Valinnan teko voimansiirtojen kapasiteettinumeroista ja toiminnon optimointitoimenpiteistä

Sähkömuuntajien turvallinen ja taloudellisesti järkevä toiminta on liittyminen eri teollisuudenalojen toiminnan turvallisuuteen, taloudellisuuteen, vakauttaan ja luotettavuuteen. Sijoitusmäärärahojen taloudellisten indikaattoreiden valinta, huollon ja toiminnan taloudelliset hyödyt sekä uuden ympäristön (jakautuneiden sähkölähteiden pääsy, energian varastoinnin konfigurointi jne.) soveltuvuus tekevät mahdottomaksi sisällyttää kaikkia muita tekijöitä kattavasti muihin näkökohtiin.

Muuntajan kapasiteetti riippuu pääasiassa pitkäaikaisen kuorman kapasiteetista. Miten valita muuntajan kapasiteetti ja lukumäärä kohtuullisesti, ja samalla estää muuntajien korvaaminen tai poistaminen kapasiteettiongelman (kuin kuorman kasvutekijän) vuoksi, on ongelma, joka vaatii laaja-alaista harkintaa.

Muuntajan kapasiteetin valinta pitäisi määrittää sen kuljetettavan laitteen laskennallisen kuorman, sekä kuormien tyyppeihin ja ominaisuuksiin perustuen. Laskennallinen kuorma on perustana sähkön tarjontasuunnittelulle ja laskennalle. Normaalin muuntajan kuormittukerroin ei pitäisi ylittää 85 %. Kun se saavuttaa yli 90 %, tarkoittaa se, että muuntaja toimii lähellä täyttä kuormitusta.

Sähkölaitteiden kuorma vaihtelee aina. Jos normaali toimintakuorma on jo yli 90 %, ei ole jäämässä marginaalia käsittelemään joidenkin iskutilanteissa toimivien laitteiden, kuten suurten sähköhakulaitteiden, kruunujen, punnerrusten, ja suurten tehon moottorien käynnistymisen kaltaisia dynaamisia kuormia. Tällöin voi usein esiintyä lyhytaikaisia ylikuormituksen ilmiöitä. Vaikka muuntaja voi toimia ylikuormitettuna lyhytaikaisesti, usein toistuva ylikuormitus vaikuttaa edelleen muuntajan käyttöikään.

Kun erilaiset toimintatiedot ovat lähellä muuntajan suunniteltuja rajoja, lisääntyy riski muuntajan ennenaikaiseen vaurioitumiseen. Pidempiaikaisella toiminnalla muuntajassa tulee väistämättä esiintymään seuraavat ongelmat:

• Kierron, johtojohdon, johtojen, eristyksen ja muuntajäteen lämpötila nousee, ja se voi saavuttaa hyväksyttävän rajan;

• Rautaydin ulkopuolinen vuotoeromagneettinen tiheys kasvaa, jolloin toissijainen vuotoeromagneettinen kytkentä aiheuttaa metalliosissa kierronvaikutuksen takia lämmitystä;

• Lämpötilan muutoksen myötä erityksen ja öljyn kosteus ja kaasupitoisuus muuttuvat;

• Johdat, kosketusjohdat, kabelin päättyjen kytkentälaitteet ja virtasensorit altistuvat myös suurelle lämpöpaineelle, mikä vaikuttaa niiden rakenteeseen ja turvamarginaaliin;

• Pääeromagneetti ja lisääntyneet vuotoeromagneetit yhdistyvät yhteen, mikä rajoittaa rautaydin ylikuormituskykyä.

Relevantit toimenpiteet:

Jaota kuorma kohtuullisesti, käytä sähkölaitteita järjestelmällisesti, ja vähennä yhtäaikaisen käytön prosenttiosuutta.

Kohenna asianmukaisesti alavoltapuolen jännitettä yhdellä tasolla.
Koska muuntaja on lähellä täyttä kuormitusta, se johtaa välttämättä muuntajan ulostulovoltan laskuun, mikä taas voi laskea sähkölaitteiden loppuosan voltta. Tämä johtaa liian suureen aktiivivirtaan ja lisää sähkömenetyksiä. Jännitteen nostaminen vähentää virtaa.

Paranna tehokkuuskertoimia.Reaktiivisen voiman kompensaation avulla tehokkuuskertoimien parantaminen vähentää investointeja ja säästää harvinaismetalleja, mikä on hyvin hyödyllistä koko sähkönjakelujärjestelmälle.
Jos muuntajan ja linjan kapasiteetti on riittämätön, ongelma voidaan ratkaista reaktiivisen voiman kompensaatiolaitteen asentamisella.
Reaktiivisen voiman kompensaatiolaitteen asentaminen paikallisesti tasapainottaa reaktiivisen voiman, mikä vähentää linjan ja muuntajan kautta kulkevaa virtaa, hidastaa johtojen ja muuntajan erityksen ikääntymisnopeutta, ja pidentää niiden käyttöikää. Samalla se vapauttaa muuntajan ja linjan kapasiteetin, ja lisää muuntajan ja linjan kuormituskykyä.
Asenna reaktiivisen voiman kompensaatiolaitteita paikallisesti suuriin induktiivisiin kuormiin parantaaksesi tehokkuuskertoimia, mikä lisää muuntajan aktiivisen tuotannon kapasiteettia. Näin voidaan vähentää työvirtaa, mikä vähentää sähkömenetyksiä, ja siten vähentää muuntajan kuormitusprosenttia.

