Analiza i rješenja za preopterećeno radno stanje distribucijskih transformatora

Razlozi preoptereženog rada distribucijskih transformatora

Nerazuman način nadzora

Tijekom rada transformatora, kako bi se osigurala njegova sigurna operacija, nadgleda se opterećenje transformatora. Trenutno, uglavnom se primjenjuje neprekinuti nadzor kako bi se dobio prosječni opterećenje distribucijskog transformatora. Međutim, zbog različitih potreba za električnim uređajima u različitim vremenima, kao i različite snage i količine opreme u radu u poduzećima u različitim vremenima, opterećenje transformatora će se mijenjati. 

Postojeći sustav nadzora ima slabo sposobnost praćenja opterećenja u različitim vremenima, što sprečava energetske poduzeća da imaju duboko razumijevanje opterećenja transformatora u različitim vremenima. Kada je opterećenje transformatora previsoko, energetska poduzeća ne mogu poduzeti odgovarajuće mjere kako bi smanjila opterećenje transformatora, što rezultira preoptereženim radom distribucijskog transformatora.

Opterećenje jednog transformatora je prenisko

U nekim područjima, odgovorna osoba greši u izračunu opterećenja, a nerazumno biranje transformatora može dovesti do toga da su distribucijski transformatori uvijek u stanju preoptereženog rada. Postoji glavno dvije situacije preoptereženog distribucijskog rada:

• Jedna je jednotransformatorski način snabdijevanja strujom. Kao što naziv kaže, ovaj način koristi jedan transformator za distribuciju struje. U ovom načinu distribucije, ako jedan transformator ne može ispuniti zahtjeve za opterećenjem, dovesti će to do preoptereženog rada transformatora. To ne samo da ne osigurava stabilnost distribucije struje, već lako dovodi i do sigurnosnih nesreća.

• Drugi je višetranformatorski način snabdijevanja strujom. Trenutno, u području snabdijevanja i distribucije struje, uglavnom se primjenjuje način rada više distribucijskih transformatora kako bi se osigurala stabilnost procesa distribucije. Međutim, mnoga energetska poduzeća, radi smanjenja troškova, u ovom načinu koriste više transformatora s relativno malim pojedinačnim opterećenjima. Nakon povezivanja, stavljeni su u rad. U takvom slučaju, kada jedan od transformatora izneva, dovesti će to do cijelog sistema distribucijskih transformatora da bude u stanju preoptereženog rada.

Zamiješteni stopa porasta potrošnje energije je premala

Tijekom dizajna i odabira transformatora, potrebno je procijeniti stopu porasta potrošnje energije u budućnosti kako bi se osiguralo da distribucijski transformator uvijek može raditi pod normalnim opterećenjem tijekom svog životnog vijeka. Izračunavanje stope porasta potrošnje energije je velika posao koja zahtijeva relativno detaljno poznavanje regionalnog planiranja i stope porasta stanovništva. Međutim, kako je Kina sada ušla u razdoblje brzog razvoja, potrošnja energije u svakoj zoni distribucije također je ušla u razdoblje brzog porasta. Brzi porast potrošnje energije uglavnom je uzrokovan dvama faktorima:

• Jedan je porast broja uređaja visoke snage. S poboljšanjem standarda života, sve više obitelji kupuje uređaje visoke snage, što je potpuno drugačije od starih navika života. Izračunavanje i dizajniranje stope porasta potrošnje energije temeljem starih navika života postupno će dovesti do preoptereženog rada distribucijskih transformatora.

• Drugi je porast potrošnje energije poduzeća. Trenutno, mnogi distribucijski transformatori snabdijevaju strujom razna poduzeća. Međutim, u novom dobu, razna poduzeća povećavaju svoju proizvodnu kapacitet, što značajno povećava stopu porasta potrošnje energije i dovodi do preoptereženog rada transformatora.

Rješenja za preoptereženi rad distribucijskih transformatora

Paralelni rad distribucijskih transformatora

Jedan od razloga preoptereženog rada distribucijskih transformatora je preveliki radni pritisak na jednu liniju. Na tom temelju, trebalo bi pokušati postići paralelni rad. Nezavisni rad više linija može izbjegavati problem visokog radnog pritiska na jednu liniju. Za paralelni rad distribucijskih transformatora, potrebno je uzeti u obzir faktore poput jednakosti nominalnih omjera napona, istog faza redoslijeda i sličnih napona. Također, razlika u kapacitetu između transformatora u paraleli ne smije biti prevelika. 

Općenito, ne preporučuje se da kapacitet najvećeg transformatora premaši tri puta kapacitet najmanjeg. Na primjer, za 400KVA distribucijski transformator, u normalnim uvjetima, radni pritisak se uvijek održava između 70 - 80%, ali tijekom vrha potrošnje struje, može čak i premašiti 100%, s aktivnom snagom od 420KW i najnižim opterećenjem od samo 18%. 

U takvom slučaju, linija se može rekonstruirati u način rada gdje 315KVA transformator i 200KVA transformator rade u paraleli. Kada je razina opterećenja niska, pokreće se jedan od njih; kada je radni pritisak previsok, pokreću se oba istodobno, omogućujući im da zadovoljavaju radne zahtjeve u paralelnom stanju, dok ostvaruju ekonomičan rad.

Paralelni rad distribucijskih transformatora

Jedan od razloga preoptereženog rada distribucijskih transformatora je da jedna linija nosi preveliki radni pritisak. Da bi se to riješilo, može se implementirati paralelni rad. Nezavisni rad više linija pomaže u izbjegavanju problema visokog pritiska na jednu liniju. Kada se operiraju distribucijski transformatori u paraleli, potrebno je uzeti u obzir faktore poput jednakosti nominalnih omjera napona, istog faza redoslijeda i sličnih napona.

