Was ist das Ergebnis der Parallelschaltung von Drehstromtransformator?

Ergebnisse der Parallelschaltung von Drehstromtransformatoren

Die Parallelschaltung von zwei oder mehr Drehstromtransformatoren ist eine gängige Konfiguration in Stromversorgungssystemen, die darauf abzielt, die Systemkapazität, Zuverlässigkeit und Flexibilität zu erhöhen. Allerdings müssen die Transformatoranlagen bestimmte Bedingungen erfüllen, um eine sichere, stabile und effiziente Parallelschaltung zu gewährleisten. Im Folgenden sind die Ergebnisse der Parallelschaltung von Drehstromtransformatoren und relevante Überlegungen aufgeführt.

1. Bedingungen für die Parallelschaltung

Um sicherzustellen, dass Drehstromtransformatoren sicher in Parallelschaltung betrieben werden können, müssen die folgenden Bedingungen erfüllt sein:

• Gleich hohe Nennspannungen: Die Nennspannungen sowohl auf der Hochspannungs- als auch auf der Niederspannungsseite der Transformatoranlagen müssen identisch sein. Wenn die Spannungen nicht übereinstimmen, kann dies zu ungleichmäßigen Strömen oder Überlastungen führen.

• Gleiches Wicklungsverhältnis: Das Wicklungsverhältnis (das Verhältnis zwischen der Hochspannungs- und der Niederspannungsseite) der Transformatoranlagen muss gleich sein. Unterschiedliche Verhältnisse führen zu inkonsistenten Sekundärspannungen, was zirkulierende Ströme, erhöhte Verluste und reduzierte Effizienz verursacht.

• Identische Schaltgruppen: Die Schaltarten (wie Y/Δ, Δ/Y usw.) der Drehstromtransformatoren müssen identisch sein. Verschiedene Schaltgruppen können zu Phasendifferenzen führen, was wiederum zirkulierende Ströme oder ungleichmäßige Leistungsverteilung verursacht.

• Ähnlicher Kurzschlussimpedanz: Die Kurzschlussimpedanz der parallel betriebenen Transformatoranlagen sollte so ähnlich wie möglich sein. Wenn es einen signifikanten Unterschied in der Kurzschlussimpedanz gibt, wird die Lastverteilung ungleichmäßig, wodurch ein Transformator überlastet werden könnte, während ein anderer unterlastet bleibt.

• Gleich Frequenz: Die Transformatoranlagen müssen bei gleicher Frequenz betrieben werden. Dies wird normalerweise dadurch sichergestellt, dass sie an das gleiche Stromnetz angeschlossen sind.

2. Ergebnisse der Parallelschaltung

a. Erhöhte Kapazität

Gesamtkapazität: Wenn mehrere Transformatoranlagen in Parallelschaltung betrieben werden, ist die Gesamtkapazität des Systems die Summe der einzelnen Transformatorkapazitäten. Zum Beispiel bieten zwei 500 kVA-Transformatoranlagen in Parallelschaltung eine Gesamtkapazität von 1000 kVA. Dies ermöglicht es dem System, größere Lastanforderungen zu bewältigen.

b. Lastverteilung

Ideale Lastverteilung: In einem idealen Szenario, in dem alle parallel betriebenen Transformatoranlagen die oben genannten Bedingungen erfüllen (insbesondere ähnliche Kurzschlussimpedanz), wird die Last gleichmäßig auf die Transformatoranlagen verteilt. Jeder Transformator trägt einen gleichen Anteil am Laststrom, was eine stabile Systembetriebsführung gewährleistet.

Nicht ideale Lastverteilung: Wenn die Kurzschlussimpedanzen der Transformatoranlagen unterschiedlich sind, wird die Lastverteilung ungleichmäßig. Transformatoranlagen mit niedrigerer Kurzschlussimpedanz tragen mehr Last, während die mit höherer Impedanz weniger Last tragen. Diese ungleichmäßige Verteilung kann dazu führen, dass einige Transformatoranlagen überlastet werden, was die Systemzuverlässigkeit und -lebensdauer beeinträchtigt.

c. Zirkulierende Ströme

Entstehung von zirkulierenden Strömen: Wenn die parallel betriebenen Transformatoranlagen die oben genannten Bedingungen nicht erfüllen (wie verschiedene Wicklungsverhältnisse, Schaltgruppen oder Kurzschlussimpedanz), können zirkulierende Ströme zwischen den Transformatoranlagen auftreten. Zirkulierende Ströme bezieht sich auf den Stromfluss zwischen Transformatoranlagen in Abwesenheit externer Lasten. Zirkulierende Ströme erhöhen die Systemverluste und können zu Überhitzung der Transformatoranlagen führen, was ihre Lebensdauer verringert.

