Odabir broja kapaciteta snage transformatora i mjere optimizacije rada

Sigurna i ekonomična operacija transformatora snage povezana je s sigurnošću, ekonomijom, stabilnošću i pouzdanosti operacija različitih industrija. Ograničenja uvjeta poput ekonomskih pokazatelja ulaganja za njegov odabir, ekonomskih prednosti održavanja i operacije, te prilagodbe novoj okolini (pristup distribuiranim izvorima energije, konfiguracija skladištenja energije itd.) čine nemoguće uključivanje kompjelentnih faktora u drugim aspektima.

Kapacitet transformatora uglavnom ovisi o kapacitetu dugotrajne opterećenja. Kako razumno odabrati kapacitet i broj transformatora, te istovremeno spriječiti zamjenu ili eliminaciju transformatora zbog problema s kapacitetom (poput faktora rasta opterećenja) to je problem koji zahtijeva kompleksnu razmatranju.

Odabir kapaciteta transformatora treba odrediti prema izračunatom opterećenju opreme koju nosi, kao i vrstama i karakteristikama opterećenja. Izračunato opterećenje je temelj za dizajniranje i izračunanjem snabdijevanja strujom. Opterećenje normalnog transformatora najbolje ne bi trebalo prelaziti 85%. Kada doseže više od 90%, to znači da transformator radi blizu punog opterećenja.

Opterećenje električke opreme fluktuira u svakom trenutku. Ako je normalno radno opterećenje već više od 90%, nema preostalih rezervi za suzbijanje udarnog struja nekih udarnih uređaja, poput velikih električnih zavarivača, kranova, štampača, i pokretanja visokosnatnih motora i drugih dinamičkih opterećenja. Može se često pojaviti kratkotrajno preopterećenje. Iako transformator može raditi pod preopterećenjem kratkotrajno, često preopterećenje i dalje utjecat će na vijek trajanja transformatora.

Kada su razni podaci o radu blizu nominalnih granica transformatora, povećava se rizik od premature oštećenja transformatora. Sa dugotrajnim radom, u transformatoru neizborno će se pojaviti sljedeći problemi:

• Temperature zavojnica, spojeva, priključaka, izolacije i transformatorskog ulja će porasti i mogu dosegnuti neprihvatljivu razinu;

• Gustoca curenog magnetnog toka van željeznog jezgra će porasti, tako da metalni dijelovi spojeni sekundarnim curenim magnetnim tokom generiraju toplinu zbog efekta vrtložnog toka;

• S promjenama temperature, sadržaj vlage i plinova u izolaciji i ulju će se promjeniti;

• Uređaji za priključak, tap-changers, uređaji za priključak kabela i transformatori struje također bit će izloženi relativno visokom toplinskom naprezanju, što će utjecati na njihovu strukturu i sigurnosnu margu;

• Glavni magnetni tok i povećani curenje magneza kombinirat će se, što će ograničiti nadmjereno navoznjenje željeznog jezgra.

Odgovarajuće mjere:

Razumno raspodijelite opterećenje, koristite električnu opremu redom i smanjite stopu istovremenog korištenja.

Povisite izlaznu napetost niskonaponske strane za jednu razinu.
Budući da je transformator blizu punog opterećenja, to neizborno dovest će do smanjenja izlazne napetosti transformatora, što će uzrokovati da napetost električne opreme na kraju bude niža. To će dovesti do prevelikog aktivnog struja i povećanja gubitaka snage. Povisivanje napetosti može smanjiti struj.

Unaprijedite faktor snage.Korištenje kompenzacije reaktivne snage za unapređenje faktora snage može smanjiti investicije i uštedjeti neferozne metale, što je vrlo korisno za cijeli sustav snabdijevanja strujom.
Ako kapacitet transformatora i linije nije dovoljan, to se može riješiti instalacijom uređaja za kompenzaciju reaktivne snage.
Instalacija uređaja za kompenzaciju reaktivne snage može lokalno balansirati reaktivnu snagu, time smanjujući struju koja protječe kroz liniju i transformator, usporavajući staranje izolacije vodnika i transformatora, produžujući vijek trajanja. U isto vrijeme, to može osloboditi kapacitet transformatora i linije, povećavajući nosivost opterećenja transformatora i linije.
Lokalno instalirajte uređaje za kompenzaciju reaktivne snage kod velikih induktivnih opterećenja kako biste unaprijedili faktor snage, time povećavajući aktivnu izlaznu sposobnost transformatora. Na taj način se može smanjiti radni struj i smanjiti gubitke snage, što efektivno smanjuje struju opterećenja i gubitke snage, a zatim smanjuje stopu opterećenja transformatora.

