Seleção do Número da Capacidade do Transformador de Energia e Medidas de Otimização de Operação
A operação segura e econômica de transformadores de energia está relacionada à segurança, economia, estabilidade e confiabilidade das operações de várias indústrias. As limitações de condições, como os indicadores econômicos de investimento para sua seleção, os benefícios econômicos da manutenção e operação, e a adaptabilidade no novo ambiente (acesso a fontes de energia distribuída, configuração de armazenamento de energia, etc.) tornam impossível incluir fatores abrangentes em outros aspectos.
A capacidade de um transformador depende principalmente da carga de longo prazo. Como selecionar de forma razoável a capacidade e o número de transformadores, e ao mesmo tempo evitar que os transformadores sejam substituídos ou eliminados devido a problemas de capacidade (como fatores de crescimento de carga) é um problema que requer consideração abrangente.
A seleção da capacidade do transformador deve ser determinada de acordo com a carga calculada do equipamento que ele suporta, bem como os tipos e características das cargas. A carga calculada é a base fundamental para o projeto e cálculo de fornecimento de energia. A taxa de carga de um transformador normal não deve exceder 85%. Quando atinge mais de 90%, significa que o transformador está operando próximo da carga total.
A carga dos equipamentos elétricos flutua a qualquer momento. Se a carga de operação normal já for superior a 90%, não haverá margem restante para lidar com a corrente de impacto de alguns equipamentos de impacto, como grandes soldadores elétricos, guindastes, prensas e a partida de motores de alta potência e outras cargas dinâmicas. Pode haver frequentemente fenômenos de sobrecarga de curto prazo. Embora o transformador possa operar sob sobrecarga por um curto período, a sobrecarga frequente ainda afetará a vida útil do transformador.
Quando vários dados de operação estão próximos aos limites nominais do transformador, aumenta-se o risco de danos prematuros ao transformador. Com a operação de longo prazo, ocorrerão inevitavelmente os seguintes problemas no transformador:
Medidas Relevantes:
Distribua a carga de forma razoável, use o equipamento elétrico de maneira ordenada e reduza a taxa de utilização simultânea.
Aumente a tensão de saída do lado de baixa tensão em um nível.
Como o transformador está próximo da carga total, isso inevitavelmente levará a uma diminuição da tensão de saída do transformador, fazendo com que a tensão do equipamento elétrico no final possa ser menor. Isso resultará em uma corrente ativa excessiva e aumento da perda de energia. O aumento da tensão pode reduzir a corrente.
Melhore o fator de potência.Usar compensação de reativa para melhorar o fator de potência pode reduzir o investimento e economizar metais não ferrosos, o que é muito benéfico para todo o sistema de fornecimento de energia.
Se a capacidade do transformador e da linha for insuficiente, pode ser resolvido instalando um dispositivo de compensação de reativa.
Instalar um dispositivo de compensação de reativa pode equilibrar a reativa localmente, reduzindo a corrente que flui pela linha e pelo transformador, retardando a velocidade de envelhecimento do isolamento dos condutores e do transformador, prolongando a vida útil. Ao mesmo tempo, pode liberar a capacidade do transformador e da linha, e aumentar a capacidade de carga do transformador e da linha.
Instale dispositivos de compensação de reativa localmente em cargas indutivas de grande escala para melhorar o fator de potência, aumentando assim a capacidade de saída ativa do transformador. Dessa forma, a corrente de trabalho pode ser reduzida para reduzir a perda de energia, o que pode efetivamente reduzir a corrente de carga e a perda de energia, e então reduzir a taxa de carga do transformador.
Distribuição razoável de cargas trifásicas. Ao projetar um transformador de distribuição, sua estrutura de enrolamento é projetada de acordo com a condição de operação com carga balanceada. Seu desempenho de enrolamento é basicamente o mesmo, e a capacidade nominal de cada fase é igual. A saída máxima permitida do transformador de distribuição é limitada pela capacidade nominal de cada fase. Quando o transformador de distribuição opera sob condições de carga trifásica desequilibrada, será gerada uma corrente zero sequência, e esta corrente variará com o grau de desequilíbrio da carga trifásica. Quanto maior o grau de desequilíbrio, maior será a corrente zero sequência.Se houver uma corrente zero sequência no transformador de distribuição em operação, será gerado um fluxo zero sequência em seu núcleo de ferro. Isso força o fluxo zero sequência a passar pela parede do tanque e componentes de aço como canais. No entanto, a permeabilidade magnética dos componentes de aço é relativamente baixa. Quando a corrente zero sequência passa pelos componentes de aço, ocorrerão perdas de histerese e de correntes parasitas, causando o aumento da temperatura local dos componentes de aço do transformador de distribuição e geração de calor. O isolamento do enrolamento do transformador de distribuição envelhecerá mais rapidamente devido ao superaquecimento, resultando na redução da vida útil do equipamento. Ao mesmo tempo, a existência de corrente zero sequência também aumentará a perda do transformador de distribuição.
O transformador de distribuição é projetado de acordo com a condição de operação com carga trifásica balanceada. A resistência, reatância de fuga e reatância de excitação de cada fase de enrolamento são basicamente as mesmas. Quando o transformador de distribuição opera sob cargas trifásicas balanceadas, suas correntes trifásicas são basicamente iguais, e a queda de tensão de cada fase dentro do transformador de distribuição também é basicamente a mesma, portanto, a tensão trifásica de saída do transformador de distribuição também é balanceada.
Ao mesmo tempo, quando o transformador de distribuição opera sob cargas trifásicas desequilibradas, as correntes de saída trifásicas são diferentes, e haverá corrente fluindo pela linha neutra. Assim, será gerada uma queda de tensão devido à impedância na linha neutra, resultando no deslocamento do ponto neutro, o que causa alterações nas tensões de fase de cada fase. A fase com carga pesada terá uma queda de tensão, enquanto a fase com carga leve terá um aumento de tensão;A seleção de um transformador de energia depende da carga calculada, e a carga calculada está relacionada ao tamanho e características da carga no sistema e ao dispositivo de compensação de energia no sistema. A capacidade do transformador pode ser selecionada de forma flexível de acordo com a situação real. Durante a operação do transformador de energia, sua carga está sempre mudando. É permitido operar sob sobrecarga quando necessário. No entanto, para transformadores internos, a sobrecarga não deve exceder 20%; para transformadores externos, a sobrecarga não deve exceder 30%.
O número de transformadores geralmente é determinado considerando de forma abrangente condições como nível de carga, capacidade de consumo de energia e operação econômica. Quando uma das seguintes condições for atendida, é aconselhável instalar dois ou mais transformadores:
Há um grande número de cargas de primeira ou segunda classe. Quando o transformador falha ou está em manutenção, múltiplos transformadores podem garantir a confiabilidade do fornecimento de energia para cargas de primeira e segunda classe.
As cargas sazonais variam muito. De acordo com o tamanho da carga real, o número de transformadores em operação pode ser ajustado, a fim de alcançar a operação econômica e economizar energia elétrica.
A capacidade da carga concentrada é grande. Embora seja uma carga de terceira classe, a capacidade de fornecimento de energia de um transformador é insuficiente. Neste caso, também devem ser instalados dois ou mais transformadores.
