Как да решите проблеми с качеството на електроенергията в трансформаторите на електрическата система

Трансформатори и мониторинг качеството на електричеството

Трансформаторът е основен компонент на електроенергийната система. Мониторингът на качеството на електричеството е фундаментален за осигуряване на безопасността на трансформаторите, подобряване на ефективността на системата и намаляване на разходите за експлоатация и поддръжка – което直接影响变压器的安全运行、提高系统效率并降低运维成本，从而直接影响整个电力网络的可靠性和性能。

Защо да се извършва тест на качеството на електричеството върху трансформаторите?

• Осигуряване на безопасна работа на трансформатора
  Проблеми с качеството на електричеството – като хармоники, колебания на напрежението и дисбаланс на натоварването – могат да причинят прекомерно затопляне, стареене на изолацията, намалена ефективност и дори преждевременно отказване.

• Идентифициране на хармонично замърсяване и предотвратяване на прекомерно натоварване
  Съвременните електроенергийни системи широко използват нелинейни натоварвания (например, UPS системи, силова електроника, инвертори), които генерираят хармонични токове. Тези увеличават железените и медните загуби в трансформаторите. Когато общата хармонична деформация (THD) надхвърли 5%, трансформаторите се излагат на значителен риск от прекомерно натоварване.

• Предотвратяване на отказ на оборудването поради колебания на напрежението
  Честите колебания или трептене на напрежението могат да дестабилизират трансформатора и оборудването по-надолу, довеждайки до оперативни грешки.

• Контрол върху дисбаланса на натоварването, за да се избегне локално прекомерно затопляне
  Дисбалансът на трифазното натоварване причинява прекомерен нейтрален ток, което води до локално прекомерно затопляне, намалена ефективност и потенциално повредяване на трансформатора.

• Осигуряване на безопасността на заземяването и предотвратяване на проблеми с напрежение N-G
  Неправилният дизайн на заземяването може да доведе до дрейф на нейтралната точка, причинявайки аномално напрежение между нейтрал и земя (N-G), което разстрова работата на трансформатора и функционалността на защитните устройства.

Как да се провежда систематичен мониторинг на качеството на електричеството върху трансформаторите

Контрол на хармониките и приложение на K-фактора

• Използване на трансформатори с K-фактор: Изберете подходящ K-рейтинг (например, K-4, K-13, K-20) в зависимост от хармоничните характеристики на натоварването, за да увеличите способността на трансформатора да издържа хармоничните токове.

• Ограничаване на THD (общата хармонична деформация): Поддържайте THD под 5%, в съответствие с стандарти IEEE 519.

• Инсталирайте филтриращо оборудване: Разположете активни или пасивни филтри близо до източниците на хармоники, за да намалите хармоничното вмъкване в системата.

Подтискване на деформацията и колебанията на напрежението

• Използване на оборудване за стабилизиране на напрежението: Приложете автоматични регулатори на напрежението (AVR) или статични генератори на вариации (SVG), за да стабилизирате напрежението.

• Оптимизиране на планирането на натоварването: Избягайте едновременно стартиране на високомощни устройства, за да минимизирате спадовете на напрежението.

• Имплементация на мониторинг и алармирани системи: Инсталирайте системи за мониторинг на качеството на електричеството, за да детектирате и сигнализирате аномалии на напрежението в реално време.

Намаляване на дисбаланса на натоварването

• Оптимизиране на разпределението на натоварването: Поддържайте балансирано трифазно напрежение.

• Използване на балансиращи устройства: Автоматично балансирайте натоварването в приложения, където ръчната корекция е непрактична.

• Редовен преглед и корекция: Използвайте анализатори на качеството на електричеството, за да мониторирате и коригирате нива на дисбаланс периодично.

Практики за заземяване на трансформаторите

• Правилно проектиране и поддръжка на системата за заземяване

• Заземяване на нейтралната точка: В отделно производими системи (SDS), нейтралната точка трябва да бъде правилно заземена в съответствие с стандарти като NEC 250, за да се предотврати "плаващо заземяване".

• Контрол върху напрежението N-G: Стабилизирайте потенциала на нейтралната точка чрез правилно заземяване, за да се минимизира напрежението между нейтрал и земя (N-G).

• Съответствие на съпротивлението на заземяването: Обезпечете, че съпротивлението на заземяването отговаря на изискванията на кодекса (например, ≤4Ω).

• Избягване на смесване на заземявания: Дръжте сигналното заземяване и мощностното заземяване отделни, за да се намали интерференцията.

• Редовни тестове: Извършвайте периодични проверки на целостта на системата с помощта на тестиращо устройство за съпротивление на заземяването.

Определяне на капацитета с корекция на фактора на деформация

• Отчитане на фактора на върха (CF) и фактора на хармонично дерейтинг (HDF): Коригирайте капацитета на трансформатора в зависимост от действителните характеристики на натоварването.

• Следване на ANSI/IEEE C57.110: Приложете факторите за дерейтинг на стандарта, за да се осигури точен избор на капацитета.

• Обезпечаване на резервен капацитет: Резервирайте 10–20% допълнителен капацитет при проектирането, за да се обезпечи възможност за бъдещи натоварвания и хармонични ефекти.