Hva er resultatet av å koble trefase-transformatorer parallelt?

Resultat av parallelle drift av trefase-transformatorer

Parallelle drift av to eller flere trefase-transformatorer er en vanlig konfigurasjon i kraftsystemer, med mål om å øke systemkapasiteten, påliteligheten og fleksibiliteten. For at transformatorer skal kunne operere parallelt på en sikker, stabil og effektiv måte, må de imidlertid oppfylle visse betingelser. Nedenfor finner du resultatene av parallelle drift av trefase-transformatorer samt relaterte overvegelser.

1. Betingelser for parallelle drift

For å sikre at trefase-transformatorer kan operere sikkert parallelt, må følgende betingelser være oppfylt:

• Like spenningsverdier: De nominerte spenningene på både høyspennings- og lavspennings-siden av transformatorer må være identiske. Hvis spenningene ikke stemmer overens, kan det føre til ubalanserte strømmer eller overbelastning.

• Samme vikterforhold: Vikterforholdet (forholdet mellom høy- og lavspennings-siden) av transformatorer må være det samme. Hvis forholdene varierer, vil det føre til uforenslige sekundærspenninger, som igjen kan skape omløpsstrøm, økte tap og redusert effektivitet.

• Identiske koblingsgrupper: Koblingstyper (som Y/Δ, Δ/Y, etc.) av trefase-transformatorer må være like. Forskjellige koblingsgrupper kan føre til fasenorsjell, som igjen kan skape omløpsstrøm eller ujevn lastfordeling.

• Lignende kortslutningsimpedans: Kortslutningsimpedansen av transformatorer i parallelle drift bør være så lik som mulig. Hvis det er en betydelig forskjell i kortslutningsimpedans, vil lastfordelingen være ujevn, potensielt med at en transformator blir overbelasted mens en annen blir underbelasted.

• Samme frekvens: Transformatorer må operere på samme frekvens. Dette sikres typisk ved å koble dem til samme kraftnett.

2. Resultat av parallelle drift

a. Økt kapasitet

Total kapasitet: Når flere transformatorer drives parallelt, er den totale systemkapasiteten summen av individuelle transformatorers kapasiteter. For eksempel gir to 500 kVA-transformatorer i parallelle drift en total kapasitet på 1000 kVA. Dette tillater systemet å håndtere større lastbehov.

b. Lastfordeling

Ideell lastfordeling: I et ideelt scenario, hvor alle parallellt drivne transformatorer oppfyller de ovennevnte betingelsene (spesielt med lignende kortslutningsimpedans), vil lasten bli jevnt fordelt blant transformatorer. Hver transformator vil bære en like del av laststrømmen, noe som sikrer stabil systemoperasjon.

Ikke-ideell lastfordeling: Hvis kortslutningsimpedansene til transformatorer varierer, vil lastfordelingen være ujevn. Transformatorer med lavere kortslutningsimpedans vil bære mer av lasten, mens de med høyere impedans vil bære mindre. Denne ujevne fordelingen kan føre til at noen transformatorer blir overbelasted, noe som påvirker systemets pålitelighet og levetid.

c. Omløpsstrøm

Generering av omløpsstrøm: Hvis parallellt drivne transformatorer ikke oppfyller de ovennevnte betingelsene (som ulike vikterforhold, koblingsgrupper eller kortslutningsimpedans), kan omløpsstrøm oppstå mellom transformatorer. Omløpsstrøm refererer til strømflødet mellom transformatorer i fravær av eksterne laster. Omløpsstrøm øker systemtap og kan føre til at transformatorer overheters, noe som reduserer deres levetid.

Påvirkning av omløpsstrøm: Tilstedeværelsen av omløpsstrøm reduserer den effektive utdatakapasiteten til transformatorer, da en del av strømmen brukes til intern sirkulasjon snarere enn for å forsyne lasten. I tillegg kan omløpsstrøm føre til at transformatorer overheters, noe som øker risikoen for feil.

d. Forbedret pålitelighet

Redundans: Parallelle drift av transformatorer gir redundans. Hvis en transformator mislykkes eller krever vedlikehold, kan de andre fortsette å forsyne strøm, noe som sikrer kontinuerlig systemoperasjon. Dette forbedrer den generelle påliteligheten og tilgjengeligheten av kraftsystemet.

e. Kostnadseffektivitet

Fleksibel utvidelse: Ved å drive parallelt kan systemkapasiteten økes inkrementelt uten å erstatte eksisterende transformatorer. Dette er en kostnadseffektiv løsning for gradvis utvidelse av kraftsystemer.

Reservekapasitet: Parallellt drivne transformatorer kan gi reservekapasitet. Under normale forhold deler alle transformatorer lasten, men hvis en transformator mislykkes, kan de andre midlertidig håndtere den ekstra lasten, noe som unngår systemavbrudd.

3. Overvegelser for parallelle drift

a. Beskyttelsesenheter

Differensbeskyttelse: For å hindre omløpsstrøm eller andre avviksforhold under parallelle drift, installeres typisk differensbeskyttelsesenheter. Differensbeskyttelse oppdager forskjeller i strøm mellom transformatorer og kan raskt isolere en defekt transformator for å beskytte systemet.

b. Overvåking og kontroll

• Lastovervåking: Parallellt drivne transformatorer bør være utstyrt med lastovervåkningsutstyr for å kontinuerlig spore lasten på hver transformator, for å sikre jevn lastfordeling. Hvis ujevn belasting oppdages, bør justeringer gjøres umiddelbart.

• Temperaturovervåking: Siden parallelle drift kan føre til at noen transformatorer blir overbelasted, er det viktig å overvåke temperaturen på transformatorer for å unngå overheting og skade.

c. Vedlikehold og inspeksjon

• Regelmessige sjekker: Parallellt drivne transformatorer bør gjennomgå regelmessige inspeksjoner og vedlikehold for å sikre optimal ytelse. Spesiell oppmerksomhet bør rettes mot å sjekke kortslutningsimpedansen, koblingsgrupper og andre parametere for å sikre at de forblir konsistente for parallelle drift.

• Feilisolering: Hvis en transformator mislykkes, bør den umiddelbart isoleres fra systemet for å unngå at drift av de andre transformatorer påvirkes.

4. Oppsummering

Parallelle drift av trefase-transformatorer kan betydelig øke systemkapasiteten, påliteligheten og fleksibiliteten, men strenge betingelser må oppfylles, som like nominerte spenninger, vikterforhold, koblingsgrupper og kortslutningsimpedans. Hvis disse betingelsene er oppfylt, vil lasten bli jevnt fordelt blant transformatorer, og systemet vil operere stabilt. Hvis disse betingelsene ikke er oppfylt, kan problemer som omløpsstrøm og ujevn lastfordeling oppstå, noe som påvirker systemeffektiviteten og sikkerheten.

Parallelle drift gir også redundans, slik at systemet kan fortsette å operere selv om en transformator mislykkes, og tilbyr en kostnadseffektiv løsning for gradvis systemutvidelse.