Analiza in rešitve za preobremenjeno delovanje distribucijskih transformatorjev

Razlogi za preobremenjeno delovanje distribucijskih transformatorjev

Nerazumen način nadzora

Med delovanjem transformatorja je za zagotavljanje varnega delovanja potreben nadzor naložbe transformatorja. Trenutno se najpogosteje uporablja okroglo urni nadzor, da bi pridobili povprečno naložbo distribucijskega transformatorja. Vendar zaradi različnih zahtev za električne naprave v različnih časovnih obdobjih in različne moči ter količine opreme, ki deluje v podjetjih v različnih časovnih obdobjih, se bo naložba transformatorja spreminjala.

Sedanji sistem nadzora ima slabo sposobnost nadzora naložbe v različnih časovnih obdobjih, kar preprečuje elektroenergetske podjetja, da bi imela globoko razumevanje naložbe transformatorja v različnih časovnih obdobjih. Ko je naložba transformatorja previsoka, elektroenergetska podjetja ne morejo sprejeti ustreznih ukrepov za zmanjšanje naložbe transformatorja, kar vodi v preobremenjeno delovanje distribucijskega transformatorja.

Naložba enega transformatorja je prenizka

V nekaterih regijah pride do napak pri izračunu naložbe, in nerazumljiva izbira transformatorjev lahko vodi v to, da so distribucijski transformatorji vedno v stanju preobremenjenega delovanja. Obstajata predvsem dve situaciji preobremenjenega delovanja distribucijskih transformatorjev:

• Ena je način oskrbe s samo enim transformatorjem. Kot ime nakazuje, ta način uporablja en sam transformator za distribucijo. V tem načinu distribucije, če en sam transformator ne more zadostiti zahtevam naložbe, bo to vodilo v preobremenjeno delovanje transformatorja. To ne le ne zagotavlja stabilnosti distribucije, ampak tudi lahko povzroči varnostne nesreče.

• Druga je način oskrbe z več transformatorji. Trenutno v področju oskrbe in distribucije elektroenergije je glavno uporabljan postopek delovanja več distribucijskih transformatorjev, da bi zagotovili stabilnost procesa distribucije. Vendar mnoga elektroenergetska podjetja, da bi prihranila stroške, v tem načinu uporabljajo več transformatorjev z relativno majhnimi posameznimi naložbami. Po povezavi jih postavijo v delovanje. V tem primeru, ko en od transformatorjev odpade, bo to povzročilo, da bo celotni sistem distribucijskih transformatorjev v stanju preobremenjenega delovanja.

Načrtovana stopnja rasti porabe energije je prenizka

Med načrtovanjem in izbiro transformatorjev je potrebno oceniti stopnjo rasti porabe energije v prihodnosti, da bi zagotovili, da bo distribucijski transformator lahko deloval pod normalno naložbo v celoti svojega življenjskega cikla. Izračun stopnje rasti porabe energije je velika naloga, ki zahteva dobro razumevanje regionalnega načrtovanja in stopnje rasti prebivalstva. Vendar je Kitajska zdaj vstopila v obdobje hitrega razvoja, in poraba energije v vsaki distribucijski območji je tudi vstopila v obdobje hitrega naraščanja. Hitro naraščanje porabe energije je povzročeno predvsem z dvema dejavnikoma:

• En je povečanje števila naprav z visoko močjo. S povečanjem standardov življenja več in več družin kupuje visoko močne naprave, kar je popolnoma drugačno od starih navad. Izračunavanje in načrtovanje stopnje rasti porabe energije glede na stare navade bo počasi vodilo v preobremenjeno delovanje distribucijskih transformatorjev.

• Drugi je povečanje porabe energije v podjetjih. Trenutno mnogi distribucijski transformatorji oskrbujejo različna podjetja. Vendar v novem obdobju različna podjetja povečujejo svojo proizvodnjo, kar veliko poveča stopnjo rasti porabe energije in vodi v preobremenjeno delovanje transformatorjev.

