Mi a hatása, ha háromfázis transzformátort párhuzamosan kötünk?

Háromfázisú transzformátorok párhuzamos működésének eredményei

Két vagy több háromfázisú transzformátor párhuzamos működtetése gyakori konfiguráció az energiaellátó rendszerekben, amely célja a rendszer kapacitásának, megbízhatóságának és rugalmasságának növelése. Azonban a transzformátorok bizonyos feltételeknek kell megfelelniük, hogy biztonságos, stabil és hatékony párhuzamos működést biztosítsanak. A következőkben a háromfázisú transzformátorok párhuzamos működésének eredményeit és a hozzájuk kapcsolódó szempontokat ismertetjük.

1. Párhuzamos működés feltételei

A háromfázisú transzformátorok biztonságos párhuzamos működéséhez a következő feltételeknek kell teljesülniük:

• Azonos nominál feszültség: A transzformátorok magas- és alacsonyfeszültségi oldalán lévő nominál feszültségeknek azonosnak kell lenniük. Ha a feszültségek nem egyeznek, ez vezethet el nem egyensúlyban lévő áramokhoz vagy túltöltéshez.

• Azonos tekerőarány: A transzformátorok tekerőaránya (a magas- és alacsonyfeszültségi oldal aránya) azonosnak kell lennie. Ha a tekerőarányok különböznek, ez eredményezhet inkonzisztens másodlagos feszültséget, ciklikus áramokat, növekedett veszteségeket és csökkent hatékonyságot.

• Azonos csatlakozási csoport: A háromfázisú transzformátorok csatlakozási típusai (pl. Y/Δ, Δ/Y, stb.) azonosnak kell lenniük. Különböző csatlakozási csoportok fáziseltérést okozhatnak, ami cirkuláló áramokat vagy egyenlőtlen energiaszétosztást eredményezhet.

• Hasonló rövidzárlati ellenállás: A párhuzamosan működő transzformátorok rövidzárlati ellenállása lehetőleg hasonlónak kell lennie. Ha a rövidzárlati ellenállások között jelentős különbség van, a terheléselosztás egyenlőtlen lesz, ami azt eredményezi, hogy egy transzformátor túltöltődik, míg a másik alultöltődik.

• Azonos frekvencia: A transzformátorok azonos frekvencián kell, hogy működjenek. Ez általában azonos tápegységhez való csatlakozással biztosítható.

2. Párhuzamos működés eredményei

a. Növekedett kapacitás

Összkapacitás: Amikor több transzformátor párhuzamosan működik, a rendszer összkapacitása a különféle transzformátorok kapacitásainak összege. Például, két 500 kVA-os transzformátor párhuzamos működése 1000 kVA összkapacitást ad. Ez lehetővé teszi, hogy a rendszer nagyobb terheléseket kezelhessen.

b. Terheléselosztás

Ideális terheléselosztás: Az ideális esetben, amikor a párhuzamosan működő transzformátorok a fenti feltételeknek eleget tesznek (különösen hasonló rövidzárlati ellenállással), a terhelés egyenletesen osztódik a transzformátorok között. Minden transzformátor egyenlő részben viseli a terhelési áramot, így biztosítva a rendszer stabilitását.

Nem ideális terheléselosztás: Ha a transzformátorok rövidzárlati ellenállása eltér, a terheléselosztás egyenlőtlen lesz. A kisebb rövidzárlati ellenállású transzformátorok nagyobb terhelést viselnek, míg a nagyobb ellenállásúak kevesebb terhelést. Ez az egyenlőtlen elosztás olyan transzformátorok túltöltéséhez vezethet, ami befolyásolja a rendszer megbízhatóságát és élettartamát.

c. Cirkuláló áramok

Cirkuláló áramok generálása: Ha a párhuzamosan működő transzformátorok nem felelnek meg a fenti feltételeknek (pl. különböző tekerőarány, csatlakozási csoport, vagy rövidzárlati ellenállás), cirkuláló áramok jelenhetnek meg a transzformátorok között. A cirkuláló áram a transzformátorok közötti áramáram, amikor nincs külső terhelés. A cirkuláló áramok növelik a rendszer veszteségeit, és felmelegíthetik a transzformátorokat, ami csökkenti az élettartamukat.

