Výběr kapacity transformátoru a opatření pro optimalizaci jeho provozu

Bezpečná a ekonomická provozování transformátorů je spojeno s bezpečností, ekonomikou, stabilitou a spolehlivostí provozu různých odvětví. Omezení podmínek, jako jsou investiční ekonomické ukazatele pro jeho výběr, ekonomické výhody údržby a provozu a přizpůsobení novému prostředí (přístup distribuovaných zdrojů energie, konfigurace energetických skladů atd.), nedovolují zahrnutí komplexních faktorů v jiných aspektech.

Kapacita transformátoru se hlavně závisí na kapacitě dlouhodobého zatížení. Jak rozumně vybrat kapacitu a počet transformátorů a současně zabránit jejich náhradě nebo vyřazení kvůli kapacitním problémům (např. faktory růstu zatížení) je problém, který vyžaduje komplexní zvážení.

Výběr kapacity transformátoru by měl být určen podle vypočteného zatížení zařízení, které nese, stejně jako typy a charakteristiky zatížení. Vypočtené zatížení je základem pro návrh a výpočet dodávky energie. Zatížení normálního transformátoru by nemělo přesahovat 85 %. Když dosáhne více než 90 %, znamená to, že transformátor funguje téměř plně zatěžován.

Zatížení elektrických zařízení se mění v jakémkoli okamžiku. Pokud je normální pracovní zatížení již více než 90 %, není zde žádný zbývající rezervní prostor k zvládnutí dočasného proudového zatížení některých impulsních zařízení, jako jsou velké elektrické svářeče, jeřáby, lisovací stroje a start vysokovýkonových motorů a další dynamické zatížení. Může často docházet k krátkodobému přetížení. Ačkoli transformátor může krátkodobě pracovat při přetížení, časté přetížení stále ovlivní životnost transformátoru.

Když jsou různá provozní data blízko nominálních limitů transformátoru, riziko předčasného poškození transformátoru se zvyšuje. Při dlouhodobém provozu se v transformátoru nevyhnutelně objeví následující problémy:

• Teplota cívek, přívodů, izolace a transformátorového oleje stoupne a může dosáhnout nepřijatelné úrovně;

• Hustota unikajícího magnetického toku mimo jádro se zvýší, takže kovové části spojené sekundárním unikajícím magnetickým tokem budou vyzařovat teplo díky efektu vířivých proudů;

• S teplotními změnami se změní obsah vlhkosti a plynů v izolaci a oleji;

• Izolační hrdlo, přepínací čidlo, konektory kabelů a proudové transformátory budou také vystaveny relativně vysokému tepelnému namáhání, což ovlivní jejich strukturu a bezpečnostní rezervu;

• Hlavní magnetický tok a zvýšený unikající magnetický tok se spojí, což omezí nadexcitační kapacitu jádra.

Relevantní opatření:

Rozumně rozdělte zatížení, používejte elektrické zařízení v uspořádaném způsobu a snižte současné využití.

Přiměřeně zvýšete výstupní napětí na nižší straně o jednu úroveň.
Protože transformátor je téměř plně zatěžován, dojde nevyhnutelně ke snížení výstupního napětí transformátoru, což může vést k tomu, že napětí elektrického zařízení na konci bude možná nižší. To způsobí, že aktivní proud bude příliš vysoký a zvýší se ztráta energie. Zvýšení napětí může snížit proud.

Zlepšete koeficient moci.Použití kompenzace reaktivní moci k zlepšení koeficientu moci může snížit investice a ušetřit netradiční kovy, což je velmi prospěšné pro celý systém dodávky energie.
Pokud je kapacita transformátoru a vedení nedostatečná, lze problém vyřešit instalací zařízení pro kompenzaci reaktivní moci.
Instalace zařízení pro kompenzaci reaktivní moci může lokálně vyrovnat reaktivní moc, čímž sníží proud proudu cez vedení a transformátor, zpomalí stárnutí izolace vodičů a transformátoru a prodlouží životnost. Současně uvolní kapacitu transformátoru a vedení a zvýší nosnost transformátoru a vedení.
Instalujte zařízení pro kompenzaci reaktivní moci lokálně u velkých induktivních zatížení, abyste zlepšili koeficient moci, což posílí aktivní výkon transformátoru. Tímto způsobem můžete snížit pracovní proud a snížit ztrátu energie, což efektivně sníží zatížení a ztrátu energie a pak sníží zatížení transformátoru.

