Entwicklung eines Outdoor-integrierten Niederspannungs-Stromwandlers
Bei der Stromnetzausbau spielen Netzverluste eine wichtige Rolle bei der Planung, dem Design und dem Betriebsmanagement. Sie sind entscheidend für die Bewertung von Stromsystemen. Für eine verfeinerte Verwaltung von Netzverlusten in Niederspannungs-Transformatorbereichen ist eine genaue Berechnung der Netzverluste entscheidend. Daher sind die Festigung der Grunddaten, die Sicherstellung der Datengenauigkeit und die korrekte Erhebung von Originaldaten für die Analyse von großer Bedeutung. Es ist auch notwendig, Faktoren zu optimieren, die die Genauigkeit der Erfassung beeinflussen, präventive Maßnahmen zu ergreifen und die verfeinerte Verwaltung von Netzverlusten zu verbessern.
1 Aktueller Stand der verfeinerten Netzverlusterfassung in Niederspannungs-Transformatorbereichen
Seit 2013 hat ein städtisches Energieversorgungsunternehmen die vollständige Abdeckung der verfeinerten Netzverlustarbeit vorangetrieben. Nach über 6 Jahren sind die für die Stromerfassung verwendeten Transformatoren durch natürliche Einflüsse beschädigt. Die Schutzabdeckungen lösen sich auf, sie sind den Umweltbedingungen ausgesetzt und können unter Sonneneinstrahlung spröde werden, was weitere Beschädigungen riskiert.
Einige Transformatoren für die verfeinerte Netzverlusterfassung in Niederspannungsgebieten sind an hängenden Kabeln montiert. Starke Winde lassen sie schwingen, und die Hintergrunddaten zeigen, dass die Gesamtzählerdaten vom Wind beeinflusst werden. Daher ist es notwendig, diese Transformatoren zu verbessern und zu aktualisieren, um Gefahren zu beseitigen und das Management zu verbessern.
Derzeit werden in lokalen Niederspannungs-Transformatorbereichen Silikon-Gummi-Abdeckungen verwendet, um die Transformatoren vor UV-Strahlung und Regen zu schützen. Allerdings führen unterschiedliche Fixiermethoden dazu, dass einige Abdeckungen mit der Zeit abfallen. Zudem lassen Transformatoren, die unter Sicherungen auf separaten Stützen installiert sind, obwohl sie windfest sind, Wasser von unten eindringen, was zu Rostbildung im Kern und Beeinträchtigung der Genauigkeit führt.
2 Ideen zur Entwicklung von Stromerfassungsgeräten
Die Forschung und Entwicklung nutzt reif und zuverlässiges Gerät und Komponenten, die auf bewährten Lösungen basieren. Hauptforschungsbereiche:
2.1 Spezialtransformatordesign
Entwicklung eines Transformators für den Einsatz im Freien, die Installation unter Spannung (offene Struktur) und das Halten von Kabeln. Seine Teile werden am Querbalken des Mastes befestigt und erfüllen die elektrischen Parameteranforderungen des örtlichen Energieversorgungsunternehmens für die Modernisierung der Stromerfassungskästen von Verteilungstransformatoren.
2.2 Forschung zum Durchstoßgerät zur Stromentnahme
Entwicklung eines Geräts, das Strom von dem Buskabel des Transformators entnimmt, um Mess- und Steuerungsfunktionen zu ermöglichen. Es wird mit dem Transformator integriert. Die Isolierung zwischen dem Durchstoßpunkt und der Sekundärwicklung des Transformators muss 1,2 mal so hoch sein wie bei allgemeinen Niederspannungs-Transformatoren (1-Minuten-Hochfrequenz-Durchschlagsspannung von 3 kV). Die Isolierung zwischen dem Durchstoßpunkt und der Trägerstruktur des Transformators muss ebenfalls diesem Standard entsprechen.
Die Spannung vom Durchstoßnadel wird über einen Schalter (integriert mit dem Transformator) geführt, bevor sie herausgeführt wird.
2.3 Umweltangepasstes Design
Das Gerät muss wasserdicht, feuchtigkeitsbeständig, UV-beständig sein, langfristig bei Temperaturen von -25°C bis 70°C arbeiten, Taifune der Stufe 12 und Erdbeben der Stufe 8 standhalten und IP67-Schutz aufweisen.
Musterprüfungen
Proben unterliegen Prüfungen, einschließlich:
3 Entwicklung von integrierten Niederspannungsgeräten für den Außenbereich
3.1 Design eines integrierten Niederspannungs-Stromtransformators für den Außenbereich
Als Kern des Erfassungsgeräts verlässt der Transformator das traditionelle runde Design. Mit einem quadratischen Gehäuse (passend zu Zementmast-Querbalken) wird es mittels Schrauben befestigt, was die Genauigkeitsbeeinträchtigungen durch Wind und Vibration reduziert. Sekundärleiter verwenden 2,5 mm² RV-Kabel; die offene Struktur ermöglicht die Installation unter Spannung.
Der Kern besteht aus Nippon Steel ZW80 0,23 mm Siliziumblech (trennbar, hohe Anfangspermeabilität, geringe Verluste), was den Genauigkeitsklassen 0,5S entspricht. Das Gehäuse ist aus Polycarbonat; der Innenraum wird mit Epoxidharz gegossen, um Stabilität und Isolation zu gewährleisten.
3.2 Design der Durchstoß-Einheit zur Stromentnahme
Die Durchstoßnadel und der Schalter befinden sich am unteren Ende des Transformators. Die Nadel steht senkrecht zum inneren Loch (zeigt auf dessen Mitte) und ist verstellbar (Hub ≥ 1/2 des Innendurchmessers, eingestellt durch Schrauben, Drehmoment ≥ 1 N·m). Sie ist mit dem Schalter des Transformators verbunden und führt über 1,5 mm² RV-Kabel. Der Schalter ist eingegossen, mit einem silikonversiegelten Griff für eine dichte Passform.
3.3 Wasserdichtes, feuchtigkeitsbeständiges und UV-beständiges Design
Das Transformatorgehäuse ist mit Epoxidharz gegossen, um volle Isolation und Abdichtung zu gewährleisten. Nut mit Silikonabdichtungen an den geteilten Endflächen verhindern das Eindringen von Wasser und Feuchtigkeit.
Der Schalter ist eingegossen; der bewegliche Griff und die Leiterwurzeln sind silikonversiegelt/eingegossen, ohne freie lebende Punkte.
Verwendung von Polycarbonat und Silikonkautschuk (bewährt UV-beständig, langsam alternd, Dienstlebensdauer von 30+ Jahren).
4 Schlussfolgerung
Der integrierte Niederspannungs-Stromtransformator für den Außenbereich hat eine geteilte offene Struktur, die eine einfache Installation und Arbeiten unter Spannung ermöglicht. Seine geteilten Teile werden am Querbalken befestigt, halten Kabel fest mit hoher Zug- und Scherfestigkeit.
Er integriert Strom- und Spannungssignale (einschließlich Leistung) für die Erfassung in Mast-Transformatorbereichen. Ein Schalter am Spannungs-Ausgang erfüllt individuelle Anforderungen.
Die verstellbare Durchstoßnadel passt sich Kabeln verschiedener Dicke und Isolierung an. Mit vollständiger Isolation und Abdichtung (IP67) garantiert es Zuverlässigkeit.
Derzeit in Phasenteilung (große Masse), wird in Zukunft eine Optimierung in eine Dreiphasenstruktur vorgenommen, um mehr Szenarien anzupassen und die verfeinerte Verwaltung von Netzverlusten im Stromsystem zu verbessern.
