Vad blir resultatet av att ansluta trefasstransformatorer parallellt?

Resultat av parallell drift av trefasströmförändrare

Parallell drift av två eller flera trefasströmförändrare är en vanlig konfiguration i elkraftsystem, med målet att öka systemkapaciteten, tillförlitligheten och flexibiliteten. För att säkerställa säker, stabil och effektiv parallell drift måste förändrarna uppfylla vissa villkor. Nedan följer resultat av parallell drift av trefasströmförändrare samt relaterade överväganden.

1. Villkor för parallell drift

För att säkerställa att trefasströmförändrare kan drivas säkert parallellt, måste följande villkor uppfyllas:

• Lika nominella spänningar: Nominella spänningarna på både högspännings- och lågspänningssidan av förändrarna måste vara identiska. Om spänningarna inte stämmer överens kan det leda till obalanserade strömmar eller överbelastning.

• Samma viktsförhållande: Viktsförhållandet (förhållandet mellan högspännings- och lågspänningssidan) av förändrarna måste vara samma. Om förhållandena skiljer sig åt kommer det att resultera i inkonsekventa sekundära spänningar, vilket orsakar cirkulerande strömmar, ökade förluster och minskad effektivitet.

• Identiska anslutningsgrupper: Anslutningstyperna (som Y/Δ, Δ/Y, etc.) av trefasströmförändrarna måste vara samma. Olika anslutningsgrupper kan orsaka fasdifferenser, vilket leder till cirkulerande strömmar eller ojämn eldistribution.

• Liknande kortslutningsimpedans: Kortslutningsimpedansen hos parallellt drivna förändrare bör vara så likartad som möjligt. Om det finns en betydande skillnad i kortslutningsimpedans kommer lastfördelningen att bli ojämn, vilket potentiellt kan leda till att en förändrare blir överbelastad medan en annan förblir underbelastad.

• Samma frekvens: Förändrarna måste operera på samma frekvens. Detta säkerställs normalt genom att ansluta dem till samma elkraftnät.

2. Resultat av parallell drift

a. Ökad kapacitet

Total kapacitet: När flera förändrare drivs parallellt är den totala systemkapaciteten summan av de enskilda förändrarnas kapaciteter. Till exempel ger två 500 kVA-förändrare i parallell drift en total kapacitet på 1000 kVA. Detta gör det möjligt för systemet att hantera större belastningskrav.

b. Lastfördelning

Ideell lastfördelning: I ett idealiskt scenario, där alla parallellt drivna förändrare uppfyller ovanstående villkor (särskilt att ha liknande kortslutningsimpedans), kommer lasten att fördelas jämnt mellan förändrarna. Varje förändrare kommer att bära en lika stor andel av lastströmmen, vilket säkerställer stabilt systemarbete.

Icke-ideell lastfördelning: Om kortslutningsimpedanserna hos förändrarna skiljer sig åt, kommer lastfördelningen att bli ojämn. Förändrare med lägre kortslutningsimpedans kommer att bära mer av lasten, medan de med högre impedans kommer att bära mindre. Denna ojämna fördelning kan leda till att vissa förändrare blir överbelastade, vilket påverkar systemets tillförlitlighet och livslängd.

c. Cirkulerande strömmar

Generering av cirkulerande strömmar: Om parallellt drivna förändrare inte uppfyller ovanstående villkor (som olika viktsförhållanden, anslutningsgrupper eller kortslutningsimpedans), kan cirkulerande strömmar uppstå mellan förändrarna. Cirkulerande ström hänvisar till strömmens flöde mellan förändrare i fråga om externa laster. Cirkulerande strömmar ökar systemförlusterna och kan orsaka att förändrarna överhettas, vilket minskar deras livslängd.

Påverkan av cirkulerande strömmar: Närvaron av cirkulerande strömmar minskar de effektiva utmatningskapaciteten hos förändrarna eftersom en del av strömmen används för intern cirkulation snarare än för att leverera lasten. Dessutom kan cirkulerande strömmar orsaka att förändrarna överhettas, vilket ökar risken för fel.

d. Förbättrad tillförlitlighet

Redundans: Parallell drift av förändrare ger redundans. Om en förändrare misslyckas eller behöver underhåll, kan de andra fortsätta att leverera ström, vilket säkerställer kontinuerlig systemdrift. Detta förbättrar den totala tillförlitligheten och tillgängligheten i elkraftsystemet.

e. Kostnadseffektivitet

Flexibel expansion: Genom att driva parallellt kan systemets kapacitet gradvis ökas utan att existerande förändrare ersätts. Detta är en kostnadseffektiv lösning för gradvis utbyggnad av elkraftsystem.

Reservkapacitet: Parallellt drivna förändrare kan ge reservkapacitet. Under normala förhållanden delar alla förändrare lasten, men om en förändrare misslyckas kan de andra temporärt hantera den ytterligare lasten, vilket undviker systemavbrott.

3. Överväganden för parallell drift

a. Skyddsinstrument

Differentialskydd: För att förhindra cirkulerande strömmar eller andra avvikande tillstånd under parallell drift installeras normalt differentialskyddsinstrument. Differentialskydd upptäcker skillnader i ström mellan förändrarna och kan snabbt isolera en defekt förändrare för att skydda systemet.

b. Övervakning och styrning

• Lastövervakning: Parallellt drivna förändrare bör utrustas med lastövervakningsutrustning för att kontinuerligt spåra lasten på varje förändrare, vilket säkerställer jämlik lastfördelning. Om ojämn belastning upptäcks ska justeringar göras snabbt.

• Temperaturövervakning: Eftersom parallell drift kan leda till att vissa förändrare blir överbelastade, är det viktigt att övervaka temperaturerna på förändrarna för att förhindra överhettning och skador.

c. Underhåll och inspektion

• Regelbundna kontroller: Parallellt drivna förändrare bör genomgå regelbundna inspektioner och underhåll för att säkerställa optimal prestanda. Särskild uppmärksamhet bör riktas mot kontroll av kortslutningsimpedans, anslutningsgrupper och andra parametrar för att säkerställa att de förblir konsekventa för parallell drift.

• Felisolering: Om en förändrare misslyckas bör den omedelbart isoleras från systemet för att undvika att påverka drift av de andra förändrarna.

4. Sammanfattning

Parallell drift av trefasströmförändrare kan signifikant öka systemkapaciteten, tillförlitligheten och flexibiliteten, men strikta villkor måste uppfyllas, som lika nominella spänningar, viktsförhållanden, anslutningsgrupper och kortslutningsimpedans. Om dessa villkor uppfylls kommer lasten att fördelas jämnt mellan förändrarna, och systemet kommer att fungera stabilt. Om dessa villkor inte uppfylls kan problem som cirkulerande strömmar och ojämn lastfördelning uppstå, vilket påverkar systemets effektivitet och säkerhet.

Parallell drift ger också redundans, vilket gör det möjligt för systemet att fortsätta att fungera även om en förändrare misslyckas, och erbjuder en kostnadseffektiv lösning för gradvis systemexpansion.