Средно напоно трансформаторско влезно струја се намалува со контролирано управување на преклопувачкото уредство

Управувани превключувачи во средното напонско опсег

Пред повеќе од три децении, управуваните превключувачи (CSDs) беа воведени за намалување на транзитивните ефекти причинети од високонапонски прекинувачи поврзани со паралелни реактори и кондензаторски банки. Последователни истражувања го проширија нивното применување на префрлачни линии и снабдувачки трансформатори. Поначало, овие уреди оптимизираа моментите на превклучување по фази користејќи независно управувани прекинувачи (IPO).

Недавно, зголемувањето на светската потреба за енергија ја стимулирала интеграцијата на возобновливи извори на енергија во мрежите за распределба на средно напонско напонско опсег, наместо само да се зависи од системите за префрлач на високо напон (HV). Оваа промена го направила неопходно да се реши проблемот со падот на напонот кој резултира од неконтролирани втечни стрми при подесување на трансформаторите.

Средното напонско превключувачко опрема обично функционира со три полусинхронно, што се разликува од независната операција во HV примените. Ова бара значителни напредоци во технологијата CSD за ефективно управување со втечни стрми при подесување на трансформаторите користејќи стандардни прекинувачи со синхронна работа на полусите. Денес, оваа иновација широко се користи не само во инсталации на возобновливи извори на енергија како што се ветропаркови и фотovoltaički соларни планински, туку и во индустријски поставувања и транспортни мрежи, каде што контролата на втечни стрми е критична за надежното подесување на трансформаторите на средно и високо напон.

Втечни стрми во средното напонско трансформатори

Магнитудата на втечни стрми при подесување на трансформаторите значително е влијана од остаточната индуктивност во језгрото на трансформаторот; поголеми нивоа на остаточна индуктивност можат да доведат до поголеми втечни стрми при случајно подесување. Ефикасни стратегии за намалување се неопходни за спречување на оперативни прекини и осигурување на стабилноста на мрежата.

Со имплементација на напредни техники за управувано превклучување, можно е да се минимизираат или елиминираат овие втечни стрми. Овие методи не само подобруваат надежноста на системот, туку и прошируваат животниот век на опремата, намалуваат трошоците за одржување и подобруваат целосната ефикасност во мрежите за распределба на средно напонско напонско опсег. Примената на такви технологии ја означува ключната напредок во адаптацијата на развивајот на современите електрични мрежи за распределба.

Однос меѓу остаточната индуктивност и втечни стрми на трансформаторот

Податоци собрани во полето во време на комишонирање на управувани превключувачи (CSDs) на прекинувачи и превключувачка опрема со синхронна работа на полусите го потврдија односот помеѓу остаточната индуктивност и втечни стрми на трансформаторот. Користејќи CSDs обично се достигнува 3:1 намалување на втечни стрми во споредба со случајно подесување, значително намалувајќи потенцијални прекини.

Методи за намалување на втечни стрми со синхронно управуван прекинувач

Следниот објаснување илустрира концептот на управувано превклучување за намалување на втечни стрми применет на снабдувачки трансформатори:

Кога демагнетизиран снабдувачки трансформатор со фаза R е подесен на нулта пресечна точка на напонот (како што е прикажано на левата страна на Слика 1), тоа го присилува језгрото на трансформаторот дубоко во насытување, воведувајќи дополнителни 2 пер-унита (p.u.) индуктивност во језгрото. Оваа состојба може да доведе до значителни втечни стрми поради насытување на језгрото.

Меѓутоа, кога трансформаторот е подесен на позитивната врв на напонот, овој прв позитивен четвртен циклус само додава 1 p.u. индуктивност во језгрото. Кога напонот потоа преминува на негативната половина на циклусот, почнува да намалува индуктивноста во језгрото. Бидејќи трансформаторот не достигнува својата граница на насытување под овие услови, насытувањето на језгрото се избегнува, со што се спречува појавата на втечни стрми.

Оваа ситуација соодветствува на стабилното подесување на трансформаторот, каде што индуктивноста на језгрото запостапува напонот за 90 степени. Со внимателно временување на моментот на подесување да совпаѓа со оптимални точки во напонскиот сигнал, ризикот од втечни стрми се минимизира, осигурувајќи посмутна и постабилна работа на трансформаторот.

Заклучувајќи, техниките за управувано превклучување користат прецизно временување за ефикасно намалување на втечни стрми. Со избегнување на насытување на језгрото преку стратешки точки на подесување во циклусот на напонот, овие методи осигуруваат надежна работа на трансформаторот, подобруваат стабилноста на мрежата и намалуваат оперативни прекини. Овој пристап представува критичен напредок во технологијата на средното напонско превключувачко опрема, предлагувајќи значајни предности како за нови инсталации, така и за ажурирање на постојните системи.

Ситуацијата станува комплексна кога се користи 3-фазен прекинувач со синхронна работа на полусите. Всушност, изборот на моментот на подесување кој минимизира втечни стрми на една фаза може да биде шкодлив за другите две фази. Ова е илустрирано на Слика 2, каде што намалувањето на втечни стрми за фаза R на демагнетизиран трансформатор (лево) негативно влијае на фазите Y и B (десно).