Rešitve za preobremenjeno delovanje distribucijskih transformatorjev

Paralelna operacija distribucijskih transformatorjev

Eden od razlogov za preobremenjeno delovanje distribucijskih transformatorjev je previsoka delovna pritisk na eno linijo. Na tej osnovi bi morali poskusiti doseči paralelno operacijo. Neodvisno delovanje več linij lahko prepreči problem previsokega delovnega pritiska na eno linijo. Za paralelno operacijo distribucijskih transformatorjev je potrebno upoštevati faktorje, kot so enake meritve nazivne napetosti, enaka fazna zaporedja in primerljive napetosti. Prav tako ne bi smelo biti prevelike razlike v kapaciteti med paralelno povezanimi transformatorji.

Splošno ni priporočljivo, da bi kapaciteta največjega transformatorja presegala trikratno kapaciteto najmanjšega. Na primer, za 400KVA distribucijski transformator, v normalnih pogojih se delovni pritisk vedno ohranja med 70 - 80%, vendar v vrhunskih obdobjih porabe energije lahko doseže preko 100%, z aktivno močjo 420KW in najnižjo naložbo le 18%.

V tem primeru lahko linijo preuredimo v način, kjer operirata 315KVA transformator in 200KVA transformator v paraleli. Ko je nivo naložbe nizok, se en od njiju začne z delovanjem; ko je delovni pritisk previsok, se oba hkrati začnejo delovati, kar omogoča, da bosta izpolnili delovne zahteve v paralelnem stanju in hkrati dosegla gospodarsko delovanje.

Paralelna operacija distribucijskih transformatorjev

Eden od razlogov za preobremenjeno delovanje distribucijskih transformatorjev je, da ena linija nosi previsok delovni pritisk. Da bi to rešili, lahko implementiramo paralelno operacijo. Neodvisno delovanje več linij pomaga preprečiti problem visokega pritiska na eno linijo. Ko operiramo distribucijske transformatorje v paraleli, je potrebno upoštevati faktorje, kot so enake nazivne merilne napetosti, isto fazno zaporedje in primerljive napetosti.

Prav tako ne bi smela biti prevelika razlika v kapaciteti med paralelno povezanimi transformatorji. Splošno ni priporočljivo, da bi kapaciteta največjega transformatorja presegala trikratno kapaciteto najmanjšega. Na primer, za 400KVA distribucijski transformator, v normalnih pogojih se delovni pritisk ohranja med 70 - 80%, vendar v vrhunskih obdobjih porabe energije lahko preseže 100%, z aktivno močjo 420KW in najnižjo naložbo le 18%.

V takem primeru lahko linijo preuredimo v način, kjer operirata 315KVA transformator in 200KVA transformator v paraleli. Ko je nivo naložbe nizok, se en od njiju aktivira za delovanje; ko je delovni pritisk previsok, se oba hkrati aktivirata, kar omogoča, da bosta izpolnili delovne zahteve v paralelnem stanju in dosegla gospodarsko delovanje.

Razširitev kapacitete transformatorja

Razširitev kapacitete transformatorja je pogosta pristop za reševanje problema preobremenjenega delovanja transformatorja. Ta metoda zahteva celovito analizo in raziskavo obstoječega delovanja oskrbe z energijo v različnih regijah. Potrebno je razumeti spremembe porabe energije v različnih časovnih obdobjih, letih, četrtletjih in mesecih, posebej vrhunske porabe energije.

Na podlagi rednih podatkov se uvede model povprečnih vrednosti, in na podlagi vrhunske porabe energije se uvede model enotskih vrednosti. Uporabljajo se maksimalne vrednosti trenutnih delovnih parametrov transformatorja kot linearni omejitve, zgradi se nekaj diagramov parametrov. Skozi celovito analizo vseh diagramov parametrov se lahko pridobi standardna vrednost oskrbe z energijo in maksimalna vrednost oskrbe z energijo.

