Análise e Soluções para Operação Sobrecarregada de Transformadores de Distribuição

Razões para o Sobrecarregamento de Transformadores de Distribuição

Método de Monitoramento Irregular

Durante a operação de um transformador, para garantir sua operação segura, a carga do transformador é monitorada. Atualmente, o monitoramento em tempo integral é amplamente adotado para obter a carga média do transformador de distribuição. No entanto, devido às diferentes demandas por eletrodomésticos em diferentes momentos, bem como à potência e quantidade variáveis de equipamentos em operação nas empresas em diferentes momentos, a carga do transformador mudará.

O sistema de monitoramento existente tem uma capacidade deficiente para monitorar a carga em diferentes momentos, o que impede as empresas de energia de terem um entendimento aprofundado da carga do transformador em diferentes momentos. Quando a carga do transformador é muito alta, as empresas de energia não conseguem tomar medidas relevantes para reduzir a carga do transformador, resultando no sobrecarregamento da operação do transformador de distribuição.

A Carga de um Único Transformador é Muito Baixa

Em algumas áreas, os profissionais relevantes cometem erros no cálculo da carga, e a seleção inadequada de transformadores pode levar a que os transformadores de distribuição estejam sempre em um estado de operação sobrecarregada. Existem principalmente duas situações de operação sobrecarregada de distribuição de energia:

• Uma é o modo de fornecimento de energia com um único transformador. Como o nome sugere, este modo usa um único transformador para a distribuição de energia. Neste modo de distribuição, se o transformador único não puder atender aos requisitos de carga, isso levará ao sobrecarregamento da operação do transformador. Isso não só falha em garantir a estabilidade da distribuição de energia, mas também causa facilmente acidentes de segurança.

• A outra é o modo de fornecimento de energia com múltiplos transformadores. Atualmente, no campo de fornecimento e distribuição de energia, o modo de operação de vários transformadores de distribuição é amplamente adotado para garantir a estabilidade do processo de distribuição de energia. No entanto, muitas empresas de energia, para economizar custos, usam vários transformadores com cargas individuais relativamente pequenas neste modo. Após a conexão, eles são colocados em operação. Nesse caso, quando um dos transformadores falha, isso fará com que todo o sistema de transformadores de distribuição esteja em um estado de operação sobrecarregada.

A Taxa de Crescimento do Consumo de Energia Projetada é Muito Baixa

Durante o projeto e a seleção de transformadores, é necessário estimar a taxa de crescimento do consumo de energia no futuro para garantir que o transformador de distribuição possa operar sempre sob carga normal durante toda a sua vida útil. Calcular a taxa de crescimento do consumo de energia é uma tarefa importante que requer um entendimento relativamente detalhado do planejamento regional e da taxa de crescimento populacional. No entanto, como a China agora entrou em um período de desenvolvimento rápido, o consumo de energia em cada área de distribuição de energia também entrou em um período de aumento rápido. O aumento rápido no consumo de energia é causado principalmente por dois fatores:

• Um é o aumento no número de eletrodomésticos de alta potência. Com o aumento do padrão de vida, mais e mais famílias estão comprando eletrodomésticos de alta potência, o que é completamente diferente dos antigos hábitos de vida. Calcular e projetar a taxa de crescimento do consumo de energia com base nos antigos hábitos de vida gradualmente levará ao sobrecarregamento da operação dos transformadores de distribuição.

• O outro é o aumento no consumo de energia das empresas. Atualmente, muitos transformadores de distribuição fornecem energia a várias empresas. No entanto, na nova era, diversas empresas estão aumentando sua capacidade de produção, o que aumenta significativamente a taxa de crescimento do consumo de energia e leva ao sobrecarregamento da operação dos transformadores.

Soluções para o Sobrecarregamento de Transformadores de Distribuição

Operação Paralela de Transformadores de Distribuição

Uma das razões para o sobrecarregamento da operação de transformadores de distribuição é a pressão excessiva de trabalho em uma única linha. Com base nisso, deve-se tentar realizar a operação paralela. A operação independente de várias linhas pode evitar o problema de pressão de trabalho elevada em uma única linha. Para a operação paralela de transformadores de distribuição, fatores como a igualdade das relações de tensão nominal, a mesma sequência de fase e tensões comparáveis precisam ser considerados. Além disso, a diferença de capacidade entre transformadores em paralelo não deve ser muito grande.

Geralmente, não é recomendável que a capacidade do maior transformador exceda três vezes a do menor. Por exemplo, para um transformador de distribuição de 400KVA, em circunstâncias normais, a pressão de trabalho é mantida sempre entre 70 - 80%, mas durante os períodos de pico de consumo de energia, pode chegar a mais de 100%, com potência ativa alcançando 420KW e a carga mínima sendo apenas 18%.

Nesse caso, a linha pode ser reconstruída em um modo onde um transformador de 315KVA e um transformador de 200KVA operam em paralelo. Quando o nível de carga é baixo, um deles é iniciado para operação; quando a pressão de trabalho é muito alta, ambos são iniciados simultaneamente, permitindo que eles atendam aos requisitos de trabalho em um estado paralelo, enquanto alcançam a operação econômica.

Operação Paralela de Transformadores de Distribuição

Uma das razões para o sobrecarregamento da operação de transformadores de distribuição é que uma única linha suporta pressão de trabalho excessiva. Para resolver isso, a operação paralela pode ser implementada. A operação independente de várias linhas ajuda a evitar o problema de alta pressão em uma única linha. Ao operar transformadores de distribuição em paralelo, fatores como relações de tensão nominal iguais, a mesma sequência de fase e tensões comparáveis precisam ser considerados.

