Analiza i rozwiązania dla nadmiernego obciążenia transformatorów dystrybucyjnych

Przyczyny przekroczenia obciążenia transformatorów dystrybucyjnych

Nieracjonalna metoda monitorowania

W trakcie pracy transformatora, aby zapewnić jego bezpieczne działanie, monitoruje się obciążenie transformatora. Obecnie najczęściej stosuje się monitoring na bieżąco, aby uzyskać średnią wartość obciążenia transformatora dystrybucyjnego. Jednak ze względu na różne wymagania dotyczące urządzeń elektrycznych w różnych porach dnia, a także różne mocy i ilości sprzętu pracującego w przedsiębiorstwach w różnych porach, obciążenie transformatora ulega zmianie.

Istniejący system monitorowania ma słabe możliwości monitorowania obciążenia w różnych porach, co uniemożliwia przedsiębiorstwom energetycznym dokładne zrozumienie obciążenia transformatora w różnych momentach. Gdy obciążenie transformatora jest zbyt wysokie, przedsiębiorstwa energetyczne nie są w stanie podjąć odpowiednich działań, aby zmniejszyć obciążenie transformatora, co prowadzi do przekroczenia obciążenia transformatora dystrybucyjnego.

Obciążenie pojedynczego transformatora jest zbyt niskie

W niektórych obszarach odpowiedzialni pracownicy popełniają błędy w obliczeniach obciążenia, a nieracjonalny wybór transformatorów może prowadzić do tego, że transformatory dystrybucyjne zawsze pracują w stanie przekroczenia obciążenia. Istnieją głównie dwie sytuacje przekroczenia obciążenia:

• Pojedynczy tryb zasilania transformatora. Jak sama nazwa wskazuje, ten tryb używa pojedynczego transformatora do rozdziału energii. W tym trybie rozdziału energii, jeśli pojedynczy transformator nie spełnia wymagań obciążenia, prowadzi to do przekroczenia obciążenia transformatora. To nie tylko nie zapewnia stabilności rozdziału energii, ale też łatwo powoduje wypadki bezpieczeństwa.

• Tryb wielotransformatorowego zasilania. Obecnie w dziedzinie zasilania i rozdziału energii, główny sposób działania to wykorzystanie wielu transformatorów dystrybucyjnych, aby zapewnić stabilność procesu rozdziału energii. Jednak wiele przedsiębiorstw energetycznych, aby oszczędzić koszty, używa w tym trybie wielu transformatorów o stosunkowo niskim indywidualnym obciążeniu. Po połączeniu wprowadza je do eksploatacji. W takiej sytuacji, gdy jeden z transformatorów ulegnie awarii, całe system transformatorów dystrybucyjnych będzie pracował w stanie przekroczenia obciążenia.

Zaplanowany wzrost zużycia energii jest zbyt niski

Podczas projektowania i wybierania transformatorów konieczne jest oszacowanie tempa wzrostu zużycia energii w przyszłości, aby zapewnić, że transformator dystrybucyjny będzie mógł zawsze pracować przy normalnym obciążeniu przez cały okres użytkowania. Obliczenie tempa wzrostu zużycia energii to ważne zadanie, które wymaga stosunkowo szczegółowej wiedzy o planowaniu regionalnym i tempie wzrostu populacji. Jednakże, ponieważ Chiny weszły teraz w okres szybkiego rozwoju, zużycie energii w każdym obszarze dystrybucji również weszło w okres szybkiego wzrostu. Szybki wzrost zużycia energii jest głównie spowodowany dwoma czynnikami:

• Jeden to wzrost liczby urządzeń o wysokiej mocy. Wraz z poprawą standardów życia coraz więcej gospodarstw domowych kupuje urządzenia o wysokiej mocy, co jest zupełnie inne niż stare nawyki życia. Obliczanie i projektowanie tempa wzrostu zużycia energii na podstawie starych nawyków życia stopniowo prowadzi do przekroczenia obciążenia transformatorów dystrybucyjnych.