 Također, razlika u kapacitetu između paralelnih transformatora ne smije biti prevelika. Općenito, nije savjetljivo da kapacitet najvećeg transformatora premaši tri puta kapacitet najmanjeg. Na primjer, za 400KVA distribucijski transformator, u normalnim uvjetima, radni pritisak se održava između 70 - 80%, ali tijekom vrha potrošnje struje, može čak i premašiti 100%, s aktivnom snagom od 420KW i najnižim opterećenjem od samo 18%. 

U takvom slučaju, linija se može rekonfigurirati u način rada gdje 315KVA transformator i 200KVA transformator rade u paraleli. Kada je razina opterećenja niska, aktivira se jedan od njih; kada je radni pritisak previsok, aktiviraju se oba istodobno, omogućujući im da zadovoljavaju radne zahtjeve u paralelnom stanju i ostvaruju ekonomičan rad.

Proširenje kapaciteta transformatora

Proširenje kapaciteta transformatora je uobičajen pristup za rješavanje problema preoptereženog rada transformatora. Ovaj metod zahtijeva kompleksnu analizu i istraživanje postojećeg snabdijevanja strujom u različitim regijama. Potrebno je razumjeti promjene u potrošnji struje u različitim vremenskim periodima, godinama, kvartalima i mjesecima, posebno vrh potrošnje struje.

 Na temelju redovnih podataka, stvara se model srednjih vrijednosti, a na temelju vrhovne potrošnje struje, stvara se singularni model. Koristeći maksimalne vrijednosti trenutnih radnih parametara transformatora kao linearna ograničenja, konstruiraju se nekoliko dijagrama parametara. Kompleksna analiza svih dijagrama parametara omogućuje dobivanje standardne vrijednosti snabdijevanja strujom i maksimalne vrijednosti snabdijevanja strujom.

Te se vrijednosti uskladjuju s radnim parametrima postojećeg transformatora. Uzimajući standardnu vrijednost snabdijevanja strujom kao minimalnu vrijednost, a maksimalnu vrijednost snabdijevanja strujom kao gornju granicu, mogu se odrediti osnovni zahtjevi za proširenje kapaciteta.

Na tom temelju, prikupljanjem promjena u potrošnji struje u lokalnoj zoni tijekom proteklih 10 godina, pretpostavljajući da je prosječna potrošnja struje porasla za 2% tijekom tih 10 godina, potrebno je dodatno povećanje kapaciteta od najmanje 2% iznad osnovnih zahtjeva za proširenje kapaciteta kako bi se zadovoljili zahtjevi za snabdijevanjem strujom.

Primjena preoptereženih transformatora

Da bi se bolje spriječio preoptereženi rad distribucijskih transformatora, primjena preoptereženih transformatora također zahtijeva ključnu pažnju. To je zato što preoptereženi transformatori mogu kontinuirano raditi 6 sati, 3 sata i 1 sat redom pod uvjetima 1,5-puta nominalne snage, 1,75-puta nominalne snage i 2,0-puta nominalne snage. To pruža snažnu podršku u spriječavanju preoptereženog rada distribucijskih transformatora. 

Kroz duboku analizu, nije teško uočiti da, u usporedbi s običnim distribucijskim transformatorima, preoptereženi distribucijski transformatori moraju podnositi struje veće od nominalne, a materijali za izolaciju koji se koriste zadovoljavaju standard temperaturne otpornosti iznad klase B.

Treba napomenuti da, kada se primjenjuju preoptereženi transformatori, treba obratiti pažnju na njihove klase izolacije. Preoptereženi transformatori s izolacijom klase B, A i F imaju različite karakteristike u praktičnoj primjeni, a postoje i značajne razlike u ekonomskoj učinkovitosti. Na primjer, preoptereženi transformator S13-M(F)-100/10GZ koristi namotan jezgra tip i F-klase izolaciju, što čini da je njegov materijal za izolaciju klase F. 

Izvršavanjem mjerenja poput mjerenja otpornosti izolacije namota na zemlju, mjerenja omjera napona, određivanja oznake skupine spojeva, mjerenja otpornosti namota, testiranja izolacijskog ulja, vanjskog testa otpornosti na pretjerano visok napon, induciranih testova otpornosti na pretjerano visok napon, mjerenja kratkospojne impedancije i gubitaka opterećenja, mjerenja bezopterećenog struja i gubitaka bezopterećenog radnog toka oko ovog modela preoptereženog transformatora, može se utvrditi da preoptereženi transformator S13-M(F)-100/10GZ zadovoljava razne specifikacije. 

A kroz analizu testova nosivosti opterećenja i testova povišenja temperature, može se dalje dokazati da ovaj model preoptereženog transformatora ima prednosti u performansama. Kroz duboku analizu, nije teško uočiti da preoptereženi transformator S13-M(F)-100/10GZ s izolacijom klase F ima niže troškove, a općenito može zadovoljavati iste zahtjeve za opterećenje kao i konvencionalni distribucijski transformatori.

U usporedbi s preoptereženim transformatorom S13-M(A)-100/10GZ, nominalna snaga i vanjski dimenziji preoptereženog transformatora S13-M(F)-100/10GZ su sličniji onima konvencionalnih distribucijskih transformatora. Izolacija klase F ima visoku otpornost na staranje i temperaturu, što također daje preoptereženom transformatoru S13-M(F)-100/10GZ značajne prednosti u pogledu stabilnosti pri visokim temperaturama, mehaničkih svojstava, otpornosti na staranje i brzini povećanja napona rupe tijekom AC bljesnutnog prekida. Time je dobro osiguran vijek trajanja distribucijskog transformatora.