seurata eri aikojen kuormituksia, mikä estää sähköyrityksiä ymmärtämästä syvällisesti muuntajan kuormitusta eri aikoina. Kun muuntajan kuormitus on liian korkea, sähköyritykset eivät pysty ottamaan tarvittavia toimenpiteitä muuntajan kuormituksen vähentämiseksi, mikä johtaa jakeluverkon muuntajan ylikuormituksen toimintaan.

Yhden muuntajan kuormitus on liian alhainen

Joissakin alueissa vastuulliset henkilöt tekevät virheitä kuormituksen laskennassa, ja epäasianmukaiset muuntajien valinnat voivat johtaa jakeluverkon muuntajien pysyvään ylikuormitettuun toimintaan. Ylikuormitetun sähkönjakamisen tilanteisiin kuuluu pääasiassa kaksi:

• Toinen on yksimuuntajan sähköntarjoamistapa. Nimekkeestä huolimatta tämä tapa käyttää yhtä muuntajaa sähkön jakamiseen. Tässä sähkönjakotavassa, jos yksimuuntaja ei pysty tukemaan kuormituksen vaatimuksia, se johtaa muuntajan ylikuormitettuun toimintaan. Tämä ei ainoastaan takaa sähkönjakamisen vakautta, vaan myös helposti aiheuttaa turvallisuushäiriöitä.

• Toinen on usean muuntajan sähköntarjoamistapa. Nykyisin sähkönjakamisalalla käytetään pääasiassa useita jakeluverkon muuntajia varmistaakseen sähkönjakoprosessin vakauden. Monet sähköyritykset pyrkivät kuitenkin säästämään kustannuksissa käyttämällä tällä tavalla useita muuntajia, joiden yksittäinen kuormitus on suhteellisen pieni. Liittyessään ne otetaan käyttöön. Tällaisessa tapauksessa, kun yksi muuntajista epäonnistuu, se aiheuttaa koko jakeluverkon muuntajajärjestelmän ylikuormitettuun toimintaan.

Suunnitellun sähkönkulutuksen kasvunopeus on liian alhainen

Muuntajien suunnittelun ja valinnan aikana on arvioitava tulevaisuuden sähkönkulutuksen kasvunopeus varmistaakseen, että jakeluverkon muuntaja voi aina toimia normaalilla kuormituksella sen käyttöikänsä ajan. Sähkönkulutuksen kasvunopeuden laskeminen on suuri tehtävä, joka vaatii suhteellisen yksityiskohtaista ymmärrystä alueellisesta suunnittelusta ja väestönkasvusta. Kuitenkin nyt, kun Kiina on astunut nopeaan kehitysaikaan, jokaisen sähkönjakualueen sähkönkulutus on myös siirtynyt nopeaan kasvuun. Sähkönkulutuksen nopea kasvu johtuu pääasiassa kahteen tekijään:

• Toinen on suuryhteensopivien sähkölaitteiden määrän lisääntyminen. Elintason parantumisen myötä yhä useammat kotitaloudet ostavat suuryhteensopivia sähkölaitteita, mikä on täysin erilainen vanhoista elämästiloista. Sähkönkulutuksen kasvunopeuden laskeminen ja suunnittelu vanhojen elämästilojen perusteella johtaa asteittain jakeluverkon muuntajien ylikuormitettuun toimintaan.

• Toinen on yritysten sähkönkulutuksen lisääntyminen. Nykyisin monet jakeluverkon muuntajat tarjoavat sähköä erilaisille yrityksille. Uudessa aikakaudessa erilaiset yritykset lisäävät tuotantojensa kapasiteettia, mikä merkittävästi nostaa sähkönkulutuksen kasvunopeutta ja johtaa muuntajien ylikuormitettuun toimintaan.

Ratkaisut jakeluverkon muuntajien ylikuormituksen toimintaan

Jakeluverkon muuntajien rinnakkaiskäyttö

Jakeluverkon muuntajien ylikuormituksen toiminnan yksi syy on yhden linjan liian suuri työkuorma. Tämän pohjalta tulisi pyrkiä saavuttamaan rinnakkaiskäyttö. Useiden linjojen itsenäinen toiminta voi välttää yhden linjan suuren työkuorman ongelman. Jakeluverkon muuntajien rinnakkaiskäytössä on otettava huomioon asioita, kuten samat nominaalinen jänniteosamäärä, sama vaihejärjestys ja vertailukelpoiset jännitteet. Lisäksi rinnakkaiskäytössä olevien muuntajien kapasiteettierotus ei saa olla liian suuri. 

