Анализ и решения для работы распределительных трансформаторов при перегрузке

Причины перегрузки распределительных трансформаторов

Нерациональный метод мониторинга

Во время работы трансформатора для обеспечения его безопасной эксплуатации контролируется нагрузка на трансформатор. В настоящее время в основном используется круглосуточный мониторинг, чтобы получить среднюю нагрузку распределительного трансформатора. Однако из-за различий в потребностях в электроприборах в разное время, а также различий в мощности и количестве работающего оборудования в предприятиях в разное время, нагрузка на трансформатор будет меняться.

Существующая система мониторинга плохо справляется с контролем нагрузки в разное время, что препятствует энергетическим предприятиям глубоко понимать нагрузку на трансформатор в разное время. Когда нагрузка на трансформатор слишком высока, энергетические предприятия не могут принять соответствующие меры для снижения нагрузки на трансформатор, что приводит к перегрузке распределительного трансформатора.

Нагрузка одного трансформатора слишком низкая

В некоторых районах ответственные лица допускают ошибки в расчетах нагрузки, и нерациональный выбор трансформаторов может привести к тому, что распределительные трансформаторы всегда находятся в состоянии перегрузки. Существуют две основные ситуации перегрузки при распределении электроэнергии:

• Одна из них — однотрансформаторная система питания. Как следует из названия, этот режим использует один трансформатор для распределения электроэнергии. В этом режиме, если один трансформатор не может удовлетворить требования по нагрузке, это приведет к перегрузке трансформатора. Это не только не обеспечивает стабильность распределения электроэнергии, но и легко вызывает аварийные ситуации.

• Другая — многотрансформаторная система питания. В настоящее время в области энергоснабжения и распределения в основном используется режим работы нескольких распределительных трансформаторов, чтобы обеспечить стабильность процесса распределения электроэнергии. Однако многие энергетические предприятия, чтобы сэкономить средства, используют несколько трансформаторов с относительно небольшой индивидуальной нагрузкой в этом режиме. После подключения их вводят в эксплуатацию. В этом случае, когда один из трансформаторов выходит из строя, это приводит к тому, что вся система распределительных трансформаторов оказывается в состоянии перегрузки.

Проектируемый темп роста потребления электроэнергии слишком низкий

При проектировании и выборе трансформаторов необходимо оценить будущий темп роста потребления электроэнергии, чтобы обеспечить, что распределительный трансформатор сможет работать под нормальной нагрузкой на протяжении всего срока службы. Расчет темпа роста потребления электроэнергии является важной задачей, требующей достаточно детального понимания регионального планирования и темпов роста населения. Однако, так как Китай сейчас вступил в период быстрого развития, потребление электроэнергии в каждом районе распределения также вошло в период быстрого увеличения. Быстрое увеличение потребления электроэнергии обусловлено двумя факторами:

• Один из них — увеличение числа мощных электроприборов. С повышением уровня жизни все больше семей приобретают мощные электроприборы, что совершенно отличается от старых привычек. Расчет и проектирование темпа роста потребления электроэнергии на основе старых привычек постепенно приведут к перегрузке распределительных трансформаторов.

• Другой — увеличение потребления электроэнергии предприятиями. В настоящее время многие распределительные трансформаторы обеспечивают энергией различные предприятия. Однако в новую эпоху различные предприятия увеличивают свою производственную мощность, что значительно увеличивает темп роста потребления электроэнергии и приводит к перегрузке трансформаторов.

Решения для перегрузки распределительных трансформаторов

Параллельная работа распределительных трансформаторов

Одной из причин перегрузки распределительных трансформаторов является чрезмерное рабочее давление на одной линии. На этой основе следует попытаться достичь параллельной работы. Независимая работа нескольких линий может предотвратить проблему высокого рабочего давления на одной линии. Для параллельной работы распределительных трансформаторов необходимо учитывать такие факторы, как равные номинальные коэффициенты напряжения, одинаковая последовательность фаз и сопоставимые напряжения. Также разница в мощности между трансформаторами, работающими параллельно, не должна быть слишком большой.

Обычно не рекомендуется, чтобы мощность самого большого трансформатора превышала мощность самого маленького более чем в три раза. Например, для распределительного трансформатора мощностью 400 КВА, в нормальных условиях рабочее давление всегда поддерживается в пределах 70-80%, но в периоды пикового потребления электроэнергии оно может достигать более 100%, с активной мощностью 420 КВт и минимальной нагрузкой всего 18%.

В этом случае линию можно перестроить в режим, где трансформаторы мощностью 315 КВА и 200 КВА работают параллельно. При низком уровне нагрузки запускается один из них; при слишком высоком рабочем давлении запускаются оба, что позволяет им удовлетворять рабочим требованиям в параллельном режиме, обеспечивая экономичную работу.

Параллельная работа распределительных трансформаторов

Одной из причин перегрузки распределительных трансформаторов является то, что одна линия испытывает чрезмерное рабочее давление. Для решения этой проблемы можно реализовать параллельную работу. Независимая работа нескольких линий помогает избежать проблемы высокого давления на одной линии. При параллельной работе распределительных трансформаторов необходимо учитывать такие факторы, как равные номинальные коэффициенты напряжения, одинаковая последовательность фаз и сопоставимые напряжения.

