Аналіз та рішення для перевантаження експлуатації розподільчих трансформаторів

Причини перенавантаження розподільчих трансформаторів

Нерозуміння методу моніторингу

Під час роботи трансформатора для забезпечення його безпечного функціонування відстежується навантаження трансформатора. На даний момент переважно використовується круглодобовий моніторинг, щоб отримати середнє навантаження розподільчого трансформатора. Однак через різні потреби у електроприладах в різні періоди часу, а також різну потужність та кількість обладнання, яке працює в підприємствах в різні періоди, навантаження трансформатора буде змінюватися.

Існуюча система моніторингу має слабку здатність до відстеження навантаження в різні періоди, що не дозволяє енергетичним підприємствам глибоко розуміти навантаження трансформатора в різні періоди. Коли навантаження трансформатора надто високе, енергетичні підприємства не можуть прийняти відповідних заходів для зменшення навантаження трансформатора, що призводить до перенавантаження розподільчого трансформатора.

Навантаження одного трансформатора надто низьке

У деяких регіонах, пов'язані особи допускають помилки в розрахунках навантаження, і нерозумний вибір трансформаторів може призводити до того, що розподільні трансформатори завжди знаходяться в стані перенавантаження. Основні ситуації перенавантаження електропостачання:

• Одна — це режим постачання електроенергії одним трансформатором. Як видно з назви, цей режим використовує один трансформатор для розподілу електроенергії. У цьому режимі розподілу, якщо один трансформатор не може задовольнити вимоги до навантаження, це призведе до перенавантаження трансформатора. Це не лише не гарантує стабільність розподілу електроенергії, але також легко призводить до аварій.

• Друга — це режим постачання електроенергії багатьма трансформаторами. На даний момент у сфері електропостачання основним способом забезпечення стабільності процесу розподілу є операція багатьма розподільними трансформаторами. Однак, багато енергетичних підприємств, щоб заощадити кошти, використовують багато трансформаторів з відносно невеликими окремими навантаженнями в цьому режимі. Після підключення їх запускають. В такому випадку, коли один з трансформаторів виходить з ладу, це призведе до того, що весь системний розподільний трансформатор буде у стані перенавантаження.

Запланований темп зростання споживання електроенергії надто низький

Під час проектування та вибору трансформаторів необхідно оцінити майбутній темп зростання споживання електроенергії, щоб забезпечити, що розподільний трансформатор завжди буде працювати в нормальному режимі навантаження протягом всього строку служби. Розрахунок темпу зростання споживання електроенергії — це велика задача, яка вимагає детального розуміння планування регіону та темпу зростання населення. Однак, оскільки Китай зараз входить в період швидкого розвитку, споживання електроенергії в кожному районі розподілу також входить в період швидкого зростання. Швидке зростання споживання електроенергії в основному викликане двома факторами:

• Один — це збільшення кількості електроприладів високої потужності. З покращенням рівня життя все більше сімей придбають електроприлади високої потужності, що кардинально відрізняється від старих звичок життя. Розрахунок та проектування темпу зростання споживання електроенергії на основі старих звичок життя поступово призведе до перенавантаження розподільних трансформаторів.

• Другий — це збільшення споживання електроенергії підприємствами. На даний момент багато розподільних трансформаторів забезпечують електроенергією різні підприємства. Однак, в новій ері, різні підприємства збільшують свою продуктивність, що значно підвищує темп зростання споживання електроенергії та призводить до перенавантаження трансформаторів.

Рішення для перенавантаження розподільних трансформаторів

Паралельна робота розподільних трансформаторів

Однією з причин перенавантаження розподільних трансформаторів є надмірне робоче тиск на одній лінії. На цій основі слід намагатися досягти паралельної роботи. Незалежна робота багатьох ліній може уникнути проблеми високого робочого тиску на одній лінії. Для паралельної роботи розподільних трансформаторів треба враховувати такі фактори, як рівні відносні напруги, однакова послідовність фаз, схожі напруги. Також, різниця в потужностях паралельно підключених трансформаторів не повинна бути занадто великою.

Загалом, не рекомендується, щоб потужність найбільшого трансформатора перевищувала три рази потужність найменшого. Наприклад, для 400KVA розподільного трансформатора, в звичайних умовах, робочий тиск завжди зберігається між 70 - 80%, але під час пікових періодів споживання електроенергії, він може досягнути понад 100%, з активною потужністю 420KW, а найнижче навантаження становить лише 18%.

В такому випадку, лінію можна перебудувати в режим, де 315KVA трансформатор і 200KVA трансформатор працюють паралельно. Коли рівень навантаження низький, запускається один з них; коли робочий тиск занадто високий, запускаються обидва одночасно, що дозволяє їм задовольнити робочі вимоги в паралельному стані, одночасно досягаючи економічної роботи.

Паралельна робота розподільних трансформаторів

Однією з причин перенавантаження розподільних трансформаторів є те, що одна лінія несе надмірний робочий тиск. Для вирішення цього, можна реалізувати паралельну роботу. Незалежна робота кількох ліній допомагає уникнути проблеми високого тиску на одній лінії. Коли розподільні трансформатори працюють паралельно, треба враховувати такі фактори, як рівні відносні напруги, однакова послідовність фаз, схожі напруги.

