17 yleistä kysymystä voimansiirtojen suhteen

1 Miksi muuntimen ydin on kytkettävä maan?
Muuntimien normaalin toiminnan aikana ydille on oltava yksi luotettava maayhteys. Ilman maayhteyttä ydin ja maan välillä voisi olla liukuvan jännitteen aiheuttama väliaikainen sähkökatkaisu. Yhden pisteen maayhteys poistaa mahdollisuuden ydinssä olevaan liukuvaan potentiaaliin. Kun kaksi tai useampi maapiste on olemassa, eri ydinosaisten väliset epätasaiset potentiaalit aiheuttavat sirkulointisähkövirtauksia maapisteiden välillä, mikä johtaa monipisteen maayhteyksien lämpövaurioihin. Ydinmaavirheet voivat aiheuttaa paikallista ylilämpenemistä. Pahimmillaan ydintemperatuuri nousee huomattavasti, mikä saattaa laukaisemaan kevyt kaasuvaroituksen, ja mahdollisesti aiheuttaa raskaiden kaasusuojausten toiminnan. Sulamisen yleensä seuraavat ydinosat luovat välilevyjen välillä lyhytsulut, lisäävät ydinhäviöitä ja vaikuttavat vakavasti muuntimen suorituskykyyn ja toimintaan, jopa siten, että ydini silikaatierakkeiden vaihto on tarpeen. Siksi muuntimen ydille on oltava täsmälleen yksi maapiste – ei enempää eikä vähempää.

2 Miksi muuntimen ytimeen käytetään silikaatteräksesiipiä?
Yleisesti muuntimen ytimet valmistetaan silikaatteräksesiipistä. Silikaatteräs on teräs, joka sisältää 0,8-4,8 % silikaania (myös nimeltään hiekkaa). Silikaatteräs käytetään sen erinomaisten magneettisten ominaisuuksien vuoksi, sillä se voi tuottaa korkean magneettifluxtiitiheyden virtauskytkentissä, mikä sallii pienemmän muuntimen kokonaisuudessa. Muuntimet toimivat aina vaihtovirtaympäristössä, jossa tehojen häviöt tapahtuvat paitsi kytkentäresistanssissa myös ytimessä vaihtovirtamagneettoinnissa. Ydinvoimahäviöt kutsutaan "raudanhäviöiksi", jotka koostuvat "magneettisesta hystereesishäviöstä" ja "pyörähdysvirrasta". Hystereesishäviöt tapahtuvat magneettoinnin aikana materiaalin magneettisen hystereesisilmukan aiheuttamana, jonka häviöt ovat suhteessa silmukan rajamaan. Silikaatteräksellä on kapea hystereesisilmukka, mikä johtaa alhaisempiin hystereesishäviöihin ja vähenevään lämpenemiseen.

Jos silikaatteräsillä on nämä etumatkapisteet, miksi ei käytetä yhtenäisiä lohkoja? Koska lapaset ytimet vähentävät toista raudanhäviön tyypiä – pyörähdysvirran häviötä. Toiminnan aikana kytkentässä oleva vaihtovirta luo vaihtovirtamagneettifluxtin, joka aiheuttaa virtoja ytimessä. Nämä induktoidut virrat kulkevat suljettujen silmukoiden kautta fluxin suuntaan kohtisuorasti, muodostaen pyörähdysvirrat, jotka aiheuttavat lämpenemistä. Pyörähdysvirrahäviöiden vähentämiseksi muuntimen ytimet käyttävät erillisesti isoloituja silikaatteräksesiippejä, jotka pakottavat pyörähdysvirrat kuljettamaan kapeampiin polkuun pienen leikkauksen avulla lisäämällä vastusta. Lisäksi silikaatteiden sisältö teräksessä lisää resistiivisyys, mikä vähentää pyörähdysvirtoja. Muuntimen ytimet käyttävät yleensä 0,35 mm paksuisia kylmävalmistetuista silikaatteräksesiippejä, jotka leikataan sopivaan muotoon ja kerätään "E-I" tai "C" muotoon. Teoriassa ohuemmat siivet ja kapeammat nauhat parantaisivat edelleen pyörähdysvirtojen vähentämistä. Tämä vähentäisi pyörähdysvirrahäviöitä, laskevan lämpötilan nousun ja materiaalin säästön. Kuitenkin käytännössä ytimen valmistuksessa otetaan huomioon useita tekijöitä – liian ohuet siivet lisäisivät huomattavasti työvoimaan kuluihin ja vähentäisivät ytimen tehokasta poikkileikutetta. Siksi muuntimen ytimen silikaatteräksesiipien mitat on tasapainotettava monien tarkastelujen välillä saavuttaaksemme optimaalisen suunnittelun.

