Kako reševati težave s kakovostjo električne energije v transformatorjih elektroenergetskega sistema

Transformatorji in nadzor kakovosti napajanja

Transformator je ključni komponent električnega sistema. Nadzor kakovosti napajanja je temeljno za zagotavljanje varnosti transformatorja, izboljšanje učinkovitosti sistema in zmanjševanje stroškov delovanja in vzdrževanja – neposredno vpliva na zanesljivost in zmogljivost celotne električne mreže.

Zakaj izvajati preverjanje kakovosti napajanja na transformatorjih?

• Zagotavljanje varne operacije transformatorja
  Težave s kakovostjo napajanja, kot so harmoniki, nihanja napetosti in neravnotežje obremenitve, lahko povzročijo preseganje temperature, staranje izolacije, zmanjšanje učinkovitosti in celo predčasno odpoved.

• Razpoznavanje harmonične onesnaženosti in preprečevanje preobremenitve
  Sodobni električni sistemi široko uporabljajo nelinearne obremenitve (npr. UPS sistemi, močne elektronike, inverterji), ki generirajo harmonične tokove. Ti povečujejo železne in bakrene izgube v transformatorjih. Ko skupna harmonična distorzija (THD) preseže 5 %, transformatorji soočajo z velikim tveganjem preobremenitve.

• Preprečevanje nepravilnega delovanja opreme zaradi nihanja napetosti
  Pogosta nihanja napetosti ali mrkanje lahko destabilizirata transformator in opremo v podaljšku, kar vodi do operacijskih napak.

• Kontrola neravnotežja obremenitve za preprečevanje lokalnega preseganja temperature
  Neravnotežje trofazne obremenitve povzroča prevelik neutralni tok, kar vodi do lokalnega preseganja temperature, zmanjšanju učinkovitosti in možnemu poškodovanju transformatorja.

• Zagotavljanje varnosti sistemov zemljenja in preprečevanje težav s N-G napetostjo
  Nepripravljeno načrtovanje zemljenja lahko vodi do odklona neutralne točke, kar povzroča nenormalno Neutral-to-Ground (N-G) napetost, ki moti delovanje transformatorja in funkcionalnost zaščitnih naprav.

Kako sistematično izvajati nadzor kakovosti napajanja na transformatorjih

Kontrola harmonikov in uporaba K-faktora

• Uporaba transformatorjev s K-faktorom: Izberite ustrezno K-oceno (npr. K-4, K-13, K-20) glede na harmonične lastnosti obremenitve, da izboljšate sposobnost transformatorja, da odpira harmonične tokove.

• Omejevanje THD (Total Harmonic Distortion): Ohranite THD pod 5 %, v skladu s standardi IEEE 519.

• Namestitev filtrirne opreme: Namestite aktivne ali pasivne filtre blizu viri harmonikov, da zmanjšate vstop harmoničnih tokov v sistem.

Zadrževanje distorzije in nihanja napetosti

• Uporaba opreme za stabilizacijo napetosti: Uporabite avtomatske regulatorje napetosti (AVR) ali statične generatorje varne moči (SVG) za stabilizacijo napetosti.

• Optimizacija razporeditve obremenitve: Izogibajte se hkratnemu zagonu visokomočnih naprav, da zmanjšate padec napetosti.

• Implementacija nadzora in alarmiranja: Namestite sisteme za nadzor kakovosti napajanja, da v realnem času zaznate in opozorite o anomalijah napetosti.

Zmanjševanje neravnotežja obremenitve

• Optimizacija porazdelitve obremenitve: Ohranjajte ravnotežne trofazne tokove.

• Uporaba uravnavalnikov obremenitve: Samodejno uravnajte obremenitve v aplikacijah, kjer je ročna prilagoditev nepraktična.

• Reden pregled in prilagoditev: Uporabite analizatorje kakovosti napajanja, da redno spremljate in pravilite raven neravnotežja.

Prakse zemljenja transformatorjev

• Pravilno načrtovanje in vzdrževanje sistema zemljenja

• Zemljenje neutralske točke: V ločno izpeljanih sistemih (SDS) mora biti neutralska točka pravilno zemljena v skladu s standardi, kot je NEC 250, da se prepreči "plavajoče zemljenje."

• Kontrola N-G napetosti: Stabilizirajte neutralski potencial preko pravilnega zemljenja, da zmanjšate Neutral-to-Ground napetost.

• Ustrezen upornik zemljenja: Zagotovite, da upornik zemljenja izpolnjuje zahteve kode (npr. ≤4Ω).

• Izogibanje mešanju zemljenja: Ohranjajte signalno zemljenje in zemljenje moči ločeno, da zmanjšate motnje.

• Redno testiranje: Uporabite merilnik upornika zemljenja, da redno preverjate integriteto sistema.

Dimenzioniranje kapacitete s popravkom faktorja distorzije

• Upoštevanje faktorja vrha (CF) in faktorja deratinga harmonikov (HDF): Prilagodite kapaciteto transformatorja glede na dejanske lastnosti obremenitve.

• Sledite ANSI/IEEE C57.110: Uporabite faktorje deratinga standarda za točno izbiro kapacitete.

• Zaradi prihodnjih obremenitev in učinkov harmonikov rezervirajte 10–20 % dodatne kapacitete med načrtovanjem.