Kako rešiti probleme kvaliteta struje u transformatorima električnih sistema

Transformatori i nadzor kvaliteta struje

Transformator je ključni komponent električnog sistema. Nadzor kvaliteta struje je fundamentalan za osiguranje sigurnosti transformatora, poboljšanje efikasnosti sistema i smanjenje troškova održavanja—direktno utiče na pouzdanost i performanse celokupne mreže struje.

Zašto izvršavati testiranje kvaliteta struje na transformatorima?

• Osigurati sigurnu operaciju transformatora
  Problemi sa kvalitetom struje—poput harmonika, fluktuacija napona i nebalansirane opterećenja—mogu uzrokovati pregrejavanje, starenje izolacije, smanjenje efikasnosti i čak prekasnu pad.

• Identifikovati harmonijsku zagađenost i sprečiti preopterećenje
  Savremeni sistemi struje široko koriste nelinearne opterećenja (npr. UPS sistemi, elektronika snage, inverteri), koji generišu harmonijske struje. Ovi povećavaju gubitke željeza i bakra u transformatorima. Kada ukupna harmonijska distorzija (THD) premaše 5%, transformatori su pod velikim rizikom od preopterećenja.

• Sprečiti neispravno funkcionisanje opreme zbog fluktuacija napona
  Česte fluktuacije napona ili treperenje mogu destabilizirati transformator i opremu ispod njega, što dovodi do grešaka u radu.

• Kontrolirati nebalansirano opterećenje kako bi se spriječilo lokalno pregrejavanje
  Nebalansirano tri-fazno opterećenje dovodi do prekomernog neutralnog toka, što rezultira lokalnim pregrejavanjem, smanjenom efikasnošću i potencijalnim oštećenjem transformatora.

• Osigurati sigurnost sistema zemljanja i sprečiti probleme N-G napona
  Nepodoban dizajn zemljanja može dovesti do odstupanja neutralne tačke, što uzrokuje abnormalan Neutral-to-Ground (N-G) napon, što ometa rad transformatora i funkcionalnost zaštitnih uređaja.

Kako sistematski provesti nadzor kvaliteta struje na transformatorima

Kontrola harmonika i primena K-faktora

• Korišćenje K-faktorskih transformatora: Izaberite odgovarajući K-koficijent (npr. K-4, K-13, K-20) na osnovu karakteristika harmonijskih opterećenja kako biste poboljšali sposobnost transformatora da održi harmonijske struje.

• Ograničiti THD (Ukupnu harmonijsku distorziju): Održavajte THD ispod 5%, u skladu sa standardima IEEE 519.

• Instalirati filtrirajuću opremu: Instalirajte aktivne ili pasivne filtre blizu izvora harmonika kako biste smanjili ulazak harmonika u sistem.

Supresija distorzije i fluktuacije napona

• Korišćenje opreme za stabilizaciju napona: Koristite Automatske Regulatori Napona (AVR) ili Statičke Generatore Varijabilnog Struja (SVG) za stabilizaciju napona.

• Optimizacija raspoređivanja opterećenja: Izbegavajte istovremeni pokret visokosnopih uređaja kako biste smanjili padove napona.

• Implementacija nadzora i alarmiranja: Instalirajte sisteme za nadzor kvaliteta struje kako biste detektirali i upozorili na anomalije napona u stvarnom vremenu.

Mitigacija nebalansiranog opterećenja

• Optimizacija raspodele opterećenja: Održavajte balansirane tri-fazne tokove.

• Korišćenje balansera opterećenja: Automatski balansirajte opterećenja u aplikacijama gdje ručna prilagodba nije praktična.

• Redovni pregledi i prilagodbe: Koristite analizatore kvaliteta struje za periodični nadzor i ispravljanje nivoa nebalansa.

Prakse zemljanja transformatora

• Pravilno dizajniranje i održavanje sistema zemljanja

• Neutralno zemljanje: U Separatno Deriviranim Sistemima (SDS), neutralna tačka mora biti pravilno zemljena prema standardima kao što je NEC 250 kako bi se sprečilo "plivajuće zemljanje."

• Kontrola N-G napona: Stabilizujte neutralni potencijal pravilnim zemljanjem kako biste smanjili Neutral-to-Ground napon.

• Ispravna otpornost zemljanja: Osigurajte da se otpornost zemljanja nalazi u skladu sa zahtevima (npr. ≤4Ω).

• Izbegavajte mešanje zemljanja: Držite signalno zemljanje i zemljanje snage razdvojeno kako biste smanjili interferenciju.

• Redovno testiranje: Koristite tester za otpornost zemljanja kako biste periodično verifikovali integritet sistema.

Dimenzionisanje kapaciteta sa korekcijom faktora distorzije

• Uzeti u obzir Faktor Vrha (CF) i Faktor Skaliranja Harmonika (HDF): Prilagodite kapacitet transformatora na osnovu stvarnih karakteristika opterećenja.

• Prati ANSI/IEEE C57.110: Primijenite faktore skaliranja standarda za tačan izbor kapaciteta.

• Pružanje marža kapaciteta: Rezervišite 10–20% dodatnog kapaciteta tijekom dizajna kako biste acomodirali buduća opterećenja i harmonijske efekte.