Yleensä ei ole suositeltavaa, että suurimman muuntajan kapasiteetti ylittää kolme kertaa pienimmän. Esimerkiksi 400KVA:n jakeluverkon muuntajalle normaaleissa olosuhteissa työkuorma säilytetään aina 70-80 %:ssa, mutta huippukulutusaikoja varten se voi nousta jopa yli 100 %:iin, aktiivinen teho tavoittelee 420KW:tta ja alhaisin kuormitus vain 18 %. 

Tällaisessa tapauksessa linja voidaan uudelleenkäsitellä 315KVA:n ja 200KVA:n muuntajien rinnakkaiseen käyttöön. Matalalla kuormituksella aloitetaan yhden toiminta; kun työkuorma on liian suuri, molemmat aloitetaan samanaikaisesti, mikä mahdollistaa niiden työvaatimusten täyttämisen rinnakkaisessa tilassa ja taloudellisen toiminnan.

Jakeluverkon muuntajien rinnakkaiskäyttö

Jakeluverkon muuntajien ylikuormituksen toiminnan yksi syy on, että yksi linja kantaa liian suuren työkuorman. Tämän ratkaisemiseksi voidaan toteuttaa rinnakkaiskäyttö. Useiden linjojen itsenäinen toiminta auttaa välttämään yhden linjan suuren paineen ongelmaa. Jakeluverkon muuntajien rinnakkaiskäytössä on otettava huomioon asioita, kuten samat nominaalinen jänniteosamäärä, sama vaihejärjestys ja vertailukelpoiset jännitteet.

 Lisäksi rinnakkaiskäytössä olevien muuntajien kapasiteettierotus ei saa olla liian suuri. Yleensä ei ole suositeltavaa, että suurimman muuntajan kapasiteetti ylittää kolme kertaa pienimmän. Esimerkiksi 400KVA:n jakeluverkon muuntajalle normaaleissa olosuhteissa työkuorma säilytetään 70-80 %:ssa, mutta huippukulutusaikoja varten se voi nousta jopa yli 100 %:iin, aktiivinen teho tavoittelee 420KW:tta ja alhaisin kuormitus vain 18 %. 

Tällaisessa tapauksessa linja voidaan uudelleenkäsitellä 315KVA:n ja 200KVA:n muuntajien rinnakkaiseen käyttöön. Matalalla kuormituksella aloitetaan yhden toiminta; kun työkuorma on liian suuri, molemmat aloitetaan samanaikaisesti, mikä mahdollistaa niiden työvaatimusten täyttämisen rinnakkaisessa tilassa ja taloudellisen toiminnan.

Muuntajan kapasiteetin laajentaminen

Muuntajan kapasiteetin laajentaminen on yleinen lähestymistapa muuntajan ylikuormituksen ongelman ratkaisemiseksi. Tämä menetelmä edellyttää kattavaa analyysiä ja tutkimusta eri alueiden nykyisestä sähköntarjoamistyöstä. On ymmärrettävä sähkönkulutuksen muutokset eri aikoina, vuosina, neljänneksinä ja kuukausina, erityisesti huippukulutus.

 Perustetaan keskiarvo-malli säännöllisten tietojen perusteella, ja singulariteettimalli huippukulutuksen perusteella. Käyttämällä nykyisten muuntajien toimintaparametrien maksimi-arvoja lineaarisina rajoitteina rakennetaan useita parametrikaavioita. Kaikkien parametrikaavioiden kattavan analyysin avulla voidaan saada standardi sähköntarjoamisarvo ja maksimi sähköntarjoamisarvo.

Nämä arvot sovitetaan sitten olemassa olevan muuntajan toimintaparametreihin. Ottaen standardi sähköntarjoamisarvon minimiarvona ja maksimi sähköntarjoamisarvon ylärajana voidaan määrittää peruskapasiteettilaajennusvaatimukset.