Cirkuláló áramok hatása: A cirkuláló áramok jelenléte csökkenti a transzformátorok hatékony kimeneti kapacitását, mivel részben a belső cirkulációnak szánt áram nem szolgál a terhelés ellátására. Továbbá, a cirkuláló áramok felmelegíthetik a transzformátorokat, ami növeli a hibák kockázatát.

d. Javított megbízhatóság

Redundancia: A transzformátorok párhuzamos működése redundanciát biztosít. Ha egy transzformátor meghibásodik vagy karbantartásra szorul, a többi továbbra is energiát szolgáltathat, így biztosítva a rendszer folyamatos működését. Ez javítja a teljes energiaellátó rendszer megbízhatóságát és elérhetőségét.

e. Költséghatékonyság

Rugalmas bővítés: A párhuzamos működés révén a rendszer kapacitása lépcsőzetesen növelhető, anélkül, hogy a meglévő transzformátorokat lecserélnék. Ez hatékony megoldás a lassan bővülő energiaellátó rendszerek számára.

Helyettesítő kapacitás: A párhuzamosan működő transzformátorok helyettesítő kapacitást biztosíthatnak. Normál körülmények között minden transzformátor a terhelést osztja meg, de ha egy transzformátor meghibásodik, a többi átveszi a további terhelést, így elkerülve a rendszer megszakadását.

3. Párhuzamos működés szempontjai

a. Védelmi eszközök

Differenciál védelem: A cirkuláló áramok vagy más rendellenességek elkerülése érdekében a párhuzamos működés során általában differenciál védőeszközöket telepítenek. A differenciál védelem észleli a transzformátorok közötti áramkülönbségeket, és gyorsan elvonkózná a hibás transzformátort, hogy a rendszert védje.

b. Figyelés és irányítás

• Terhelés figyelése: A párhuzamosan működő transzformátorok terhelésfigyelő berendezésekkel kell legyenek felszerelve, hogy folyamatosan nyomon kövessék minden transzformátor terhelését, és biztosítsák az egyenletes terheléselosztást. Ha egyenlőtlen terhelést észlelnek, a szükséges beállításokat rövidesen el kell végezni.

• Hőmérséklet figyelése: Mivel a párhuzamos működés néhány transzformátort túltöltődésre tehet ki, fontos a transzformátorok hőmérsékletét figyelni, hogy elkerülje a túlfelmelegedést és a károsodást.

c. Karbantartás és ellenőrzés

• Rendszeres ellenőrzések: A párhuzamosan működő transzformátorok rendszeres ellenőrzésekre és karbantartásra szorulnak, hogy optimális teljesítményt biztosítsanak. Különös figyelemmel kell a rövidzárlati ellenállás, csatlakozási csoport, és más paraméterek ellenőrzésére, hogy konzisztensek maradjanak a párhuzamos működéshez.

• Hiba izolálása: Ha egy transzformátor meghibásodik, azonnal el kell szeparálni a rendszertől, hogy ne befolyásolja a többi transzformátor működését.

4. Összefoglalás

A háromfázisú transzformátorok párhuzamos működése jelentősen növelheti a rendszer kapacitását, megbízhatóságát és rugalmasságát, de szigorú feltételeknek kell teljesülniük, mint például azonos nominál feszültség, tekerőarány, csatlakozási csoport, és rövidzárlati ellenállás. Ha ezek a feltételek teljesülnek, a terhelés egyenletesen osztódik a transzformátorok között, és a rendszer stabilisan működik. Ha azonban ezek a feltételek nem teljesülnek, akkor cirkuláló áramok és egyenlőtlen terheléselosztás jelenhet meg, ami befolyásolja a rendszer hatékonyságát és biztonságát.

A párhuzamos működés továbbá redundanciát is biztosít, lehetővé téve, hogy a rendszer folyamatosan működjön, még akkor is, ha egy transzformátor meghibásodik, és költséghatékony megoldást kínál a rendszer lassú bővítésére.