Auswirkungen von zirkulierenden Strömen: Die Anwesenheit von zirkulierenden Strömen verringert die effektive Ausgangskapazität der Transformatoranlagen, da ein Teil des Stroms für interne Zirkulation verwendet wird, anstatt die Last zu versorgen. Darüber hinaus können zirkulierende Ströme die Transformatoranlagen zum Aufheizen bringen, was das Risiko eines Ausfalls erhöht.

d. Verbesserte Zuverlässigkeit

Redundanz: Die Parallelschaltung von Transformatoranlagen bietet Redundanz. Wenn ein Transformator ausfällt oder Wartung erforderlich ist, können die anderen weiterhin Energie liefern und den kontinuierlichen Betrieb des Systems sicherstellen. Dies verbessert die gesamte Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit des Stromversorgungssystems.

e. Kosteneffizienz

Flexible Erweiterung: Durch die Parallelschaltung kann die Systemkapazität schrittweise erhöht werden, ohne bestehende Transformatoranlagen zu ersetzen. Dies ist eine kostengünstige Lösung zur schrittweisen Erweiterung von Stromversorgungssystemen.

Reservekapazität: Parallel betriebene Transformatoranlagen können Reservekapazität bieten. Unter normalen Bedingungen teilen sich alle Transformatoranlagen die Last, aber wenn ein Transformator ausfällt, können die anderen vorübergehend die zusätzliche Last übernehmen und einen Systemausfall vermeiden.

3. Überlegungen zur Parallelschaltung

a. Schutzvorrichtungen

Differenzialschutz: Um zirkulierende Ströme oder andere ungewöhnliche Zustände während der Parallelschaltung zu verhindern, werden in der Regel Differenzialschutzvorrichtungen installiert. Der Differenzialschutz erkennt Unterschiede im Strom zwischen den Transformatoranlagen und kann einen defekten Transformator schnell isolieren, um das System zu schützen.

b. Überwachung und Steuerung

• Lastüberwachung: Parallel betriebene Transformatoranlagen sollten mit Lastüberwachungseinrichtungen ausgestattet sein, um die Last auf jedem Transformator ständig zu verfolgen und eine gleichmäßige Lastverteilung sicherzustellen. Bei Erkennen einer ungleichmäßigen Belastung sollten Anpassungen sofort vorgenommen werden.

• Temperaturüberwachung: Da die Parallelschaltung dazu führen kann, dass einige Transformatoranlagen überlastet werden, ist es wichtig, die Temperatur der Transformatoranlagen zu überwachen, um Überhitzung und Schäden zu vermeiden.

c. Wartung und Inspektion

• Regelmäßige Prüfungen: Parallel betriebene Transformatoranlagen sollten regelmäßig inspiziert und gewartet werden, um optimale Leistung zu gewährleisten. Besondere Aufmerksamkeit sollte darauf gerichtet sein, die Kurzschlussimpedanz, die Schaltgruppen und andere Parameter zu prüfen, um sicherzustellen, dass sie für die Parallelschaltung konsistent bleiben.

• Fehlerisolierung: Wenn ein Transformator ausfällt, sollte er sofort vom System getrennt werden, um den Betrieb der anderen Transformatoranlagen nicht zu beeinträchtigen.

4. Zusammenfassung

Die Parallelschaltung von Drehstromtransformatoren kann die Systemkapazität, Zuverlässigkeit und Flexibilität erheblich steigern, aber strenge Bedingungen müssen erfüllt werden, wie gleiche Nennspannungen, Wicklungsverhältnisse, Schaltgruppen und Kurzschlussimpedanz. Wenn diese Bedingungen erfüllt sind, wird die Last gleichmäßig auf die Transformatoranlagen verteilt, und das System arbeitet stabil. Wenn diese Bedingungen jedoch nicht erfüllt sind, können Probleme wie zirkulierende Ströme und ungleichmäßige Lastverteilung auftreten, die die Systemeffizienz und -sicherheit beeinträchtigen.

Die Parallelschaltung bietet darüber hinaus Redundanz, sodass das System auch dann weiterhin betrieben werden kann, wenn ein Transformator ausfällt, und bietet eine kostengünstige Lösung für die schrittweise Erweiterung des Systems.