Оптимизирајќи моментот на подесување за една фаза за намалување на нивните втечни стрми, условите за другите две фази можат неволју да доведат до зголемени втечни стрми, што покажува потребата за балансиран пристап во многофазни системи.

Како што е објаснето претходно, шаблонот на остаточната индуктивност во снабдувачкиот трансформатор е резултат од неговата претходна декмагнетизација.

Кога трансформаторот е повторно подесен, динамичката индуктивност индуцирана од применетиот напон се додава или се одзема од остаточната индуктивност в зависност од поляритетот на применетиот напон. Според принципите на управувано превклучување, оптималниот момент на подесување на фазата на снабдувачкиот трансформатор се случува кога индуцираната предвидлива индуктивност се совпаѓа со постојната остаточна индуктивност (Слика 3, лево). На пример, во присуство на позитивна остаточна индуктивност, примената на негативен напон би прво намалила индуктивноста на језгрото до нула на негативната врв на напонот и потоа би одмах достигнувала до стабилна работа на трансформаторот без да се насытува језгрото.

Обратно (Слика 3, десно), подесување на фазата на позитивната нулта пресечна точка на напонот би додавало 2 p.u. позитивна индуктивност во језгрото врз основа на постојната 0.5 p.u. остаточна индуктивност. Ова го присилува језгрото на снабдувачкиот трансформатор во длабоко насытување, што резултира со премногу втечни стрми. Значи, присуството на остаточна индуктивност зголемува максималните втечни стрми кога подесувањето на трансформаторот е неконтролирано.

Точно избирање на моментот на подесување за да се совпаѓа индуцираната индуктивност со остаточната индуктивност може ефективно да спречи насытувањето на језгрото, со што се намалуваат втечни стрми и се осигурува гладка работа на трансформаторот. Овој пристап не само подобрува надежноста на системот, туку и проширува жизнената длабочина на опремата и намалува трошоците за одржување. Правилното временување на подесувањето е особено критично во многофазни системи за балансирање на работата на фазите, осигурувајќи стабилност и ефикасност на мрежата.

Овој пристап подчертува важноста на разгледување на ефектот на остаточната индуктивност при дизајнирање и имплементирање на технологии за управувано превклучување на снабдувачки трансформатори, со цел да се постигнат повеќе ефикасни и надежни мрежи за пренос на енергија.

Кога има остаточна индуктивност во језгрото на трансформаторот, ситуацијата со синхронно управуван прекинувач станува и покомплексна. Оптималниот момент на подесување мора да се разгледа синхронната работа на сите три фази според величината и поляритетот на остаточната индуктивност. Меѓутоа, за секој можен шаблон на остаточна индуктивност, секогаш постои оптимален момент на подесување кој дава минимално насытување на трансформаторот (Слика 4).

Во следниот пример, шаблонот на остаточна индуктивност е 0, -0.5, и +0.5 p.u. во фазите R, Y, и B, соодветно. Подесување на снабдувачкиот трансформатор на 90° (врвата на напонот на фаза R) дава минимално насытување на фазите. Меѓутоа, затварање на сина фаза (под претпоставка дека е фаза B) на позитивната нулта пресечна точка на напонот (240°) би доведло до најлоши втечни стрми, кои би биле 6.5 пати поголеми од оптималниот момент на превклучување пресметан од Controlled Switching Device (CSD).

Ова подчертува важноста на точно определување на оптималниот момент на подесување за секое специфично услов на остаточна индуктивност за намалување на насытувањето на трансформаторот и втечни стрми. Правилното временување осигурува посмутна работа и подобрува надежноста и ефикасноста на електричниот систем.

Кога не се контролира подесувањето на снабдувачкиот трансформатор, најлошите втечни стрми ќе се појават во фазата со највисока остаточна индуктивност. Controlled Switching Device (CSD) ги минимизира втечните стрми при подесување пресметувајќи оптималниот момент на затворање на полусите базиран на шаблонот на остаточна индуктивност. Консеквентно, при специфични услови на висока остаточна индуктивност, втечните стрми можат да се целосно елиминираат.

Слика 5 илустрира теоретскиот относителен втечен стрми при подесување како функција на највисоката од три мерени остаточни индуктивности во трансформаторот (со колено на насытување на 1.2 p.u.). Врвниот втечен стрми е нормализиран на максималниот втечен стрми на демагнетизираното језgro. Кога остаточната индуктивност на језгрото е висока (на хоризонталната оска), CSD ги елиминира втечните стрми со спречување на трансформаторот да влезе во насытување (донесена област на сината линија). Обратно, случајно подесување на снабдувачкиот трансформатор може да го присили трансформаторот во целосно насытување (црвената линија), што доведува до премногу втечни стрми и последни падови на напонот во мрежата. Оваа дијаграма следователно демонстрира ефективноста на намалувањето на втечните стрми предоставено од CSD во споредба со случајно или неконтролирано подесување.