3 Mikä on Buchholzin (kaasusuojan) suojausalue?

• Muuntimen sisäiset monivaiheiset lyhytsulut
• Kierrosten välinen lyhytsulu, lyhytsulut kierrosten ja ydin- tai tankkiosien välillä
• Ydinvirheet
• Öljytason lasku tai öljyn vuoto
• Huono kontakti askelmuuntimissa tai huono johtojen liittäminen

4 Minkä eroilla päämuuntimen differentiaalisuojus ja Buchholzin suojus eroavat?

• Päämuuntimen differentiaalisuojus perustuu kierronvirtaperiaatteeseen, kun taas Buchholzin suojus toimii muuntimen sisäisten virheiden aikaansaaman kaasun tuotannon perusteella.
• Differentiaalisuojus toimii pääsuojana muuntimille, kun taas Buchholzin suojus toimii pääsuojana muuntimen sisäisille virheille.
• Suojausalat eroavat:
  A) Differentiaalisuojus kattaa:
  • Monivaiheiset lyhytsulut päämuuntimen johtoissa ja kierroksissa
  • Vakavat yksivaiheiset kierrosten väliset lyhytsulut
  • Maajohdot kierroksissa ja johtoissa korkean virtasuuren maajärjestelmässä
• B) Buchholzin suojus kattaa:
• • Muuntimen sisäiset monivaiheiset lyhytsulut
  • Kierrosten väliset lyhytsulut, lyhytsulut kierrosten ja ydin- tai tankkiosien välillä
  • Ydinvirheet (ylilämpenemisen aiheuttamat vahingot)
  • Öljytason lasku tai öljyn vuoto
  • Huono kontakti askelmuuntimissa tai huono johtojen liittäminen

5 Miten käsitellä päämuuntimen jähdyttäjien virheitä?

• Kun jähdyttäjien osien I ja II työvoiman toiminta keskeytyy, ilmestyy "#1, #2 voimasuhde keskeytyi" -signaali, ja päämuuntimen jähdyttäjien täysi pysäytyskäytävä aktivoituu. Ilmoita välittömästi asemapäällikkölle ja poista tämä suojus.
• Jos voimansiirron I ja II välillä tapahtuu virhe, "jähdyttäjien täysi pysäytys" -indikaattori syttyy, aktivoiden päämuuntimen jähdyttäjien täysi pysäytyskäytävän. Ilmoita välittömästi asemapäällikkölle, poista tämä suojus ja suorita nopeasti manuaalinen siirto. Jos kontaktoreissa KM1 tai KM2 on virhe, älä kohdista voimaa.
• Kun mikä tahansa yksittäinen jähdyttäjäkierros epäonnistuu, erota viallinen jähdyttäjäkierros.

6 Mikä seuraavat seuraukset tapahtuvat, kun muuntimet, jotka eivät täytä yhdensuuntaisen toiminnan ehtoja, toimivat yhdensuuntaisesti?
Kun muuntimet eri muuntokerroinluvuilla toimivat yhdensuuntaisesti, syntyvät kiertosähkövirta, joka vaikuttaa muuntimen tulostukkapotentiaaliin. Kun muuntimet eri prosenttihäiriöillä toimivat yhdensuuntaisesti, kuormitusta ei voida jakaa muuntimen kapasiteettisuhteiden mukaan, mikä myös vaikuttaa tulostukkapotentiaaliin. Kun muuntimet eri yhdistysryhmillä toimivat yhdensuuntaisesti, muuntimiin syntyy lyhytkierreitä.