Jakaa kolmevuoren kuormat kohtuullisesti. Jakamuuntajan suunniteltaessa sen kierronrakenne on suunniteltu kuormituksen tasapainoiselle tilalle. Sen kierron ominaisuudet ovat melko samankaltaiset, ja jokaisen fason suunnitellut kapasiteetit ovat yhtä suuret. Jakamuuntajan suurin sallittu tuotanto on rajoitettu jokaisen fason suunnitellun kapasiteetin. Kun jakamuuntaja toimii epätasapainoisessa kolmevuoren kuormituksessa, syntyy nollajärjestysvirta, ja tämä virta muuttuu epätasapainon mukaan. Mitä suurempi epätasapaino, sitä suurempi nollajärjestysvirta.Jos toimiva jakamuuntaja sisältää nollajärjestysvirtaa, sen rautaydissä syntyy nollajärjestysmagneetti. Tämä pakottaa nollajärjestysmagneetin kulkea säiliön seinässä ja teräsosissa. Kuitenkin teräsosien magnetinen läpäisyky on suhteellisen alhainen. Kun nollajärjestysvirta kulkee teräsosissa, syntyvät magneettinen hystereesi ja kierronvaikutus, mikä aiheuttaa paikallisen lämpötilan nousun ja lämmityksen. Jakamuuntajan kierron eritys ikääntyy nopeammin liian korkeasta lämpötilasta, mikä vähentää laitteen käyttöikää. Samalla nollajärjestysvirran olemassaolo lisää myös jakamuuntajan menetyksiä.

Jakamuuntaja on suunniteltu tasapainoiseen kolmevuoren kuormitukseen. Jokaisen fason kierron vastus, vuotoerosta ja virityserosta ovat melko samankaltaiset. Kun jakamuuntaja toimii tasapainoisessa kolmevuoren kuormituksessa, sen kolmevuoret virtat ovat melko samankaltaiset, ja jokaisen fason sisäinen jännitetaso jakamuuntajassa on myös samankaltainen, joten jakamuuntajan tuottama kolmevuori jännite on myös tasapainoinen.

Samalla, kun jakamuuntaja toimii epätasapainoisessa kolmevuoren kuormituksessa, kolmevuoret ulostulovirtat ovat erilaisia, ja neutraalijohdossa on virtaa. Tämä johtaa impedanssin takia neutraalijohdossa syntyvään jännitetason alenemiseen, mikä aiheuttaa neutraalipisteen siirtymisen, mikä puolestaan aiheuttaa jokaisen fason jännitetason muutokset. Raskaasti ladattu fasa kokee jännitetason laskun, kun taas kevyesti ladattu fasa kokee jännitetason nousun;Valitsemalla sähkömuuntajaa laskennallisen kuorman perusteella, ja laskennallinen kuorma on yhteydessä järjestelmän kuorman kokoon ja ominaisuuksiin, sekä järjestelmän voiman kompensaatiolaitteeseen. Muuntajan kapasiteetti voidaan valita joustavasti todellisen tilanteen mukaan. Sähkömuuntajan toiminnassa sen kuormitus on jatkuvasti muuttuvassa. On sallittua toimia ylikuormitettuna tarvittaessa. Kuitenkin sisäisille muuntajille ylikuormitus ei saa ylittää 20 %:ia; ulkoisille muuntajille ylikuormitus ei saa ylittää 30 %:ia.

Muuntajien lukumäärä määritellään yleensä huomioiden kuormituksen tason, sähkönkulutuskyvyn ja taloudellisen toiminnan. Kun seuraavista ehdoista yksi on voimassa, on suositeltavaa asentaa kaksi tai useampi muuntaja:

• On suuri määrä ensimmäisen tai toisen luokan kuormia. Kun muuntaja epäonnistuu tai on huolletaan, useat muuntajat voivat taata ensimmäisen ja toisen luokan kuormien sähkön tarjonnan luotettavuuden.

• Kausittainen kuormitus vaihtelee paljon. Todellisen kuorman mukaan voidaan säätää käytössä olevien muuntajien määrää, jotta voidaan saavuttaa taloudellinen toiminta ja säästää sähköä.

• Keskittyneen kuorman kapasiteetti on suuri. Vaikka se olisikin kolmannen luokan kuorma, yhden muuntajan sähkön tarjoamiskyky ei ole riittävä. Tällöin pitäisi asentaa kaksi tai useampi muuntaja.