Além disso, a diferença de capacidade entre transformadores conectados em paralelo não deve ser muito grande. Geralmente, não é aconselhável que a capacidade do maior transformador exceda três vezes a do menor. Por exemplo, para um transformador de distribuição de 400KVA, em condições normais, a pressão de trabalho permanece entre 70 - 80%, mas durante os períodos de pico de consumo de energia, pode até ultrapassar 100%, com a potência ativa alcançando 420KW e a carga mínima sendo apenas 18%.

Nesse caso, a linha pode ser reformada para um modo onde um transformador de 315KVA e um transformador de 200KVA operam em paralelo. Quando o nível de carga é baixo, um deles é ativado para operação; quando a pressão de trabalho é muito alta, ambos são ativados simultaneamente, permitindo que atendam aos requisitos de trabalho em um estado paralelo e alcancem a operação econômica.

Expansão da Capacidade do Transformador

A expansão da capacidade do transformador é uma abordagem comum para resolver o problema de sobrecarregamento da operação do transformador. Este método requer uma análise e investigação abrangentes do trabalho de fornecimento de energia existente em várias regiões. É necessário compreender as mudanças no consumo de eletricidade em diferentes períodos, anos, trimestres e meses, especialmente o pico de consumo de eletricidade.

Um modelo de valor médio é estabelecido com base em dados regulares, e um modelo de valor singular é estabelecido com base no consumo de energia de pico. Usando os valores máximos dos parâmetros de operação do transformador atual como restrições lineares, são construídos vários diagramas de parâmetros. Através de uma análise abrangente de todos os diagramas de parâmetros, um valor padrão de fornecimento de energia e um valor máximo de fornecimento de energia podem ser obtidos.

Esses valores são então correspondidos aos parâmetros de operação do transformador existente. Tomando o valor padrão de fornecimento de energia como o valor mínimo e o valor máximo de fornecimento de energia como o limite superior, os requisitos básicos de expansão de capacidade podem ser determinados.

Com base nisso, coletando as mudanças no consumo de eletricidade na área local nos últimos 10 anos, assumindo que o consumo de eletricidade médio aumentou 2% nesses 10 anos, é necessário um aumento adicional de capacidade de pelo menos 2% além dos requisitos básicos de expansão de capacidade para atender à demanda de fornecimento de energia.

Aplicação de Transformadores Sobrecarregados

Para melhor prevenir o sobrecarregamento da operação de transformadores de distribuição, a aplicação de transformadores sobrecarregados também requer atenção chave. Isso ocorre porque os transformadores sobrecarregados são capazes de operar continuamente por 6h, 3h e 1h, respectivamente, sob condições de 1,5 vezes a capacidade nominal, 1,75 vezes a capacidade nominal e 2,0 vezes a capacidade nominal. Isso fornece um forte suporte para prevenir o sobrecarregamento da operação de transformadores de distribuição.

Através de uma análise aprofundada, não é difícil perceber que, em comparação com transformadores de distribuição convencionais, os transformadores de distribuição sobrecarregados precisam suportar correntes maiores que a corrente nominal, e os materiais isolantes utilizados atendem ao padrão de resistência térmica de isolamento acima do grau B.

Deve-se notar que, ao aplicar transformadores sobrecarregados, deve-se prestar atenção aos seus graus de isolamento. Transformadores sobrecarregados com isolamento de grau B, A e F têm características diferentes em aplicações práticas, e também existem diferenças significativas em termos de eficiência econômica. Por exemplo, o transformador sobrecarregado S13-M(F)-100/10GZ adota um tipo de núcleo enrolado e produto sobrecarregado de isolamento de grau F, o que faz com que seu material de isolamento seja de grau F.

Realizando medições como a resistência de isolamento bobina-terra, medida da relação de tensão, determinação do sinal de grupo de conexão, medida da resistência da bobina, teste de óleo isolante, teste de resistência a sobretensão externa, teste de resistência a sobretensão induzida, medida de impedância de curto-circuito e perdas de carga, medida de corrente e perdas em vazio ao redor deste modelo de transformador sobrecarregado, pode-se determinar que o transformador sobrecarregado S13-M(F)-100/10GZ atende a diversos requisitos de especificação.

E através da análise de testes de capacidade de carga e testes de elevação de temperatura, pode-se provar ainda mais que este modelo de transformador sobrecarregado possui vantagens de desempenho. Através de uma análise aprofundada, não é difícil perceber que o transformador sobrecarregado S13-M(F)-100/10GZ com isolamento de grau F tem um custo menor e, geralmente, pode atender aos mesmos requisitos de carga que os transformadores de distribuição convencionais.

Em comparação com o transformador sobrecarregado S13-M(A)-100/10GZ, a capacidade nominal e as dimensões externas do transformador sobrecarregado S13-M(F)-100/10GZ são mais semelhantes aos produtos de transformadores de distribuição convencionais. O isolamento de grau F tem alta resistência ao envelhecimento e temperatura de resistência, o que também confere ao transformador sobrecarregado S13-M(F)-100/10GZ vantagens significativas em termos de estabilidade a altas temperaturas, propriedades mecânicas, propriedades anti-envelhecimento e velocidade de aumento da tensão de ruptura durante o flashover AC. Assim, a vida útil do transformador de distribuição é bem garantida.