Selecció del nombre de capacitat del transformador d'energia i mesures d'optimització de l'operació
La seguretat i l'operació econòmica dels transformadors de potència estan relacionades amb la seguretat, l'economia, l'estabilitat i la fiabilitat de les operacions de diverses indústries. Les limitacions de condicions com els indicadors econòmics d'inversió per a la seva selecció, els beneficis econòmics de la manteniment i l'operació, i l'adaptabilitat en el nou entorn (accés a fonts d'energia distribuïda, configuració d'emmagatzematge d'energia, etc.) fan impossible incloure factors comprehensius en altres aspectes.
La capacitat d'un transformador depèn principalment de la càrrega a llarg termini. Com seleccionar razonablement la capacitat i el nombre de transformadors, i alhora prevenir que els transformadors hagin de ser substituïts o eliminats a causa de problemes de capacitat (com factors de creixement de la càrrega) és un problema que requereix una consideració integral.
La selecció de la capacitat del transformador s'ha de determinar segons la càrrega calculada dels equips que porta, així com els tipus i característiques de les càrregues. La càrrega calculada és la base fonamental per al disseny i càlcul de l'abastament d'electricitat. El rati de càrrega d'un transformador normal no hauria de superar el 85%. Quan arriba a més del 90%, significa que el transformador està funcionant a prop de plena càrrega.
La càrrega dels equips elèctrics fluctua en qualsevol moment. Si la càrrega d'operació normal ja és més del 90%, no queda marge per a fer front a la corrent d'impacte de certs equips d'impacte, com grans soldadores elèctriques, guins, punxes, i l'arrancada de motors d'alta potència i altres càrregues dinàmiques. Pot haver-hi sovint fenòmens de sobrecàrrega a curt termini. Tot i que el transformador pot funcionar amb sobrecàrrega a curt termini, una sobrecàrrega freqüent encara afectarà la vida útil del transformador.
Quan diversos dades d'operació són properes als límits noms del transformador, augmenta el risc de danys prematurals del transformador. Amb una operació a llarg termini, es produiran inevitablement els següents problemes en el transformador:
Mesures Relevants:
Distribuir raonablement la càrrega, utilitzar l'equipament elèctric de manera ordenada i reduir la taxa d'utilització simultània.
Augmentar adequadament la tensió de sortida del costat baix en un nivell.
Com que el transformador està proper a plena càrrega, això provocarà inevitablement una disminució de la tensió de sortida del transformador, fent que la tensió de l'equipament elèctric al final pugui ser més baixa. Això portarà a un exces de corrent activa i incrementarà la pèrdua de potència. Augmentar la tensió pot reduir la corrent.
Millorar el factor de potència.Utilitzar la compensació de potència reactiva per millorar el factor de potència pot reduir la inversió i estalviar metales no ferrosos, el que és molt beneficiós per a tot el sistema d'abastament d'electricitat.
Si la capacitat del transformador i la línia és insuficient, es pot solucionar instal·lant un dispositiu de compensació de potència reactiva.
Instal·lar un dispositiu de compensació de potència reactiva pot equilibrar la potència reactiva localment, reduint així la corrent que flueix a través de la línia i el transformador, ralentint la velocitat d'envegiment de l'aïllament dels conductors i el transformador, prolongant la vida útil. Alhora, pot alliberar la capacitat del transformador i la línia, i augmentar la capacitat de càrrega del transformador i la línia.
Instal·lar dispositius de compensació de potència reactiva localment a gran escala en càrregues inductives per millorar el factor de potència, així augmentant la capacitat de sortida activa del transformador. D'aquesta manera, es pot reduir la corrent de treball per reduir la pèrdua de potència, el que pot reduir eficaçment la corrent de càrrega i la pèrdua de potència, i així reduir el rati de càrrega del transformador.
