انتخاب ظرفیت ترانسفورماتور برق و اقدامات بهینهسازی عملکرد
ایمن و اقتصادی کارکرد ترانسفورماتورهای برق با ایمنی، اقتصادی بودن، پایداری و قابلیت اطمینان عملیات صنایع مختلف مرتبط است. محدودیتهای شرایطی مانند شاخصهای اقتصادی سرمایهگذاری برای انتخاب آن، منافع اقتصادی نگهداری و عملیات، و انطباق در محیط جدید (دسترسی به منابع توزیعشده برق، پیکربندی ذخیرهسازی انرژی و غیره) امکان در نظر گرفتن عوامل جامع در جنبههای دیگر را فراهم نمیکند.
ظرفیت یک ترانسفورماتور بیشتر به ظرفیت بار بلندمدت بستگی دارد. چگونگی انتخاب مناسب ظرفیت و تعداد ترانسفورماتورها و همزمان جلوگیری از جایگزینی یا حذف ترانسفورماتورها به دلیل مشکلات ظرفیت (مانند عوامل رشد بار) مسئلهای است که نیاز به در نظر گرفتن جامع دارد.
انتخاب ظرفیت ترانسفورماتور باید بر اساس بار محاسبهشده دستگاههایی که آن را حمل میکنند و همچنین انواع و ویژگیهای بارها تعیین شود. بار محاسبهشده پایهای برای طراحی و محاسبه تأمین برق است. نرخ بار یک ترانسفورماتور معمولی بهتر است بیش از 85٪ نباشد. وقتی که بیش از 90٪ میشود، به این معناست که ترانسفورماتور در حال کاری نزدیک به بار کامل است.
بار دستگاههای برق همواره نوسان میکند. اگر بار عملیاتی معمولی بیش از 90٪ باشد، هیچ حاشیه باقیماندهای برای مقابله با جریان ضربهای برخی از دستگاههای ضربهای مانند دستگاههای جوشکاری بزرگ، کرنشها، پانچها و شروع موتورهای بزرگقدرت و بارهای دینامیکی دیگر وجود ندارد. ممکن است به طور مداوم پدیده بار مازاد کوتاهمدت رخ دهد. اگرچه ترانسفورماتور میتواند به طور موقت تحت بار مازاد کار کند، اما بار مازاد مکرر همچنان روی عمر مفید ترانسفورماتور تأثیر میگذارد.
هنگامی که دادههای عملیاتی مختلف به حدود مجاز ترانسفورماتور نزدیک میشوند، خطر آسیب زودرس ترانسفورماتور افزایش مییابد. با عملیات بلندمدت، مشکلات زیر به طور حتم در ترانسفورماتور رخ خواهد داد:
اقدامات مربوطه:
بار را به طور مناسب تخصیص دهید، دستگاههای برق را به طور منظم استفاده کنید و نرخ استفاده همزمان را کاهش دهید.
ولتاژ خروجی سمت پایینولتا را به طور مناسب یک سطح افزایش دهید.
از آنجا که ترانسفورماتور به بار کامل نزدیک است، لزوماً به کاهش ولتاژ خروجی ترانسفورماتور منجر میشود، بنابراین ولتاژ دستگاههای برق در انتهای خط ممکن است کمتر شود. این باعث افزایش جریان فعال و افزایش تلفات برق میشود. افزایش ولتاژ میتواند جریان را کاهش دهد.
ضریب قدرت را بهبود بخشید.استفاده از جبران بار غیرفعال برای بهبود ضریب قدرت میتواند سرمایهگذاری را کاهش دهد و فلزات غیرآهنی را صرفهجویی کند که برای کل سیستم تأمین برق بسیار مفید است.
اگر ظرفیت ترانسفورماتور و خط کافی نباشد، میتوان با نصب دستگاه جبران بار غیرفعال آن را حل کرد.
نصب دستگاه جبران بار غیرفعال میتواند بار غیرفعال را محلی تعادل دهد، بنابراین جریان عبوری از خط و ترانسفورماتور را کاهش میدهد، سرعت پیری عایق رسانهها و ترانسفورماتور را کاهش میدهد، عمر مفید را افزایش میدهد. همزمان ظرفیت ترانسفورماتور و خط را آزاد میکند و ظرفیت بارگیری ترانسفورماتور و خط را افزایش میدهد.
دستگاههای جبران بار غیرفعال را به طور محلی در بارهای القایی بزرگمقیاس نصب کنید تا ضریب قدرت را بهبود بخشید، بنابراین ظرفیت خروجی فعال ترانسفورماتور را افزایش میدهد. به این ترتیب میتوان جریان کاری را کاهش داد تا تلفات برق را کاهش دهد، که میتواند به طور موثر جریان بار و تلفات برق را کاهش دهد و در نتیجه نرخ بار ترانسفورماتور را کاهش دهد.