Te vrednosti se nato uskladijo z delovnimi parametri obstoječega transformatorja. Z upoštevanjem standardne vrednosti oskrbe z energijo kot minimalne vrednosti in maksimalne vrednosti oskrbe z energijo kot zgornje meje, se lahko določijo osnovni zahtevi za razširitev kapacitete.

Na tej osnovi, z zbiranjem sprememb porabe energije v lokalni regiji v zadnjih 10 letih, če se privzame, da je povprečna poraba energije v teh 10 letih narastla za 2%, je potrebno dodatno povečanje kapacitete za vsaj 2% nad osnovnimi zahtevami za razširitev kapacitete, da bi zadostilo zahtevam oskrbe z energijo.

Uporaba preobremenjenih transformatorjev

Za boljše preprečevanje preobremenjenega delovanja distribucijskih transformatorjev je tudi ključno pozornost posvetiti uporabi preobremenjenih transformatorjev. To je zato, ker so preobremenjeni transformatorji sposobni delovati zvezno za 6h, 3h in 1h pod pogoji 1,5-kratne, 1,75-kratne in 2,0-kratne nazivne kapacitete. To prinaša močno podporo za preprečevanje preobremenjenega delovanja distribucijskih transformatorjev.

Skozi globoko analizo ni težko ugotoviti, da preobremenjeni distribucijski transformatorji v primerjavi z običajnimi distribucijskimi transformatorji morajo trpeti tokove, višje od nazivnega toka, in uporabljene izolacijske materiale ustrezajo standardom toplotne odpornosti izolacije nad B-kategorijo.

Treba je opozoriti, da pri uporabi preobremenjenih transformatorjev je potrebno paziti na njihove izolacijske kategorije. Preobremenjeni transformatorji z B, A in F-kategorijo izolacije imajo različne značilnosti v praktični uporabi, in obstajajo tudi značilne razlike v gospodarski učinkovitosti. Na primer, preobremenjeni transformator S13-M(F)-100/10GZ uporablja obtočeni jezgre in F-kategorijo izolacije, kar mu da izolacijsko materialno kategorijo F.

S izvajanjem meritve, kot so meritev izolacijske upornosti med ovitkom in talo, meritev razmerja napetosti, določitev znaka skupine povezav, meritev upornosti ovitka, preskus izolacijskega olja, zunanjepreskus obvladovanja prenapetosti, inducirani preskus obvladovanja prenapetosti, meritev kratkosmernega upora in izgub pri naložbi, meritev netočne struje in izgub brez naložbe okoli tega modela preobremenjenega transformatorja, se lahko določi, da preobremenjeni transformator S13-M(F)-100/10GZ ustrezata različnim specifikacijam.

In s analizo preskusov obvladovanja naložbe in preskusov segrevanja se lahko še naprej dokaze, da ima ta model preobremenjenega transformatorja prednosti v zmogljivosti. Skozi globoko analizo ni težko ugotoviti, da preobremenjeni transformator S13-M(F)-100/10GZ z F-kategorijo izolacije ima nižje stroške in običajno lahko zadosti enakim zahtevam naložbe kot običajni distribucijski transformatorji.

V primerjavi s preobremenjenim transformatorjem S13-M(A)-100/10GZ so nazivna kapaciteta in zunanje dimenzije preobremenjenega transformatorja S13-M(F)-100/10GZ bolj podobni produktom običajnih distribucijskih transformatorjev. Visoka odpornost na staranje in toplotna odpornost F-kategorije izolacije prinaša preobremenjenemu transformatorju S13-M(F)-100/10GZ značilne prednosti v smislu stabilnosti pri visokih temperaturah, mehanskih lastnosti, odpornosti na staranje in hitrosti povečevanja prebojnega napona med AC bljeskom. Tako je dobro zagotovljen življenjski čas distribucijskega transformatorja.