Distribució raonable de les càrregues trifàsiques. En dissenyar un transformador de distribució, la seva estructura de bobines es dissenya segons la condició d'operació equilibrada de la càrrega. El rendiment de les seves bobines és bàsicament el mateix, i la capacitat noma de cada fase és igual. La màxima sortida permès del transformador de distribució està limitada per la capacitat noma de cada fase. Quan el transformador de distribució opera en condicions de càrrega trifàsica desequilibrada, es genera una corrent de seqüència zero, i aquesta corrent canvia amb el grau de càrrega trifàsica desequilibrada. Més gran és el grau de desequilibri, més gran serà la corrent de seqüència zero.Si hi ha una corrent de seqüència zero en el transformador de distribució en operació, es generarà un flux de seqüència zero en el seu nucli de ferro. Això força el flux de seqüència zero a passar a través de la paret de la cistella i components metàl·lics com a canals. No obstant això, la permeabilitat magnètica dels components metàl·lics és relativament baixa. Quan la corrent de seqüència zero passa a través dels components metàl·lics, es produeixen pèrdues de retard magnètic i corrents de Foucault, causant així un increment de la temperatura local dels components metàl·lics del transformador de distribució i generant calor. L'aïllament de les bobines del transformador de distribució s'envegirà més ràpidament a causa de l'excés de calor, resultant en una reducció de la vida útil de l'equipament. Alhora, l'existència de la corrent de seqüència zero també incrementarà les pèrdues del transformador de distribució.
El transformador de distribució es dissenya segons la condició d'operació amb càrrega trifàsica equilibrada. La resistència, reactància de fuga i reactància d'excitació de cada bobina de fase són bàsicament les mateixes. Quan el transformador de distribució opera amb càrregues trifàsiques equilibrades, les seves corrents trifàsiques són bàsicament iguals, i la caiguda de tensió de cada fase dins del transformador de distribució també és bàsicament la mateixa, de manera que la tensió trifàsica de sortida del transformador de distribució també està equilibrada.
Alhora, quan el transformador de distribució opera amb càrregues trifàsiques desequilibrades, les corrents de sortida trifàsiques són diferents, i hi haurà corrent que fluirà a través de la línia neutra. Així, es generarà una caiguda de tensió degut a la impedància en la línia neutra, causant un desplaçament del punt neutre, el que provoca canvis en les tensions de fase de cada fase. La fase amb càrrega pesant tindrà una caiguda de tensió, mentre que la fase amb càrrega lleugera tindrà un increment de tensió;La selecció d'un transformador de potència depèn de la càrrega calculada, i la càrrega calculada està relacionada amb la grandària i les característiques de la càrrega en el sistema i el dispositiu de compensació de potència en el sistema. La capacitat del transformador es pot seleccionar flexiblement segons la situació real. Durant l'operació del transformador de potència, la seva càrrega sempre està canviant. Es permet operar amb sobrecàrrega quan és necessari. No obstant això, per als transformadors interiors, la sobrecàrrega no hauria de superar el 20%; per als transformadors exteriors, la sobrecàrrega no hauria de superar el 30%.
El nombre de transformadors generalment es determina considerant de manera integral condicions com el nivell de càrrega, la capacitat de consum d'energia i l'operació econòmica. Quan es compleix una de les següents condicions, és convenient instal·lar dos o més transformadors:
Hi ha un gran nombre de càrregues de primer o segon nivell. Quan el transformador falla o està en manteniment, múltiples transformadors poden assegurar la fiabilitat de l'abastament de càrregues de primer i segon nivell.
Les càrregues estacionàries canvien molt. Segons la grandària real de la càrrega, es pot ajustar el nombre de transformadors en operació, així aconseguint una operació econòmica i estalvant energia elèctrica.
La capacitat de la càrrega concentrada és gran. Encara que sigui una càrrega de tercer nivell, la capacitat d'abastament d'un transformador és insuficient. En aquest cas, també s'haurien d'instal·lar dos o més transformadors.