Также разница в мощности между параллельно соединенными трансформаторами не должна быть слишком большой. Обычно не рекомендуется, чтобы мощность самого большого трансформатора превышала мощность самого маленького более чем в три раза. Например, для распределительного трансформатора мощностью 400 КВА, в нормальных условиях рабочее давление остается в пределах 70-80%, но в периоды пикового потребления электроэнергии оно может превышать 100%, с активной мощностью 420 КВт и минимальной нагрузкой всего 18%.

В таком случае линию можно переоборудовать в режим, где трансформаторы мощностью 315 КВА и 200 КВА работают параллельно. При низком уровне нагрузки запускается один из них; при слишком высоком рабочем давлении запускаются оба, что позволяет им удовлетворять рабочим требованиям в параллельном режиме и обеспечивать экономичную работу.

Увеличение мощности трансформатора

Увеличение мощности трансформатора является распространенным подходом к решению проблемы перегрузки трансформатора. Этот метод требует всестороннего анализа и исследования существующей работы по энергоснабжению в различных регионах. Необходимо понимать изменения в потреблении электроэнергии в разные периоды времени, годы, кварталы и месяцы, особенно пиковое потребление электроэнергии.

На основе регулярных данных создается модель средних значений, а на основе пиковых значений потребления электроэнергии создается модель сингулярных значений. Используя максимальные значения параметров работы текущего трансформатора в качестве линейных ограничений, строятся несколько диаграмм параметров. В результате всестороннего анализа всех диаграмм параметров можно получить стандартное значение энергоснабжения и максимальное значение энергоснабжения.

Эти значения затем сопоставляются с параметрами работы существующего трансформатора. Принимая стандартное значение энергоснабжения как минимальное значение и максимальное значение энергоснабжения как верхний предел, можно определить основные требования к увеличению мощности.

На этой основе, собирая данные о изменении потребления электроэнергии в местном регионе за последние 10 лет, предполагая, что среднее потребление электроэнергии увеличилось на 2% за эти 10 лет, необходимо увеличить мощность как минимум на 2% сверх основных требований к увеличению мощности, чтобы удовлетворить спрос на энергоснабжение.

Применение перегруженных трансформаторов

Для лучшей профилактики перегрузки распределительных трансформаторов применение перегруженных трансформаторов также требует ключевого внимания. Это связано с тем, что перегруженные трансформаторы способны работать непрерывно в течение 6 часов, 3 часов и 1 часа соответственно при 1,5-кратной, 1,75-кратной и 2,0-кратной номинальной мощности. Это обеспечивает мощную поддержку для предотвращения перегрузки распределительных трансформаторов.

По результатам глубокого анализа несложно заметить, что по сравнению с обычными распределительными трансформаторами, перегруженные распределительные трансформаторы должны выдерживать токи, превышающие номинальный, а используемые изоляционные материалы соответствуют стандарту теплостойкости изоляции выше класса B.

Следует отметить, что при применении перегруженных трансформаторов следует обращать внимание на их классы изоляции. Перегруженные трансформаторы с классами изоляции B, A и F имеют различные характеристики в практическом применении, и также есть значительные различия в экономической эффективности. Например, перегруженный трансформатор S13-M(F)-100/10GZ использует намоточный сердечник и продукт с изоляцией класса F, что делает его материал изоляции класса F.

Проведя измерения, такие как измерение сопротивления изоляции обмотки к земле, измерение коэффициента напряжения, определение группы соединений, измерение сопротивления обмотки, испытание изоляционного масла, внешнее испытание на перенапряжение, индуктивное испытание на перенапряжение, измерение сопротивления короткого замыкания и потерь при нагрузке, измерение тока холостого хода и потерь при холостом ходе вокруг этой модели перегруженного трансформатора, можно установить, что перегруженный трансформатор S13-M(F)-100/10GZ соответствует различным спецификациям.

И через анализ испытаний на нагрузочную способность и нагрев, можно дополнительно доказать, что эта модель перегруженного трансформатора имеет преимущества по производительности. По результатам глубокого анализа несложно заметить, что перегруженный трансформатор S13-M(F)-100/10GZ с изоляцией класса F имеет более низкую стоимость и обычно может удовлетворять таким же требованиям по нагрузке, как и обычные распределительные трансформаторы.

По сравнению с перегруженным трансформатором S13-M(A)-100/10GZ, номинальная мощность и внешние размеры перегруженного трансформатора S13-M(F)-100/10GZ более схожи с характеристиками обычных распределительных трансформаторов. Высокая антистареющая способность и теплостойкость изоляции класса F также делают перегруженный трансформатор S13-M(F)-100/10GZ значительно превосходящим в терминах высокотемпературной стабильности, механических свойств, антистареющих свойств и скорости роста напряжения пробоя при переменном токе. Таким образом, срок службы распределительного трансформатора хорошо обеспечен.