Tämän pohjalta kerättäessä paikallisen alueen sähkönkulutuksen muutoksia viimeisen 10 vuoden aikana, olettaen, että keskimääräinen sähkönkulutus on kasvanut 2 %:lla näiden 10 vuoden aikana, on välttämätöntä lisätä vähintään 2 % peruskapasiteettilaajennusvaatimuksiin, jotta voidaan vastata sähköntarjoamisvaatimuksiin.

Ylikuormitusmuuntajien käyttö

Parempi ennaltaehkäisy jakeluverkon muuntajien ylikuormituksen toiminnalta edellyttää myös ylikuormitusmuuntajien käytön keskeistä huomiota. Tämä johtuu siitä, että ylikuormitusmuuntajat pystyvät toimimaan jatkuvasti 6 tunnin, 3 tunnin ja 1 tunnin ajan 1,5-kertaisella, 1,75-kertaisella ja 2,0-kertaisella nominallisella kapasiteetilla. Tämä tarjoaa vahvan tukipilarin jakeluverkon muuntajien ylikuormituksen toiminnan ehkäisylle. 

Syvällisen analyysin avulla on helppo havaita, että verrattuna tavallisiin jakeluverkon muuntajiin, ylikuormitusmuuntajien on siedettävä sähkövirtauksia, jotka ovat suurempia kuin nominallinen sähkövirta, ja käytetty eristämateriaali täyttää B-luokan yläpuolella olevan eristämateriaalin lämpökestävyyden standardin.

On huomioitava, että ylikuormitusmuuntajien käytössä on kiinnitettävä huomiota niiden eristämateriaalin luokkiin. B-, A- ja F-luokan eristämateriaalia käyttävillä ylikuormitusmuuntajilla on erilaisia ominaisuuksia käytännössä, ja niissä on myös merkittäviä eroja taloudellisessa tehokkuudessa. Esimerkiksi S13-M(F)-100/10GZ-ylikuormitusmuuntaja käyttää pyöristettyä ytimenmallia ja F-luokan eristämateriaalia, mikä tekee sen eristämateriaalin luokaksi F. 

Tätä mallia koskevia mittauksia, kuten maan vastaiseen eristävyyteen liittyvät mittaukset, jännitesuhdemittaukset, yhdistelyryhmämerkin määrittäminen, kytkentäresistanssimittaukset, eristölaidun testaus, ulkoinen ylivolttikestävyystesti, indusoitu ylivolttikestävyystesti, lyhytsirujen impedanssi ja kuormitusmenetyksen mittaus, tyhjiökulutus- ja tyhjiökulutusmenetyksen mittaus, voidaan todeta, että S13-M(F)-100/10GZ-ylikuormitusmuuntaja täyttää eri spesifikaatiot. 

Ja kuormituskyvyn testien ja lämpötilankorotustestien analyysin avulla voidaan edelleen osoittaa, että tämä malli ylikuormitusmuuntajalla on suorituskykyetuja. Syvällisen analyysin avulla on helppo havaita, että F-luokan eristämateriaalia käyttävä S13-M(F)-100/10GZ-ylikuormitusmuuntaja on edullisempi, ja se pystyy yleensä vastaamaan samoja kuormitusvaatimuksia kuin perinteiset jakeluverkon muuntajat.

Verrattuna S13-M(A)-100/10GZ-ylikuormitusmuuntajiin, S13-M(F)-100/10GZ-ylikuormitusmuuntajan nominallinen kapasiteetti ja ulkomuodot ovat paljon samankaltaisempia perinteisten jakeluverkon muuntajien tuotteiden kanssa. F-luokan eristämateriaillin korkea ikääntymiskiinteyys ja lämpökestävyys antavat S13-M(F)-100/10GZ-ylikuormitusmuuntajalle merkittäviä etuja korkean lämpötilan vakaudessa, mekaanisissa ominaisuuksissa, ikääntymiskyvessä ja AC-virtasuun liittyvässä murtojännitteen nousunopeudessa. Näin ollen jakeluverkon muuntajan käyttöikä on hyvin turvattu.