• Drugi to wzrost zużycia energii przez przedsiębiorstwa. Obecnie wiele transformatorów dystrybucyjnych dostarcza energię różnym przedsiębiorstwom. Jednakże, w nowej epoce, różne przedsiębiorstwa zwiększają swoją zdolność produkcyjną, co znacznie zwiększa tempo wzrostu zużycia energii i prowadzi do przekroczenia obciążenia transformatorów.

Rozwiązania dla przekroczenia obciążenia transformatorów dystrybucyjnych

Równoległa praca transformatorów dystrybucyjnych

Jedną z przyczyn przekroczenia obciążenia transformatorów dystrybucyjnych jest zbyt duże obciążenie jednej linii. Na tej podstawie należy próbować osiągnąć pracę równoległą. Niezależna praca wielu linii może uniknąć problemu zbyt dużego obciążenia jednej linii. Przy pracy równoległej transformatorów dystrybucyjnych należy uwzględnić czynniki takie jak równe proporcje nominalnych napięć, taka sama sekwencja faz, porównywalne napięcia. Ponadto, różnica w pojemności między transformatorami w układzie równoległym nie powinna być zbyt duża.

Ogólnie nie zaleca się, aby pojemność największego transformatora przekraczała trzykrotność pojemności najmniejszego. Na przykład, dla 400KVA transformatora dystrybucyjnego, w normalnych warunkach obciążenie utrzymuje się zawsze między 70 - 80%, ale w okresie szczytowego zużycia energii może nawet przekroczyć 100%, z mocą czynną wynoszącą 420KW, a najniższe obciążenie wynosi tylko 18%.

W takim przypadku linię można przebudować w tryb, w którym 315KVA transformator i 200KVA transformator działają równolegle. Kiedy poziom obciążenia jest niski, uruchamia się jeden z nich; kiedy obciążenie jest zbyt wysokie, oba są jednocześnie uruchamiane, umożliwiając im spełnienie wymagań pracy w stanie równoległym, jednocześnie osiągając ekonomiczne działanie.

Równoległa praca transformatorów dystrybucyjnych

Jedną z przyczyn przekroczenia obciążenia transformatorów dystrybucyjnych jest zbyt duże obciążenie jednej linii. Aby to rozwiązać, można zastosować pracę równoległą. Niezależna praca wielu linii pomaga uniknąć problemu zbyt dużego obciążenia jednej linii. Przy pracy równoległej transformatorów dystrybucyjnych należy uwzględnić czynniki takie jak równe proporcje nominalnych napięć, taka sama sekwencja faz, porównywalne napięcia.

Różnica w pojemności między transformatorami w układzie równoległym nie powinna być zbyt duża. Ogólnie rzecz biorąc, nie zaleca się, aby pojemność największego transformatora przekraczała trzykrotność pojemności najmniejszego. Na przykład, dla 400KVA transformatora dystrybucyjnego, w normalnych warunkach obciążenie utrzymuje się zawsze między 70 - 80%, ale w okresie szczytowego zużycia energii może nawet przekroczyć 100%, z mocą czynną wynoszącą 420KW, a najniższe obciążenie wynosi tylko 18%.

W takim przypadku linię można przebudować w tryb, w którym 315KVA transformator i 200KVA transformator działają równolegle. Kiedy poziom obciążenia jest niski, uruchamia się jeden z nich; kiedy obciążenie jest zbyt wysokie, oba są jednocześnie uruchamiane, umożliwiając im spełnienie wymagań pracy w stanie równoległym i osiągnięcie ekonomicznego działania.

Rozszerzenie pojemności transformatora

Rozszerzenie pojemności transformatora to powszechny sposób rozwiązania problemu przekroczenia obciążenia transformatora. Ta metoda wymaga kompleksowej analizy i badania istniejącej pracy zasilania w różnych regionach. Konieczne jest zrozumienie zmian zużycia energii w różnych okresach czasu, latach, kwartałach i miesiącach, zwłaszcza w okresie szczytowego zużycia energii.

Na podstawie regularnych danych tworzy się model średniej wartości, a na podstawie zużycia energii w okresie szczytowym tworzy się model jednostkowej wartości. Używając maksymalnych wartości parametrów pracy istniejącego transformatora jako liniowych ograniczeń, konstruuje się kilka diagramów parametrów. Poprzez kompleksową analizę wszystkich diagramów parametrów, można uzyskać standardową wartość zasilania i maksymalną wartość zasilania.

