Hur man löser kvalitetsproblem i elkraftsystemets transformatorer

Transformatorer och övervakning av elkvalitet

Transformatorn är en kärnkomponent i elkraftsystemet. Övervakning av elkvaliteten är grundläggande för att säkerställa transformatorns säkerhet, förbättra systemets effektivitet och minska drift- och underhållskostnader—vilket direkt påverkar hela elkraftnätets tillförlitlighet och prestanda.

Varför utföra elkvalitetstester på transformatorer?

• Säkerställa säker drift av transformator
  Elkvalitetsproblem—som harmoniska, spänningsvariationer och lastobalans—kan orsaka överhettning, isoleringens åldring, minskad effektivitet och till och med för tidig utslagning.

• Identifiera harmonisk förorening och förhindra överbelastning
  Nutida elkraftsystem använder allmänt icke-linjära belastningar (t.ex. UPS-system, strömförstärkare, inverterare), vilka genererar harmoniska strömmar. Dessa ökar järn- och kopparförluster i transformatorer. När Total Harmonisk Fördelning (THD) överstiger 5% står transformatorerna inför ett betydande risk för överbelastning.

• Förhindra utrustningsfel på grund av spänningsvariationer
  Frekventa spänningsvariationer eller flimmer kan destabilisera transformatorn och nedströmsutrustningen, vilket leder till driftfel.

• Kontrollera lastobalans för att undvika lokal överhettning
  Trefaslastobalans orsakar överdriven neutralström, vilket resulterar i lokal överhettning, minskad effektivitet och potentiell transformatorskada.

• Säkerställa skyddssystemets säkerhet och förhindra N-G-spänningsproblem
  Oegentlig design av skyddssystem kan leda till neutralpunktsdrift, vilket orsakar ovanlig Neutral-till-Jord (N-G) spänning, vilket stör transformatorns drift och skyddsutrustningens funktion.

Hur genomföra systematisk övervakning av elkvalitet på transformatorer

Harmonisk kontroll och K-faktor tillämpning

• Använd K-faktortransformatorer: Välj lämplig K-betyg (t.ex. K-4, K-13, K-20) baserat på belastningens harmoniska egenskaper för att förbättra transformatorns förmåga att motstå harmoniska strömmar.

• Begränsa THD (Total Harmonisk Fördelning): Håll THD under 5%, i enlighet med IEEE 519-standarder.

• Installera filtreringsutrustning: Distribuera aktiva eller passiva filter nära harmoniska källor för att minska harmoniska injektioner i systemet.

Spänningsdistortion och variationstillbakavisning

• Använd spänningsstabiliseringsutrustning: Använd Automatiska Spänningsregulatorer (AVR) eller Statiska Var-generatorer (SVG) för att stabilisera spänningen.

• Optimera belastningsplanering: Undvik samtidig start av högeffektsutrustning för att minimera spänningsdalar.

• Implementera övervakning och larm: Distribuera elkvalitetsövervakningssystem för att upptäcka och varna om spänningsanomalier i realtid.

Minimering av lastobalans

• Optimera lastfördelning: Bevara balanserade trefasströmmar.

• Använd lastbalanserare: Balansera automatiskt laster i applikationer där manuell justering är omöjlig.

• Regelbunden inspektion och justering: Använd elkvalitetsanalyser för att övervaka och korrigera obalansperiodiskt.

Praktiker för transformatorskydd

• Egentlig design och underhåll av skyddssystem

• Neutral jordning: I separata drivna system (SDS) måste neutralpunkten vara ägnligt jordad enligt standarder som NEC 250 för att förhindra "flytande jord."

• Kontrollera N-G-spänning: Stabilisera den neutrala potentialen genom ägnlig jordning för att minimera Neutral-till-Jord spänning.

• Kompatibel jordningsresistans: Säkerställ att jordningsresistansen uppfyller kodkrav (t.ex. ≤4Ω).

• Undvik blandning av jordning: Håll signaljordning och strömjordning separat för att minska interferens.

• Regelbundna tester: Använd en jordningsresistansmätare för att periodiskt verifiera systemintegritet.

Kapacitetsstorlek med distorsionsfaktorkorrektur

• Ta hänsyn till Toppfaktor (CF) och Harmonisk Derating Faktor (HDF): Justera transformatorkapacitet baserat på faktiska belastningsegenskaper.

• Följ ANSI/IEEE C57.110: Använd standardens deratingfaktorer för korrekt kapacitetsval.

• Tillhandahåll kapacitetsmarginal: Reservera 10–20% extra kapacitet under design för att möta framtida belastningar och harmoniska effekter.