Selección do número de capacidade do transformador de enerxía e medidas de optimización da súa operación
A operación segura e económica dos transformadores de enerxía está relacionada coa seguridade, economía, estabilidade e fiabilidade das operacións de varias industrias. As limitacións das condicións como os indicadores económicos de investimento para a súa selección, os beneficios económicos do mantemento e operación, e a adaptabilidade no novo entorno (acceso a fuentes de enerxía distribuída, configuración de almacenamento de enerxía, etc.) fai que sexa imposible incluír factores comprehensivos en outros aspectos.
A capacidade dun transformador depende principalmente da capacidade da carga a longo prazo. Como seleccionar de maneira razonable a capacidade e o número de transformadores, e ao mesmo tempo evitar que os transformadores sexan substituídos ou eliminados debido a problemas de capacidade (como factores de crecemento da carga) é un problema que require unha consideración comprehensiva.
A selección da capacidade do transformador debe determinarse segundo a carga calculada do equipo que transporta, así como os tipos e características das cargas. A carga calculada é a base fundamental para o deseño e cálculo do suministro de enerxía. A taxa de carga dun transformador normal non debe superar preferiblemente o 85%. Cando alcanza máis do 90%, significa que o transformador está operando cerca da carga completa.
A carga dos equipos eléctricos fluctúa en calquera momento. Se a carga de funcionamento normal xa é superior ao 90%, non queda margen restante para facer fronte á corrente de impacto de algúns equipos de tipo de impacto, como soldadores eléctricos de gran escala, grúas, prensas, e o arranque de motores de alta potencia e outras cargas dinámicas. Pode haber con frecuencia fenómenos de sobrecarga a curto prazo. Aínda que o transformador pode operar con sobrecarga durante un breve período, a sobrecarga frecuente afectará aínda así a vida útil do transformador.
Cando diversos datos de funcionamento están próximos aos límites nominais do transformador, aumenta o risco de danos prematuros no transformador. Con un funcionamento a longo prazo, aparecerán inevitabelmente os seguintes problemas no transformador:
Medidas Relevantes:
Distribuir adecuadamente a carga, usar o equipo eléctrico de forma ordenada e reducir a taxa de utilización simultánea.
Aumentar adequadamente a tensión de saída do lado de baixa tensión nun nivel.
Como o transformador está próximo da carga completa, inevitablemente provocará unha diminución da tensión de saída do transformador, facendo que a tensión do equipo eléctrico no final poida ser menor. Isto levará a unha corrente activa excesiva e aumentará a perda de potencia. O aumento da tensión pode reducir a corrente.
Melorar o factor de potencia.Usando a compensación de potencia reactiva para mellorar o factor de potencia pode reducir a inversión e poupar metais non ferrosos, o que é moi beneficioso para todo o sistema de suministro de enerxía.
Se a capacidade do transformador e da liña é insuficiente, pódese resolver instalando un dispositivo de compensación de potencia reactiva.
Instalar un dispositivo de compensación de potencia reactiva pode equilibrar a potencia reactiva localmente, reducindo así a corrente que circula pola liña e polo transformador, retardando a velocidade de envellecemento do aislamento dos conductores e do transformador, prolongando a vida útil. Ao mesmo tempo, pode liberar a capacidade do transformador e da liña, e aumentar a capacidade de carga do transformador e da liña.
Instalar dispositivos de compensación de potencia reactiva localmente en cargas inductivas de gran escala para mellorar o factor de potencia, aumentando así a capacidade de saída activa do transformador. De esta forma, a corrente de traballo pode reducirse para reducir a perda de potencia, o que pode reducir eficazmente a corrente de carga e a perda de potencia, e logo reducir a taxa de carga do transformador.
Distribución racional das cargas trifásicas. Cando se diseña un transformador de distribución, a súa estrutura de devanados está deseñada segundo a condición de funcionamento balanceada da carga. O seu rendemento de devanados é basicamente o mesmo, e a capacidade nominal de cada fase é igual. A máxima saída permitida do transformador de distribución está limitada pola capacidade nominal de cada fase. Cando o transformador de distribución opera baixo condicións de carga trifásica desequilibrada, xérase unha corrente de secuencia cero, e esta corrente cambiará con o grao de desequilibrio da carga trifásica. Cuanto maior é o grao de desequilibrio, maior será a corrente de secuencia cero.Se hai unha corrente de secuencia cero no transformador de distribución en funcionamento, xérase un flujo de secuencia cero no seu núcleo de ferro. Isto forza o flujo de secuencia cero a pasar pola parede do tanque e as compoñentes de acero como canles. No entanto, a permeabilidade magnética das compoñentes de acero é relativamente baixa. Cando a corrente de secuencia cero pasa polas compoñentes de acero, ocorren perdas por histerese magnética e correntes de Foucault, causando así un aumento da temperatura local das compoñentes de acero do transformador de distribución e xerando calor. O aislamento dos devanados do transformador de distribución envelexece máis rápido debido ao sobreaquecemento, resultando nunha redución da vida útil do equipo. Ao mesmo tempo, a existencia da corrente de secuencia cero tamén aumentará a perda do transformador de distribución.
O transformador de distribución está deseñado segundo a condición de funcionamento balanceada da carga trifásica. A resistencia, reacción de fuga e reacción de excitación de cada devanado de fase son basicamente as mesmas. Cando o transformador de distribución opera baixo cargas trifásicas balanceadas, as súas correntes trifásicas son basicamente iguais, e a caída de tensión de cada fase dentro do transformador de distribución tamén é basicamente a mesma, polo que a tensión trifásica de saída do transformador de distribución tamén está balanceada.
Ao mesmo tempo, cando o transformador de distribución opera baixo cargas trifásicas desequilibradas, as correntes de saída trifásicas son diferentes, e habrá corrente que circule pola liña neutra. Así, xérase unha caída de tensión debido á impedancia na liña neutra, resultando no desprazamento do punto neutro, que causa cambios nas tensións de fase de cada fase. A fase con carga pesada terá unha caída de tensión, mentres que a fase con carga leve terá un aumento de tensión;A selección dun transformador de enerxía depende da carga calculada, e a carga calculada está relacionada co tamaño e características da carga no sistema e co dispositivo de compensación de potencia no sistema. A capacidade do transformador pode seleccionarse flexibelmente segundo a situación real. Durante a operación do transformador de enerxía, a súa carga está sempre cambiando. É permitido operar con sobrecarga cando é necesario. Pero, para transformadores interiores, a sobrecarga non debe superar o 20%; para transformadores exteriores, a sobrecarga non debe superar o 30%.
O número de transformadores xeralmente determinase considerando comprehensivamente condicións como o nivel de carga, a capacidade de consumo de enerxía e a operación económica. Cando se cumple unha das seguintes condicións, é aconsellable instalar dous ou máis transformadores:
Hai un gran número de cargas de primeira ou segunda clase. Cando o transformador falla ou está en mantemento, múltiples transformadores poden asegurar a fiabilidade do suministro de enerxía para as cargas de primeira e segunda clase.
As cargas sazonais cambian considerablemente. Segundo o tamaño real da carga, pode axustarse o número de transformadores en funcionamento, para lograr unha operación económica e poupar enerxía eléctrica.
A capacidade da carga concentrada é grande. Aínda que sexa unha carga de terceira clase, a capacidade de suministro dun só transformador é insuficiente. Neste caso, tamén deben instalarse dous ou máis transformadores.