7 Mitä aiheuttaa poikkeavat äänet muuntimissa?

• Ylikuormitus
• Huonot sisäiset yhteydet, jotka aiheuttavat sähköjännityksen purkautumisen
• Irtoamassa olevat komponentit
• Järjestelmän maajohde tai lyhytkierre
• Suuren moottorin käynnistys, joka aiheuttaa merkittäviä kuormituksen vaihteluja

8 Milloin on-latausmuunnoksen muuntimen askelvalitsinta ei pitäisi säätää?

• Muuntimen ylikuormituksen aikana (paitsi erityisissä tilanteissa)
• Kun on-latausmuunnoksen kevyt kaasuvaroitus aktivoituu usein
• Kun on-latausmuunnoksen öljynmittari ei näytä öljyä
• Kun askelten muutosten määrä ylittää määrätyt rajat
• Kun askelten muutoksessa ilmenee epäkohtia

9 Minkä muuntimen nimekkäällä olevat arvot edustavat?
Muuntimen nimekkäällä olevat arvot ovat valmistajan määrittelemät suunnitelmat normaalin muuntimen toiminnalle. Nämä arvojen puitteissa toimiminen takaa pitkäaikaisen luotettavan toiminnan hyvällä suorituskyvyllä. Nimekkäällä olevat arvot sisältävät:

• Nimekkäällä oleva kapasiteetti: Vakuutettu tuotantokyky nimekkäällä olevissa olosuhteissa, ilmaistuna volt-ampeereina (VA), kilovolt-ampeereina (kVA) tai megavolt-ampeereina (MVA). Korkean muuntimen tehon vuoksi ensimmäisen ja toisen kympin nimekkäällä oleva kapasiteetti on yleensä suunniteltu olemaan samankokoisia.
• Nimekkäällä oleva jännite: Vakuutettu päätepisteen jännite tyhjäkuormituksessa, ilmaistuna volteina (V) tai kilovolteina (kV). Jos ei toisin mainita, nimekkäällä oleva jännite tarkoittaa linjajännitettä.
• Nimekkäällä oleva virta: Linjavirta, laskettu nimekkäällä olevasta kapasiteetista ja nimekkäällä olevasta jännitteestä, ilmaistuna ampeereina (A).
• Tyhjäkuormitusvirta: Syöttövirta nimekkäällä olevasta virtasta tyhjäkuormituksessa.
• Lyhytkierroksen häviöt: Aktiivinen teho, joka häviää, kun yksi kympi on lyhytkierroksessa ja toiseen kympään annetaan jännite saavuttaakseen nimekkäällä olevan virran molemmissa kympissä, ilmaistuna watteina (W) tai kilowatteina (kW).
• Tyhjäkuormitusmenetykset: Aktiivinen teho, joka häviää tyhjäkuormituksessa, ilmaistuna watteina (W) tai kilowatteina (kW).
• Lyhytkierroksen jännite: Myös tunneta nimellä impedanssijännite, sovellettujen jännitteen prosentuaalinen osuus nimekkäällä olevasta jännitteestä, kun yksi kympi on lyhytkierroksessa ja toisessa kympissä on nimekkäällä oleva virta.
• Yhdistysryhmä: Ilmaisee ensimmäisen ja toisen kympin yhdistystavat sekä linjajännitteiden välisen vaihe-eron, ilmaistuna kellonmerkintämenetelmällä.

10 Miksi virtalähteen inversiovaatii suurempaa muuntimen kapasiteettia?
Muuntimen suunnittelussa otetaan yleensä huomioon nimekkäällä oleva kapasiteetti, ei nimekkäällä oleva teho, koska virta liittyy vain nimekkäällä olevaan kapasiteettiin. Jännitelähteen inversiossa syöttöpotenssifaktori on lähellä 1, joten nimekkäällä oleva kapasiteetti ja nimekkäällä oleva teho ovat melkein yhtä suuret. Virtalähteen inversiossa asia on erilainen - sen syöttöpuolen muuntimen potenssifaktori on enintään sama kuin kuormituksen induktiivisen moottorin potenssifaktori. Siksi samaa kuormituksen moottoria varten nimekkäällä oleva kapasiteetti on suurempi kuin jännitelähteen inversiota varten käytettyjen muuntimien nimekkäällä oleva kapasiteetti.

