Izbor broja kapaciteta snage transformatora i mere za optimizaciju rada

Sigurna i ekonomična operacija transformatora moći je povezana sa sigurnošću, ekonomijom, stabilnošću i pouzdanosti operacija različitih industrija. Ograničenja uslova kao što su ekonomska indikatora ulaganja za njegov izbor, ekonomske prednosti održavanja i operacije, kao i prilagodljivost u novom okruženju (pristup distribuiranim izvorima energije, konfiguracija skladišta energije itd.) čine nemoguće da se uključe sve faktore u drugim aspektima.

Kapacitet transformatora uglavnom zavisi od kapaciteta dugoročne opterećenja. Kako bi se razumno izabrati kapacitet i broj transformatora, a istovremeno spriječiti zamjenu ili eliminaciju transformatora zbog problema s kapacitetom (kao što su faktori rasta opterećenja) to je problem koji zahtijeva kompletan pregled.

Izbor kapaciteta transformatora treba odrediti prema izračunatom opterećenju opreme koju nosi, kao i vrstama i karakteristikama opterećenja. Izračunato opterećenje je osnovni temelj za projektiranje i izračunavanje 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 električnih uređaja stalno fluktuira. Ako je normalno radno opterećenje već preko 90%, nema ostalih rezervi kako bi se suočilo s impulsnim strujama nekih impulsnih uređaja, poput velikih elektrozagradnika, kranova, štampača i pokretanja visokosnažnih motora i drugih dinamičkih opterećenja. Može se često pojaviti kratkotrajno preopterećenje. Iako transformator može raditi pod preopterećenjem na kratko vrijeme, često preopterećenje će ipak utjecati na vijek trajanja transformatora.

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

• Temperatura veziva, klipa, vodilaca, izolacije i transformatorskog ulja će porasti i može doći do neprihvatljivog nivoa;

• Gustina curenja vanjskog magnetskog polja oko željeznog jezgra će porasti, tako da metalni dijelovi spojeni sekundarnim curenjem generiraju toplinu zbog efekta struja vrtloga;

• S promjenama temperature, sadržaj vlage i gasa u izolaciji i ulju će se promijeniti;

• Cepci, tap-changeri, uređaji za terminalnu vezu kabla i transformatori struje također bit će izloženi relativno visokom toplinskom naprezanju, time utječući na njihovu strukturu i marge sigurnosti;

• Glavni magnetski tok i povećano curenje kombinirat će se, ograničujući nadmjerne sposobnosti ozračenja željeznog jezgra.

Odgovarajuće Mjere:

Razumno raspodijelite opterećenje, koristite električne uređaje na redovitan način i smanjite istovremenu stopu korištenja.

Podesno povećajte izlaznu napetost niskonaponske strane za jednu razinu.
Pošto je transformator blizu punog opterećenja, to neizbežno dovodi do smanjenja izlazne napetosti transformatora, čime se može smanjiti napetost električnih uređaja na kraju. To će dovesti do prevelike aktivne struje i povećanja gubitaka snage. Povećanje napetosti može smanjiti struju.

Unaprijedite faktor snage.Korištenje kompenzacije reaktivne snage za poboljšanje faktora snage može smanjiti ulaganja i uštedjeti neželjezne metale, što je veoma korisno za cijeli sistem 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, smanjujući struju koja prolazi kroz liniju i transformator, usporavajući starenje izolacije vodilaca i transformatora, produžujući vijek trajanja. U isto vrijeme, može osloboditi kapacitet transformatora i linije, povećavajući nosivost transformatora i linije.
Lokalna instalacija uređaja za kompenzaciju reaktivne snage kod velikih induktivnih opterećenja može poboljšati faktor snage, povećavajući aktivnu izlaznu sposobnost transformatora. Na taj način se može smanjiti radna struja kako bi se smanjili gubitci snage, efektivno smanjujući struju opterećenja i gubitke snage, a zatim smanjujući stopu opterećenja transformatora.

