Wie man Qualitätsprobleme im Leistungsumwandlersystem löst

Transformator und Netzqualitätsüberwachung

Der Transformator ist ein zentrales Element des Stromnetzes. Die Überwachung der Netzqualität ist grundlegend, um die Sicherheit des Transformators zu gewährleisten, die Systemeffizienz zu verbessern und die Betriebs- und Wartungskosten zu reduzieren – dies hat direkt Einfluss auf die Zuverlässigkeit und Leistung des gesamten Stromnetzes.

Warum sollten Netzqualitätstests an Transformatoren durchgeführt werden?

• Sichere Transformatorbetrieb gewährleisten
  Netzqualitätsprobleme wie Harmonische, Spannungsfluktuationen und Lastungleichgewichte können zu Überhitzung, Alterung der Isolierung, reduzierter Effizienz und sogar vorzeitigen Ausfällen führen.

• Harmonische Verschmutzung erkennen und Überlastung verhindern
  Moderne Stromsysteme verwenden weit verbreitet nichtlineare Lasten (z.B. USV-Systeme, Leistungselektronik, Inverter), die harmonische Ströme erzeugen. Diese erhöhen die Eisen- und Kupferverluste in Transformatoren. Wenn die Gesamtharmonische Verzerrung (THD) 5% übersteigt, sind die Transformatoren einem signifikanten Überlastungsrisiko ausgesetzt.

• Fehlfunktionen von Geräten aufgrund von Spannungsfluktuationen verhindern
  Häufige Spannungsfluktuationen oder Flackern können den Transformator und die nachgeschalteten Geräte destabilisieren, was zu Betriebsfehlern führt.

• Lastungleichgewichte kontrollieren, um lokale Überhitzungen zu vermeiden
  Eine Dreiphasen-Lastungleichgewichtsverteilung führt zu übermäßigem Neutralstrom, was lokale Überhitzungen, reduzierte Effizienz und potenzielle Transformatorschäden zur Folge hat.

• Sicherheit des Erdungssystems gewährleisten und N-G-Spannungsprobleme verhindern
  Eine unangemessene Erdungsplanung kann zu einer Drift des Neutralpunktes führen, was zu einer abnormen Neutral-zu-Erde (N-G)-Spannung führt, die den Transformatorbetrieb und die Funktionalität der Schutzgeräte stört.

Wie man eine systematische Netzqualitätsüberwachung an Transformatoren durchführt

Harmonische Steuerung und Anwendung des K-Faktors

• Verwendung von K-Faktor-Transformator: Wählen Sie einen geeigneten K-Wert (z.B. K-4, K-13, K-20) basierend auf den harmonischen Charakteristiken der Last, um die Fähigkeit des Transformators, harmonische Ströme zu widerstehen, zu erhöhen.

• Begrenzen der THD (Gesamtharmonischen Verzerrung): Halten Sie die THD unter 5%, in Übereinstimmung mit den IEEE 519-Standards.

• Installieren von Filterausrüstungen: Setzen Sie aktive oder passive Filter in der Nähe der harmonischen Quellen ein, um die harmonische Einführung ins System zu reduzieren.

Unterdrückung von Spannungsverzerrungen und -fluktuationen

• Verwendung von Spannungsstabilisierungsausrüstungen: Verwenden Sie automatische Spannungsregler (AVR) oder statische Blindleistungsgeneratoren (SVG), um die Spannung zu stabilisieren.

• Optimierung der Lastplanung: Vermeiden Sie das gleichzeitige Starten von hochleistungsfähiger Ausrüstung, um Spannungseinbrüche zu minimieren.

• Implementierung von Überwachung und Alarmierung: Setzen Sie Netzqualitätsüberwachungssysteme ein, um Spannungsanomalien in Echtzeit zu erkennen und zu melden.

Minderung von Lastungleichgewichten

• Optimierung der Lastverteilung: Erhalten Sie ausgeglichene dreiphasige Ströme.

• Verwendung von Lastausgleichsgeräten: Gleichmäßige Lastverteilung in Anwendungen, bei denen eine manuelle Anpassung nicht praktikabel ist.

• Regelmäßige Inspektion und Anpassung: Verwenden Sie Netzqualitätsanalysegeräte, um Unausgewogenheiten regelmäßig zu überwachen und zu korrigieren.

Praktiken für die Erdung von Transformator

• Angemessene Erdungssystemplanung und -wartung

• Neutrale Erdung: In separat abgeleiteten Systemen (SDS) muss der neutrale Punkt gemäß Standards wie NEC 250 ordnungsgemäß geerdet sein, um ein "schwebendes Erdungspotential" zu vermeiden.

• Kontrolle der N-G-Spannung: Stabilisieren Sie das neutrale Potential durch angemessene Erdung, um die Neutral-zu-Erde-Spannung zu minimieren.

• Erdwiderstand im Einklang mit Vorschriften: Stellen Sie sicher, dass der Erdwiderstand den Normen entspricht (z.B. ≤4Ω).

• Vermeidung von Erdungsmischung: Trennen Sie Signal- und Starkstromerdung, um Störungen zu reduzieren.

• Regelmäßige Prüfung: Verwenden Sie einen Erdwiderstandsprüfer, um die Systemintegrität regelmäßig zu überprüfen.

Leistungsbemessung mit Berücksichtigung des Verzerrungsfaktors

• Berücksichtigung des Spitzenfaktors (CF) und des harmonischen Entlastungsfaktors (HDF): Passen Sie die Transformatorleistung basierend auf den tatsächlichen Lastcharakteristiken an.

• Befolgen Sie ANSI/IEEE C57.110: Wenden Sie die Entlastungsfaktoren des Standards an, um eine genaue Leistungswahl zu treffen.

• Vorsehen eines Leistungspuffers: Reservieren Sie 10–20% zusätzliche Kapazität bei der Planung, um zukünftige Lasten und harmonische Effekte zu berücksichtigen.