Te wartości są następnie dopasowywane do parametrów pracy istniejącego transformatora. Biorąc standardową wartość zasilania jako minimalną, a maksymalną wartość zasilania jako górny limit, można określić podstawowe wymagania dotyczące rozszerzenia pojemności.

Na tej podstawie, zbierając zmiany zużycia energii w lokalnym obszarze z ostatnich 10 lat, zakładając, że średnie zużycie energii zwiększyło się o 2% w ciągu tych 10 lat, niezbędne jest dodatkowe zwiększenie pojemności o co najmniej 2% ponad podstawowe wymagania dotyczące rozszerzenia pojemności, aby spełnić potrzeby zasilania.

Zastosowanie transformatorów przeciążonych

Aby lepiej zapobiegać przekroczeniu obciążenia transformatorów dystrybucyjnych, zastosowanie transformatorów przeciążonych również wymaga kluczowej uwagi. Wynika to z faktu, że transformatory przeciążone są w stanie działać ciągle przez 6h, 3h i 1h odpowiednio przy 1,5-krotnym, 1,75-krotnym i 2,0-krotnym obciążeniu nominalnym. To stanowi silne wsparcie dla zapobiegania przekroczeniu obciążenia transformatorów dystrybucyjnych.

Poprzez dogłębną analizę nie trudno zauważyć, że w porównaniu z zwykłymi transformatorami dystrybucyjnymi, transformatory przeciążone muszą wytrzymywać prądy wyższe od prądu nominalnego, a materiały izolacyjne używane spełniają standard ciepłoodporności izolacji powyżej klasy B.

Warto zwrócić uwagę, że przy zastosowaniu transformatorów przeciążonych należy zwracać uwagę na ich klasy izolacji. Transformatory przeciążone z izolacją klasy B, A i F mają różne cechy w praktycznych zastosowaniach, a istnieją również znaczne różnice w efektywności ekonomicznej. Na przykład, transformator przeciążony S13-M(F)-100/10GZ wykorzystuje typ z rdzeniem owiniętym i produkt przeciążony z izolacją klasy F, co sprawia, że materiał izolacyjny ma klasę F.

Przez przeprowadzenie pomiarów takich jak pomiar oporu izolacji odzwierciedlenia do ziemi, pomiar proporcji napięcia, określenie oznaczenia grupy połączeń, pomiar oporu zwinięcia, próba izolacji oleju, próba wytrzymałości na nadnapięcia zewnętrzne, próba wytrzymałości na indukowane nadnapięcia, pomiar impedancji krótkiego obwodu i strat ładunkowych, pomiar prądu bezładunkowego i strat bezładunkowych wokół tego modelu transformatora przeciążonego, można stwierdzić, że transformator przeciążony S13-M(F)-100/10GZ spełnia różne wymagania specyfikacyjne.

Dalsza analiza testów nośności i testów wzrostu temperatury dowodzi, że ten model transformatora przeciążonego ma przewagę w zakresie wydajności. Poprzez dogłębną analizę nie trudno zauważyć, że transformator przeciążony S13-M(F)-100/10GZ z izolacją klasy F ma niższy koszt, a ogólnie może spełniać te same wymagania obciążeniowe co konwencjonalne transformatory dystrybucyjne.

W porównaniu z transformatorem przeciążonym S13-M(A)-100/10GZ, transformator przeciążony S13-M(F)-100/10GZ ma bardziej podobną pojemność nominalną i wymiary zewnętrzne do produktów konwencjonalnych transformatorów dystrybucyjnych. Izolacja klasy F ma wysoką odporność na starzenie i temperaturę ciepłoodporności, co sprawia, że transformator przeciążony S13-M(F)-100/10GZ ma znaczące przewagi w zakresie stabilności w wysokich temperaturach, właściwości mechanicznych, odporności na starzenie i szybkości wzrostu napięcia przelamywania podczas błyskawicznego nadnapięcia. W ten sposób dobrze gwarantuje się żywotność transformatora dystrybucyjnego.