Rozumné rozdělení třífázového zatížení. Při návrhu distribučního transformátoru je jeho cívková struktura navržena podle rovnováhy zatížení. Výkonnost cívek je v zásadě stejná a nominální kapacita každé fáze je stejná. Maximální povolený výstup distribučního transformátoru je omezen nominální kapacitou každé fáze. Když distribuční transformátor funguje za nerovnovážného třífázového zatížení, vytvoří se nulový proud, který se mění s mírou nerovnováhy třífázového zatížení. Čím větší je stupeň nerovnováhy, tím větší je nulový proud.Pokud je v provozu distribučního transformátoru nulový proud, v jeho jádru vznikne nulový magnetický tok. Tento nulový magnetický tok je nucen projít stěnou nádrže a ocelovými částmi jako kanály. Nicméně, magnetická průchodnost ocelových částí je relativně nízká. Když nulový proud projde ocelovými částmi, dojde k magnetickému hysterezi a ztrátám vířivých proudů, což způsobí, že lokální teplota ocelových částí distribučního transformátoru stoupne a vyzařuje teplo. Izolace cívek distribučního transformátoru se urychlí stárnutí kvůli přetopení, což způsobí snížení životnosti zařízení. Současně existence nulového proudu také zvýší ztráty distribučního transformátoru.

Distribuční transformátor je navržen podle rovnovážného provozu třífázového zatížení. Odpor, unikající reaktance a excitační reaktance každé fáze cívek jsou v zásadě stejné. Když distribuční transformátor funguje za rovnovážného třífázového zatížení, jeho třífázové proudy jsou v zásadě stejné a napěťový pokles v každé fázi uvnitř distribučního transformátoru je také v zásadě stejný, takže třífázové napětí vydávané distribučním transformátorem je také rovnovážné.

Současně, když distribuční transformátor funguje za nerovnovážného třífázového zatížení, třífázové výstupní proudy jsou různé a bude existovat proud protékající neutrální linkou. Tím dojde k napěťovému poklesu způsobenému impedancí v neutrální lince, což způsobí posunutí neutrálního bodu a změny fázového napětí v každé fázi. Fáze s těžkým zatížením bude mít napěťový pokles, zatímco fáze s lehkým zatížením bude mít napěťový vzestup;Výběr elektrického transformátoru závisí na vypočteném zatížení, a vypočtené zatížení je spojeno s velikostí a charakteristikami zatížení v systému a zařízením pro kompenzaci energie v systému. Kapacitu transformátoru lze flexibilně vybrat podle aktuální situace. Během provozu elektrického transformátoru se jeho zatížení stále mění. Je dovoleno pracovat při přetížení, pokud je to nutné. Pro vnitřní transformátory nesmí přetížení přesáhnout 20 %; pro vnější transformátory nesmí přetížení přesáhnout 30 %.

Počet transformátorů je obecně určen komplexním zvážením podmínek, jako jsou úroveň zatížení, spotřební kapacita a ekonomický provoz. Pokud je splněna jedna z následujících podmínek, je vhodné nainstalovat dva nebo více transformátorů:

• Existuje velké množství prvního nebo druhého třídy zatížení. Když transformátor selže nebo probíhá údržba, více transformátorů může zajistit spolehlivost dodávky energie pro první a druhou třídu zatížení.

• Sezónní zatížení se velmi mění. Podle skutečného zatížení lze upravit počet zapojených transformátorů, aby byl dosažen ekonomický provoz a ušetřena elektřina.

• Kapacita koncentrovaného zatížení je velká. I když je to třetí třída zatížení, kapacita jednoho transformátoru nestačí. V této chvíli by mělo být nainstalováno dva nebo více transformátorů.