Як вирішити питання якості електроенергії в трансформаторах електромережі

Трансформатори та моніторинг якості електроенергії

Трансформатор є ключовим компонентом енергетичної системи. Моніторинг якості електроенергії фундаментальний для забезпечення безпеки трансформаторів, підвищення ефективності системи та зменшення витрат на експлуатацію та обслуговування — це безпосередньо впливає на надійність та продуктивність всього енергетичного мережі.

Чому проводити тестування якості електроенергії трансформаторів?

• Забезпечити безпечну роботу трансформатора
  Проблеми з якістю електроенергії, такі як гармоніки, коливання напруги та нерівномірне завантаження, можуть спричинити перегрівання, старіння ізоляції, зниження ефективності та навіть ранній висновок з експлуатації.

• Виявити гармонічне забруднення та запобігти перевантаженню
  Сучасні енергетичні системи широко використовують нелінійні навантаження (наприклад, системи безперервного живлення, силова електроніка, інвертори), які генерують гармонічні струми. Це збільшує залізяно-мідяні втрати в трансформаторах. Коли загальна гармонічна деформація (THD) перевищує 5%, трансформатори стають під значним ризиком перевантаження.

• Запобігти відмові обладнання через коливання напруги
  Часті коливання напруги або мерехтіння можуть дестабілізувати трансформатор та обладнання нижче за ним, що призводить до операційних помилок.

• Контролювати нерівномірне завантаження, щоб уникнути локального перегрівання
  Нерівномірне завантаження трьохфазового навантаження призводить до надмірного нейтрального струму, що в свою чергу призводить до локального перегрівання, зниження ефективності та потенційного пошкодження трансформатора.

• Забезпечити безпеку системи заземлення та запобігти проблемам N-G напруги
  Неправильний дизайн системи заземлення може призвести до зсуву нейтральної точки, що призводить до аномальної напруги між нейтральним та заземлюючим провідником (N-G), що порушує роботу трансформатора та функціональність захисних пристроїв.

Як проводити системний моніторинг якості електроенергії трансформаторів

Контроль гармонік та застосування K-фактора

• Використовуйте трансформатори з K-фактором: Виберіть відповідний K-рейтинг (наприклад, K-4, K-13, K-20) залежно від характеристик гармонік навантаження, щоб підвищити здатність трансформатора витривати гармонічні струми.

• Обмежте THD (загальну гармонічну деформацію): Зберігайте THD нижче 5% відповідно до стандартів IEEE 519.

• Встановіть фільтруючий обладнання: Розмістіть активні або пасивні фільтри біля джерел гармонік, щоб зменшити введення гармонік в систему.

Підавлення деструкції та коливань напруги

• Використовуйте обладнання для стабілізації напруги: Використовуйте автоматичні регулятори напруги (AVR) або статичні варгенератори (SVG) для стабілізації напруги.

• Оптимізуйте графік завантаження: Уникайте одночасного запуску високопотужного обладнання, щоб зменшити провали напруги.

• Реалізуйте моніторинг та сигналізацію: Впровадьте системи моніторингу якості електроенергії для виявлення та повідомлення про аномалії напруги в реальному часі.

Зниження нерівномірного завантаження

• Оптимізуйте розподіл завантаження: Підтримуйте збалансовані трьохфазні струми.

• Використовуйте балансери завантаження: Автоматично балансуйте завантаження в додатках, де ручна налаштування неможлива.

• Регулярна перевірка та корекція: Використовуйте аналізатори якості електроенергії для моніторингу та виправлення рівнів нерівномірності періодично.

Практики заземлення трансформаторів

• Правильний проектування та обслуговування системи заземлення

• Заземлення нейтрального провідника: В окремих похідних системах (SDS) нейтральна точка повинна бути правильно заземлена відповідно до стандартів, таких як NEC 250, щоб уникнути "плаваючого заземлення".

• Контроль напруги N-G: Стабілізуйте потенціал нейтрального провідника через правильне заземлення, щоб зменшити напругу між нейтральним та заземлюючим провідником.

• Відповідне опор супротивлення заземлення: Переконайтеся, що опор супротивлення заземлення відповідає нормативним вимогам (наприклад, ≤4Ω).

• Уникайте змішування заземлення: Зберігайте сигнальне заземлення та заземлення живлення окремо, щоб зменшити взаємодію.

• Регулярне тестування: Використовуйте тестер опору заземлення для періодичної перевірки цілісності системи.

Визначення місткості з врахуванням фактора деструкції

• Врахуйте коефіцієнт вершини (CF) та фактор пониження гармонік (HDF): Налаштуйте місткість трансформатора залежно від фактичних характеристик навантаження.

• Дотримуйтесь ANSI/IEEE C57.110: Застосуйте фактори пониження стандарту для точного вибору місткості.

• Забезпечте резерв місткості: Резервуйте 10–20% додаткової місткості при проектуванні, щоб врахувати майбутні навантаження та вплив гармонік.