توزیع مناسب بارهای سهفاز. هنگام طراحی یک ترانسفورماتور توزیع، ساختار پیچههای آن بر اساس شرایط عملیاتی بار متعادل طراحی شده است. عملکرد پیچهها به طور کلی مشابه است و ظرفیت اسمی هر فاز یکسان است. خروجی حداکثر مجاز ترانسفورماتور توزیع توسط ظرفیت اسمی هر فاز محدود میشود. هنگامی که ترانسفورماتور توزیع تحت شرایط بار سهفاز نامتعادل کار میکند، یک جریان توالی صفر تولید میشود و این جریان با درجه عدم توازن بار سهفاز تغییر میکند. هرچه درجه عدم توازن بیشتر باشد، جریان توالی صفر بیشتر خواهد بود.اگر جریان توالی صفر در ترانسفورماتور توزیع کاری وجود داشته باشد، یک فلکس توالی صفر در هسته فولادی آن تولید میشود. این فلکس توالی صفر را مجبور میکند تا از طریق دیواره ظرف و قطعات فلزی به عنوان مسیر عبور کند. اما نفوذپذیری قطعات فلزی نسبتاً کم است. وقتی که جریان توالی صفر از طریق قطعات فلزی عبور میکند، تلفات مغناطیسی و دوگانه رخ میدهد، بنابراین دمای محلی قطعات فلزی ترانسفورماتور توزیع افزایش مییابد و گرم میشود. عایق پیچههای ترانسفورماتور توزیع به دلیل گرم شدن بیش از حد سریعتر پیر میشود، که منجر به کاهش عمر مفید دستگاه میشود. همزمان وجود جریان توالی صفر همچنین تلفات ترانسفورماتور توزیع را افزایش میدهد.
ترانسفورماتور توزیع بر اساس شرایط عملیاتی بار سهفاز متعادل طراحی شده است. مقاومت، واکنشپذیری نشتی و واکنشپذیری تحریک هر پیچه فازی به طور کلی مشابه است. هنگامی که ترانسفورماتور توزیع تحت بارهای سهفاز متعادل کار میکند، جریانهای سهفاز آن به طور کلی یکسان هستند و فاصله ولتاژ هر فاز در داخل ترانسفورماتور توزیع نیز به طور کلی یکسان است، بنابراین ولتاژ سهفاز خروجی ترانسفورماتور توزیع نیز متعادل است.
همزمان، هنگامی که ترانسفورماتور توزیع تحت بارهای سهفاز نامتعادل کار میکند، جریانهای خروجی سهفاز متفاوت هستند و جریانی از طریق خط میانی عبور میکند. بنابراین یک فاصله ولتاژ به دلیل مقاومت در خط میانی تولید میشود که منجر به تغییر نقطه میانی میشود و باعث تغییرات در ولتاژ فازهای هر فاز میشود. فاز با بار سنگین فاصله ولتاژ خواهد داشت، در حالی که فاز با بار کم ولتاژ افزایش مییابد؛انتخاب یک ترانسفورماتور برق بستگی به بار محاسبهشده دارد و بار محاسبهشده مرتبط با اندازه و ویژگیهای بار در سیستم و دستگاه جبران بار در سیستم است. ظرفیت ترانسفورماتور میتواند بر اساس وضعیت واقعی به طور انعطافپذیر انتخاب شود. در حین عملیات ترانسفورماتور برق، بار آن همیشه در حال تغییر است. در صورت لزوم اجازه داده میشود تا تحت بار مازاد کار کند. اما برای ترانسفورماتورهای داخلی، بار مازاد نباید بیش از 20٪ باشد؛ برای ترانسفورماتورهای خارجی، بار مازاد نباید بیش از 30٪ باشد.
تعداد ترانسفورماتورها معمولاً با در نظر گرفتن شرایطی مانند سطح بار، ظرفیت مصرف برق و عملیات اقتصادی به طور جامع تعیین میشود. هنگامی که یکی از شرایط زیر برقرار باشد، توصیه میشود دو یا چند ترانسفورماتور نصب شود:
تعداد زیادی بار نوع اول یا دوم وجود دارد. هنگامی که ترانسفورماتور خراب شده یا در حال نگهداری است، چندین ترانسفورماتور میتواند قابلیت اطمینان تأمین برق بارهای نوع اول و دوم را تضمین کند.
تغییرات بار فصلی زیاد است. بر اساس اندازه بار واقعی، تعداد ترانسفورماتورهایی که در عملیات قرار میگیرند میتواند تنظیم شود تا عملیات اقتصادی را به دست آورد و انرژی برق را صرفهجویی کند.
ظرفیت بار متمرکز زیاد است. اگرچه این یک بار نوع سوم است، اما ظرفیت تأمین برق یک ترانسفورماتور کافی نیست. در این صورت باید دو یا چند ترانسفورماتور نصب شود.