Razumna distribucija trofaznih opterećenja. Pri projektiranju distribucijskog transformatora, njegova zavojnička struktura dizajnirana je prema uvjetima ravnotežnog rada opterećenja. Njegove zavojničke performanse su uglavnom iste, a nominale kapacitete svake faze su jednaki. Maksimalni dopušteni izlaz distribucijskog transformatora ograničen je nominalnim kapacitetima svake faze. Kada distribucijski transformator radi pod neravnotežnim trofaznim opterećenjima, generira se nultofazni struj, a ovaj struj se mijenja s stupnjem neravnoteže trofaznog opterećenja. Veći stupanj neravnoteže, veći je nultofazni struj.Ako postoji nultofazni struj u radnom distribucijskom transformatoru, generira se nultofazni magnetni tok u njegovom željeznom jezgru. To prisiljava nultofazni magnetni tok da prođe kroz stjenku posude i čelike kao kanali. Međutim, magnetna provodljivost čelika je relativno niska. Kada nultofazni struj prođe kroz čelike, nastaju gubitci magnetne histerese i vrtložnog toka, time povrhnuti lokalnu temperaturu čelika distribucijskog transformatora i generiraju toplinu. Izolacija zavojnice distribucijskog transformatora ubrzano će starjeti zbog pretopljivanja, što će dovesti do smanjenja vijeka trajanja opreme. U isto vrijeme, postojanje nultofaznog struja također povećat će gubitke distribucijskog transformatora.

Distribucijski transformator dizajniran je prema uvjetima ravnotežnog rada trofaznog opterećenja. Otpor, curenje reaktance i pobudna reaktanca svake faze zavojnice su uglavnom isti. Kada distribucijski transformator radi pod ravnotežnim trofaznim opterećenjima, njegove trofazne struje su uglavnom jednake, a pad napona svake faze unutar distribucijskog transformatora također je uglavnom isti, tako da su trofazni naponi izlaza distribucijskog transformatora također uravnoteženi.

Istočno, kada distribucijski transformator radi pod neravnotežnim trofaznim opterećenjima, trofazni izlazni strujevi su različiti, a struja će teći kroz neutralnu liniju. Tako će se generirati pad napona zbog impedancije u neutralnoj liniji, što će dovesti do drifte neutralne točke, što uzrokuje promjene fazičnih napona svake faze. Faza s velikim opterećenjem imat će pad napona, dok će faza s manjim opterećenjem imati porast napona;Odabir transformatora snage ovisi o izračunatom opterećenju, a izračunato opterećenje ovisi o veličini i karakteristikama opterećenja u sustavu i uređaju za kompenzaciju snage u sustavu. Kapacitet transformatora može se fleksibilno odabrati prema stvarnoj situaciji. Tijekom rada transformatora snage, njegovo opterećenje se stalno mijenja. Dozvoljeno je raditi pod preopterećenjem kad je potrebno. Međutim, za unutarnje transformatore, preopterećenje ne smije prelaziti 20%; za vanjske transformatore, preopterećenje ne smije prelaziti 30%.

Broj transformatora obično se određuje kompleksnim razmatranjem uvjeta poput razine opterećenja, kapaciteta potrošnje struje i ekonomskog rada. Kada je ispunjen jedan od sljedećih uvjeta, preporučljivo je instalirati dva ili više transformatora:

• Postoji veliki broj prvoklasnih ili drugoklasnih opterećenja. Kada transformator ne radi ili je u održavanju, više transformatora može osigurati pouzdanost snabdijevanja strujom prvoklasnih i drugoklasnih opterećenja.

• Sezonska opterećenja se značajno mijenjaju. Prema stvarnoj veličini opterećenja, broj transformatora u radu može se prilagoditi, kako bi se postigao ekonomski rad i uštedjena električna energija.

• Kapacitet koncentriranog opterećenja je velik. Iako je to trećoklasno opterećenje, kapacitet snabdijevanja jednim transformatorom je nedovoljan. U tom slučaju, trebali bi se instalirati dva ili više transformatora.