انتخاب ظرفیت ترانسفورماتور قدرت و اقدامات بهینهسازی عملکرد
عمل آمن واقتصادی ترانسفورماتورهای برق مربوط به ایمنی، اقتصادی بودن، پایداری و قابلیت اطمینان عملیات صنایع مختلف است. محدودیتهای شرایطی مانند شاخصهای اقتصادی سرمایهگذاری برای انتخاب آن، منافع اقتصادی نگهداری و عملیات، و انطباق در محیط جدید (دسترسی منابع توزیع شده برق، پیکربندی ذخیرهسازی انرژی و غیره) باعث میشود که امکان در نظر گرفتن عوامل جامع در جنبههای دیگر وجود نداشته باشد.
ظرفیت یک ترانسفورماتور عمدتاً 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) یک مسئله است که نیاز به در نظر گرفتن جامع دارد.
انتخاب ظرفیت ترانسفورماتور باید بر اساس بار محاسبه شده تجهیزاتی که حمل میکند و همچنین نوع و ویژگیهای بارها تعیین شود. بار محاسبه شده پایه اصلی طراحی و محاسبه تأمین برق است. نرخ بار یک ترانسفورماتور معمولی بهتر است از ۸۵٪ فراتر نرود. وقتی به بیش از ۹۰٪ میرسد، به این معناست که ترانسفورماتور نزدیک به بار کامل کار میکند.
بار تجهیزات برق همیشه در حال نوسان است. اگر بار کاری معمولی قبلاً بیش از ۹۰٪ باشد، هیچ حاشیه باقی ماندهای برای مقابله با جریان ضربهای برخی از تجهیزات ضربهای مانند لوازم بزرگ الکترودی، کرنشها، ماشینهای دوگانه و شروع موتورهای قدرت بالا و بارهای دینامیکی دیگر وجود ندارد. ممکن است به طور موقت پدیده بار زیاد رخ دهد. اگرچه ترانسفورماتور میتواند تحت بار زیاد موقتاً کار کند، اما بار زیاد مکرر هنوز عمر مفید ترانسفورماتور را تحت تأثیر قرار میدهد.
هنگامی که دادههای عملیاتی مختلف نزدیک به حدود اسمی ترانسفورماتور میشوند، خطر آسیب زودرس ترانسفورماتور افزایش مییابد. با عملکرد بلندمدت، مشکلات زیر حتماً در ترانسفورماتور رخ خواهد داد:
اقدامات مرتبط:
بار را به طور منطقی تخصیص دهید، از تجهیزات برق به صورت منظم استفاده کنید و نرخ استفاده همزمان را کاهش دهید.
ولتاژ خروجی سمت پایینولتا را یک مرحله افزایش دهید.
از آنجا که ترانسفورماتور نزدیک به بار کامل است، حتماً منجر به کاهش ولتاژ خروجی ترانسفورماتور میشود، بنابراین ولتاژ تجهیزات 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.
فاکتور توان را بهبود بخشید.استفاده از جبرانسازی بیاثر برای بهبود فاکتور توان میتواند سرمایهگذاری را کاهش دهد و فلزات کمرنگ را صرفهجویی کند، که برای کل سیستم تأمین برق بسیار مفید است.
اگر ظرفیت ترانسفورماتور و خط کافی نیست، میتوان با نصب دستگاه جبرانسازی بیاثر آن را حل کرد.
نصب دستگاه جبرانسازی بیاثر میتواند بیاثر را محلی تعادل دهد، بنابراین جریان عبوری از خط و ترانسفورماتور کاهش مییابد، سرعت پیری عایق رسانهها و ترانسفورماتور کند میشود، عمر مفید را افزایش میدهد. همزمان میتواند ظرفیت ترانسفورماتور و خط را آزاد کند و ظرفیت تحمل بار ترانسفورماتور و خط را افزایش دهد.
دستگاههای جبرانسازی بیاثر را محلی در بارهای القایی بزرگ نصب کنید تا فاکتور توان را بهبود بخشید، بدین ترتیب ظرفیت خروجی فعال ترانسفورماتور افزایش مییابد. به این ترتیب جریان کاری را میتوان کاهش داد تا تلفات برق کاهش یابد، که میتواند به طور مؤثر جریان بار و تلفات برق را کاهش دهد و سپس نرخ بار ترانسفورماتور را کاهش دهد.