Razumno raspodijelite tri faze opterećenja. Prilikom dizajna distribucijskog transformatora, njegova veziva struktura dizajnirana je prema uslovima ravnotežnog rada opterećenja. Njegove vezive performanse su uglavnom iste, a nominirani kapacitet svake faze jednak. Maksimalno dopušteno izlazno opterećenje distribucijskog transformatora ograničeno je nominiranim kapacitetom svake faze. Kada distribucijski transformator radi pod neravnotežnim opterećenjem tri faze, generiše se nultostrujna struja, a ta struja se mijenja s stepenom neravnotežnosti opterećenja tri faze. Veći stepen neravnoteže, veća je nultostrujna struja.Ako postoji nultostrujna struja u radnom distribucijskom transformatoru, generiše se nultostrujno magnetsko polje u njegovom željeznom jezgru. To prisiljava nultostrujno magnetsko polje da prođe kroz zid rezervoara i čelikove dijelove kao kanale. Međutim, magnetna provodljivost čelikovih dijelova je relativno niska. Kada nultostrujna struja prođe kroz čelikove dijelove, nastaju gubitci magnetske histerese i struja vrtloga, time uzrokujući lokalno zagrijavanje čelikovih dijelova distribucijskog transformatora. Izolacija veziva distribucijskog transformatora ubrzano će stari zbog previsoke temperature, rezultirajući smanjenjem vijeka trajanja opreme. U isto vrijeme, postojanje nultostrujne struje također povećava gubitke distribucijskog transformatora.

Distribucijski transformator dizajniran je prema uslovima ravnotežnog rada tri faze. Otpor, curenje i magnetski otpor svake faze veziva su uglavnom isti. Kada distribucijski transformator radi pod ravnotežnim opterećenjem tri faze, njegove tri faze struje su uglavnom jednake, a pad napetosti unutar svake faze distribucijskog transformatora je također uglavnom isti, tako da su tri faze napetosti koje distribucijski transformator isporučuje također ravnotežne.

U isto vrijeme, kada distribucijski transformator radi pod neravnotežnim opterećenjem tri faze, izlazne struje tri faze su različite, i postoji struja koja teče kroz neutralnu liniju. Tako se generiše pad napetosti zbog impedancije u neutralnoj liniji, što dovodi do pomaka neutralne točke, što uzrokuje promjene u faznim napetostima svake faze. Faza s teškim opterećenjem imat će pad napetosti, dok će faza s lakšim opterećenjem imati porast napetosti;Izbor transformatora moći zavisi od izračunate opterećenja, a izračunato opterećenje je povezano s veličinom i karakteristikama opterećenja u sistemu i uređajem za kompenzaciju snage u sistemu. Kapacitet transformatora može se fleksibilno odabrati prema stvarnoj situaciji. Tijekom rada transformatora moći, njegovo opterećenje se stalno mijenja. Dozvoljeno je raditi pod preopterećenjem kad je potrebno. Međutim, za unutrašnje transformatore, preopterećenje ne smije prelaziti 20%; za vanjske transformatore, preopterećenje ne smije prelaziti 30%.

Broj transformatora obično se određuje kompletim pregledom uslova kao što su razina opterećenja, kapacitet potrošnje struje i ekonomski rad. Kada je ispunjen jedan od sljedećih uslova, preporučljivo je instalirati dva ili više transformatora:

• Postoji veliki broj prvoklasnih ili drugoklasnih opterećenja. Kada transformator ima kvar ili se održava, više transformatora može osigurati pouzdanost snabdijevanja strujom prvoklasnih i drugoklasnih opterećenja.

• Sezonska promjena opterećenja je velika. Prema stvarnoj veličini opterećenja, broj transformatora koji se koristi 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 strujom jednog transformatora nije dovoljan. U tom slučaju, treba instalirati dva ili više transformatora.