Selezione della capacità numerica del trasformatore elettrico e misure di ottimizzazione delle operazioni
La sicura e economica operazione dei trasformatori di potenza è legata alla sicurezza, all'economia, alla stabilità e alla affidabilità delle operazioni di vari settori. Le limitazioni di condizioni come gli indicatori economici di investimento per la sua selezione, i benefici economici della manutenzione e dell'operazione, e l'adattabilità nell'ambiente nuovo (accesso alle fonti di energia distribuita, configurazione di stoccaggio di energia, ecc.) rendono impossibile includere fattori complessivi in altri aspetti.
La capacità di un trasformatore dipende principalmente dalla capacità del carico a lungo termine. Come scegliere in modo ragionevole la capacità e il numero di trasformatori, e allo stesso tempo prevenire che i trasformatori vengano sostituiti o eliminati a causa di problemi di capacità (come i fattori di crescita del carico) è un problema che richiede una considerazione complessiva.
La scelta della capacità del trasformatore dovrebbe essere determinata in base al carico calcolato dell'equipaggiamento che supporta, nonché ai tipi e caratteristiche dei carichi. Il carico calcolato è la base fondamentale per la progettazione e il calcolo dell'alimentazione elettrica. Il tasso di carico di un trasformatore normale non dovrebbe superare preferibilmente l'85%. Quando raggiunge oltre il 90%, significa che il trasformatore sta operando vicino al carico massimo.
Il carico degli apparecchi elettrici fluttua in qualsiasi momento. Se il carico operativo normale è già superiore al 90%, non c'è margine residuo per far fronte alla corrente d'impatto di alcuni apparecchi a impatto, come grandi saldatori elettrici, gru, pressi, e l'avvio di motori ad alta potenza e altri carichi dinamici. Potrebbero verificarsi frequentemente fenomeni di sovraccarico a breve termine. Anche se il trasformatore può operare in sovraccarico per un breve periodo, un sovraccarico frequente influirà comunque sulla durata di vita del trasformatore.
Quando vari dati operativi sono vicini ai limiti nominali del trasformatore, aumenta il rischio di danni prematuri al trasformatore. Con un'operazione a lungo termine, nel trasformatore si verificheranno inevitabilmente i seguenti problemi:
Misure pertinenti:
Distribuire razionalmente il carico, utilizzare l'equipaggiamento elettrico in modo ordinato e ridurre il tasso di utilizzo simultaneo.
Aumentare opportunamente la tensione di uscita del lato a bassa tensione di un livello.
Poiché il trasformatore opera vicino al carico massimo, ciò porterà inevitabilmente a una diminuzione della tensione di uscita del trasformatore, rendendo la tensione degli apparecchi elettrici finali possibilmente inferiore. Ciò porterà a una corrente attiva eccessiva e a un aumento della perdita di potenza. L'aumento della tensione può ridurre la corrente.
Migliorare il fattore di potenza.Utilizzando la compensazione reattiva per migliorare il fattore di potenza, si può ridurre l'investimento e risparmiare metalli non ferrosi, il che è molto vantaggioso per l'intero sistema di alimentazione elettrica.
Se la capacità del trasformatore e della linea è insufficiente, si può risolvere installando un dispositivo di compensazione reattiva.
Installare un dispositivo di compensazione reattiva può bilanciare la potenza reattiva localmente, riducendo così la corrente che scorre attraverso la linea e il trasformatore, rallentando la velocità di invecchiamento dell'isolamento dei conduttori e del trasformatore, prolungando la durata di vita. Allo stesso tempo, può liberare la capacità del trasformatore e della linea, aumentando la capacità di carico del trasformatore e della linea.
Installare dispositivi di compensazione reattiva localmente su carichi induttivi di grande scala per migliorare il fattore di potenza, aumentando così la capacità di uscita attiva del trasformatore. In questo modo, la corrente di lavoro può essere ridotta per ridurre la perdita di potenza, riducendo efficacemente la corrente di carico e la perdita di potenza, e quindi ridurre il tasso di carico del trasformatore.