Також, різниця в потужностях паралельно підключених трансформаторів не повинна бути занадто великою. Загалом, не рекомендується, щоб потужність найбільшого трансформатора перевищувала три рази потужність найменшого. Наприклад, для 400KVA розподільного трансформатора, в звичайних умовах, робочий тиск зберігається між 70 - 80%, але під час пікових періодів споживання електроенергії, він може досягнути понад 100%, з активною потужністю 420KW, а найнижче навантаження становить лише 18%.

В такому випадку, лінію можна перебудувати в режим, де 315KVA трансформатор і 200KVA трансформатор працюють паралельно. Коли рівень навантаження низький, запускається один з них; коли робочий тиск занадто високий, запускаються обидва одночасно, що дозволяє їм задовольнити робочі вимоги в паралельному стані, одночасно досягаючи економічної роботи.

Повільне розширення потужності трансформатора

Повільне розширення потужності трансформатора — це загальний підхід для вирішення проблеми перенавантаження трансформатора. Цей метод вимагає комплексного аналізу та дослідження існуючої роботи електропостачання в різних регіонах. Необхідно зрозуміти зміни в споживанні електроенергії в різні періоди часу, роки, квартали та місяці, особливо пікове споживання електроенергії.

На основі регулярних даних формується модель середнього значення, а на основі пікового споживання електроенергії — модель єдиного значення. Використовуючи максимальні значення параметрів роботи існуючого трансформатора як лінійні обмеження, будується кілька діаграм параметрів. Через комплексний аналіз всіх діаграм параметрів, можна отримати стандартне значення електропостачання та максимальне значення електропостачання.

Ці значення потім зіставляються з параметрами роботи існуючого трансформатора. Взявши стандартне значення електропостачання як мінімальне значення, а максимальне значення електропостачання як верхній ліміт, можна визначити базові вимоги до розширення потужності.

На цій основі, зібравши зміни в споживанні електроенергії в місцевій території за останні 10 років, припустимо, що середнє споживання електроенергії зросло на 2% за ці 10 років, додаткове розширення потужності принаймні на 2% над базовими вимогами до розширення потужності є необхідним, щоб задовольнити вимоги до електропостачання.

Застосування перенавантажених трансформаторів

Для кращого запобігання перенавантаження розподільних трансформаторів, застосування перенавантажених трансформаторів також вимагає ключової уваги. Це тому, що перенавантажені трансформатори здатні працювати безперервно протягом 6 годин, 3 годин та 1 години відповідно при 1,5-кратній, 1,75-кратній та 2,0-кратній номінальній потужності. Це надає сильну підтримку для запобігання перенавантаження розподільних трансформаторів.

Шляхом глибокого аналізу не важко помітити, що по порівнянню з звичайними розподільними трансформаторами, перенавантажені розподільні трансформатори повинні витримувати струми, які вище номінального струму, а матеріали, які використовуються для ізоляції, відповідають стандарту теплостійкості ізоляції вище класу B.

Слід звернути увагу, що при застосуванні перенавантажених трансформаторів, необхідно враховувати їх ізоляційні класи. Перенавантажені трансформатори з ізоляційними класами B, A та F мають різні характеристики в практичному застосуванні, і є значні відмінності в економічній ефективності. Наприклад, S13-M(F)-100/10GZ перенавантажений трансформатор використовує обмотковий тип та продукт із ізоляційним класом F, що робить його ізоляційний матеріал класу F.

Шляхом проведення вимірювань, таких як вимірювання опору ізоляції обмотки до землі, вимірювання відношення напруг, визначення маркування групи з'єднань, вимірювання опору обмотки, випробування ізоляційного масла, зовнішні випробування на перенапругу, випробування на викликану перенапругу, вимірювання короткозамкнутої імпедансу та втрат навантаження, вимірювання безнавантаженого струму та втрат без навантаження навколо цієї моделі перенавантаженого трансформатора, можна встановити, що S13-M(F)-100/10GZ перенавантажений трансформатор відповідає різним специфікаціям.

Аналіз тестів на витривалість та підйом температури показує, що ця модель перенавантаженого трансформатора має переваги за характеристиками. Глибокий аналіз показує, що S13-M(F)-100/10GZ перенавантажений трансформатор з ізоляційним класом F має нижчу вартість, і в загальному вигляді може задовольнити ті ж вимоги до навантаження, що й звичайні розподільні трансформатори.

По порівнянню з S13-M(A)-100/10GZ перенавантаженим трансформатором, номінальна потужність та зовнішні розміри S13-M(F)-100/10GZ перенавантаженого трансформатора більш схожі на звичайні розподільні трансформатори. Висока антистаріння та теплостійкість ізоляційного класу F також роблять S13-M(F)-100/10GZ перенавантажений трансформатор значно переважним за стабільністю при високих температурах, механічними властивостями, антистарінням та швидкістю підйому напруги пробою при АК випромінюванні. Таким чином, тривалість служби розподільного трансформатора добре гарантована.