توزیع مناسب بارهای سهفاز. هنگام طراحی یک ترانسفورماتور توزیع، ساختار پیچههای آن بر اساس وضعیت عملیاتی بار متعادل طراحی شده است. عملکرد پیچهها تقریباً یکسان 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 نامتقارن سهفاز کار میکند، جریان توالی صفر ایجاد میشود و این جریان با درجه عدم تعادل بار سهفاز تغییر میکند. هر چه درجه عدم تعادل بیشتر باشد، جریان توالی صفر بیشتر خواهد بود.اگر جریان توالی صفر در ترانسفورماتور توزیع در حال کار وجود داشته باشد، فلوکس توالی صفر در هسته فولادی آن ایجاد میشود. این فلوکس توالی صفر را مجبور میکند تا از دیواره ظرف و قطعات فولادی به عنوان مسیر عبور کند. اما نفوذپذیری قطعات فولادی نسبتاً کم است. هنگامی که جریان توالی صفر از قطعات فولادی عبور میکند، تلفات هیسترزیس و گردش ادی رخ میدهد، بنابراین دمای محلی قطعات فولادی ترانسفورماتور توزیع افزایش مییابد و گرم میشود. عایق پیچههای ترانسفورماتور توزیع به دلیل گرم شدن بیش از حد تسریع در پیری میکند که منجر به کاهش عمر مفید تجهیز میشود. همزمان، وجود جریان توالی صفر نیز تلفات ترانسفورماتور توزیع را افزایش میدهد.
ترانسفورماتور توزیع بر اساس وضعیت عملیاتی بار متعادل سهفاز طراحی شده است. مقاومت، واکنش نشت و واکنش تحریک هر پیچه فاز تقریباً یکسان است. هنگامی که ترانسفورماتور توزیع تحت بار متعادل سهفاز کار میکند، جریانهای سهفاز آن تقریباً یکسان هستند و کاهش ولتاژ هر فاز در داخل ترانسفورماتور توزیع نیز تقریباً یکسان است، بنابراین ولتاژ سهفاز خروجی ترانسفورماتور توزیع نیز متعادل است.
همزمان، هنگامی که ترانسفورماتور توزیع تحت بار نامتقارن سهفاز کار میکند، جریانهای خروجی سهفاز متفاوت هستند و جریانی از طریق خط میانی عبور میکند. بنابراین کاهش ولتاژ ناشی از امپدانس در خط میانی ایجاد میشود که منجر به تغییر نقطه میانی میشود و باعث تغییر ولتاژ فازهای مختلف میشود. فاز با بار سنگین کاهش ولتاژ خواهد داشت، در حالی که فاز با بار کم افزایش ولتاژ خواهد داشت؛انتخاب یک ترانسفورماتور برق بستگی به بار محاسبه شده دارد و بار محاسبه شده مرتبط با اندازه و ویژگیهای بار در سیستم و دستگاه جبرانسازی توان در سیستم است. ظرفیت ترانسفورماتور میتواند بر اساس شرایط واقعی به صورت انعطافپذیر انتخاب شود. در طول عملکرد ترانسفورماتور برق، بار آن همیشه در حال تغییر است. اجازه داده میشود تا در صورت نیاز تحت بار زیاد کار کند. اما برای ترانسفورماتورهای داخل ساختمان، بار زیاد نباید بیش از ۲۰٪ باشد؛ برای ترانسفورماتورهای خارج ساختمان، بار زیاد نباید بیش از ۳۰٪ باشد.
تعداد ترانسفورماتورها معمولاً با در نظر گرفتن شرایطی مانند سطح بار، ظرفیت مصرف برق و عملکرد اقتصادی تعیین میشود. هنگامی که یکی از شرایط زیر برقرار باشد، توصیه میشود دو یا چند ترانسفورماتور نصب شود:
تعداد زیادی بار از نوع اول یا دوم وجود دارد. هنگامی که ترانسفورماتور خراب شود یا تحت نگهداری باشد، چندین ترانسفورماتور میتوانند قابلیت تأمین برق بارهای اول و دوم را تضمین کنند.
تغییرات بار فصلی زیاد است. بر اساس اندازه بار واقعی، تعداد ترانسفورماتورهای در حال کار میتواند تنظیم شود تا عملکرد اقتصادی و صرفهجویی در انرژی برق را به دست آورد.
ظرفیت بار متمرکز بزرگ است. حتی اگر یک بار از نوع سوم باشد، ظرفیت تأمین برق یک ترانسفورماتور کافی نیست. در این صورت، باید دو یا چند ترانسفورماتور نصب شود.