Distribuzione equilibrata dei carichi trifase. Quando si progetta un trasformatore di distribuzione, la sua struttura di avvolgimento viene progettata in base alla condizione di funzionamento con carico bilanciato. Le sue prestazioni di avvolgimento sono fondamentalmente uguali e la capacità nominale di ogni fase è uguale. L'uscita massima consentita del trasformatore di distribuzione è limitata dalla capacità nominale di ogni fase. Quando il trasformatore di distribuzione opera in condizioni di carico trifase non bilanciato, verrà generata una corrente zero sequenza, e questa corrente varierà in base al grado di carico trifase non bilanciato. Maggiore è il grado di squilibrio, maggiore sarà la corrente zero sequenza.Se c'è una corrente zero sequenza nel trasformatore di distribuzione in funzione, si genererà un flusso zero sequenza nel suo nucleo di ferro. Questo costringe il flusso zero sequenza a passare attraverso la parete del serbatoio e i componenti in acciaio come canali. Tuttavia, la permeabilità magnetica dei componenti in acciaio è relativamente bassa. Quando la corrente zero sequenza passa attraverso i componenti in acciaio, si verificano perdite di isteresi e di corrente indotta, causando un aumento locale della temperatura dei componenti in acciaio del trasformatore di distribuzione e generando calore. L'isolamento dell'avvolgimento del trasformatore di distribuzione invecchierà più rapidamente a causa del sovrariscaldamento, riducendo la durata di vita dell'equipaggiamento. Allo stesso tempo, l'esistenza di una corrente zero sequenza aumenterà anche la perdita del trasformatore di distribuzione.
Il trasformatore di distribuzione è progettato in base alla condizione di funzionamento con carico trifase bilanciato. La resistenza, la reattività di dispersione e la reattività di eccitazione di ogni avvolgimento di fase sono fondamentalmente uguali. Quando il trasformatore di distribuzione opera con carichi trifase bilanciati, le correnti trifase sono fondamentalmente uguali e la caduta di tensione di ogni fase all'interno del trasformatore di distribuzione è anche fondamentalmente la stessa, quindi la tensione trifase fornita dal trasformatore di distribuzione è anche bilanciata.
Allo stesso tempo, quando il trasformatore di distribuzione opera con carichi trifase non bilanciati, le correnti di uscita trifase sono diverse e vi sarà una corrente che scorre attraverso la linea neutrale. Quindi, si genererà una caduta di tensione dovuta all'impedenza nella linea neutrale, causando lo spostamento del punto neutrale, che provoca cambiamenti nelle tensioni di fase. La fase con carico pesante avrà una caduta di tensione, mentre la fase con carico leggero avrà un aumento di tensione;La scelta di un trasformatore di potenza dipende dal carico calcolato, e il carico calcolato è legato alla dimensione e alle caratteristiche del carico nel sistema e al dispositivo di compensazione di potenza nel sistema. La capacità del trasformatore può essere scelta flessibilmente in base alla situazione effettiva. Durante l'operazione del trasformatore di potenza, il suo carico è sempre in cambiamento. È consentito operare in sovraccarico quando necessario. Tuttavia, per i trasformatori interni, il sovraccarico non deve superare il 20%; per i trasformatori esterni, il sovraccarico non deve superare il 30%.
Il numero di trasformatori è generalmente determinato valutando complessivamente condizioni come il livello di carico, la capacità di consumo di energia e l'operazione economica. Quando una delle seguenti condizioni è soddisfatta, è consigliabile installare due o più trasformatori:
Ci sono un gran numero di carichi di prima o seconda classe. Quando il trasformatore è in avaria o in manutenzione, più trasformatori possono garantire l'affidabilità dell'energia per i carichi di prima e seconda classe.
Il carico stagionale varia notevolmente. In base alla dimensione effettiva del carico, il numero di trasformatori in funzione può essere regolato di conseguenza, al fine di ottenere un'operazione economica e risparmiare energia elettrica.
La capacità del carico concentrato è elevata. Anche se è un carico di terza classe, la capacità di fornitura di un singolo trasformatore è insufficiente. In questo caso, dovrebbero essere installati due o più trasformatori.