11 Mitä tekijöitä vaikuttaa muuntimen kapasiteettiin?
Ytimen valinta liittyy jännitteeseen, kun taas johtimen valinta liittyy virtaan - johtimen paksuus vaikuttaa suoraan lämmöntuotantoon. Toisin sanoen, muuntimen kapasiteetti liittyy vain lämmöntuotantoon. Hyvin suunnitellun muuntimen, joka toimii huonossa lämmönsiirrossa, 1000 kVA yksikkö voi toimia 1250 kVA parannetulla jähdytyksellä. Lisäksi nimekkäällä oleva kapasiteetti liittyy sallittuun lämpötilan nousuun. Esimerkiksi 1000 kVA muuntimella, jolla on 100 K:n sallittu lämpötilan nousu, voi ylittää 1000 kVA kapasiteetin, jos sille sallitaan toimimaan 120 K:ssa erityisissä olosuhteissa. Tämä osoittaa, että muuntimen jähdytysolosuhteiden parantaminen voi lisätä sen nimekkäällä olevaa kapasiteettia. Vastavasti, samalla kapasiteetilla inverterille, muuntimen kabinetin koko voidaan pienentää.

12 Miten parantaa muuntimen tehokkuutta?

• Valitse mahdollisimman usein vähäpätevyys- ja energiatehokkaat muuntimet
• Valitse muuntimen kapasiteetti järkevästi lataustilan perusteella
• Pidä muuntimen keskilatausaste yli 70%
• Harkitse pienemmän kapasiteetin muuntimien käyttöönottoa, jos keskilatausaste on jatkuvasti alle 30%
• Paranna latauksen voimakertoimia parantaaksesi muuntimen kykyä tuottaa aktiivivoimaa
• Järjestä lataukset järkevästi vähentääksesi toimivien muuntimien määrää

13 Miksi nopeutettu tekninen uudistaminen suurkulutuksisten jakeluvoimanmuuntimien osalta?
Suurkulutuksiset jakeluvoimanmuuntimet viittaavat pääasiassa SJ, SJL, SL7, S7-sarjan muuntimiin, joiden rauta- ja kuparihäviöt ovat huomattavasti korkeammat kuin nykyisissä yleisesti käytettyissä S9-sarjan muuntimissa. Esimerkiksi S7:n rautahäviöt ovat 11 % ja kuparihäviöt 28 % korkeammat kuin S9:n. Uudemmat muuntimet, kuten S10 ja S11, ovat vielä energiatehokkaampia kuin S9, kun taas amorfiset liittymät sisältävät muuntimet, joissa rautahäviöt vastaavat vain 20 % S7-muuntimien häviöistä. Muuntimilla on yleensä käyttöikä, joka ulottuu useita vuosikymmeniä. Suurkulutuksisten muuntimien korvaaminen energiatehokkaammilla mallilla ei ainoastaan paranna energian muunnostehokkuutta, vaan myös säästää huomattavan määrän sähköä niiden käyttöajan aikana.

14 Mika on pyörvi? Minkälaisia haittoja pyörvi aiheuttaa?
Kun vaihtovirta kulkee johtimessa, se synnyttää vaihtuvan magneettikentän johtimen ympärille. Tämä vaihtuva kenttä aiheuttaa sähkövirtauksia soliideissa johtimissa. Koska nämä aiheutetut virtaukset muodostavat suljetut silmukat johtimessa samalla tavalla kuin vesi pyörteissä, ne kutsutaan pyörveiksi. Pyörviä ei ainoastaan hukkaan sähköä, mikä vähentää laitteiston tehokkuutta, mutta ne myös aiheuttavat lämmitystä sähkölaitteissa (kuten muuntimen ytimessä), mikä voi vakavissa tapauksissa vaikuttaa laitteen normaaliin toimintaan.

15 Miksi muuntimen hetkellinen suojaus täytyy välttää alijänniteen lyhytsulkuvirtaa?
Tämä perustuu pääasiassa relaion suojauksen valintavalmisuuden huomioon ottamiseen. Korkeajänniteen puolen hetkellinen suojaus suojaa pääasiassa vakavia ulkopuolisia muuntinvirheitä. Asetuksessa, jos suojaus ei vältä maksimaalista lyhytsulkuvirtaa muuntimen alijänniteen puolella, suojavalvontavyöhyke ulotuisi alijänniteen ulospainojoille, koska lyhytsulkuvirran arvot eivät muutu merkittävästi lyhyen matkan päässä alijänniteen ulospainosta. Tämä heikentäisi valintavalmisuutta. Vaikka valintavalmius on luotettavampi, se aiheuttaa toiminnallista epäselvyyttä. Esimerkiksi monissa teollisuusalueilla on 10 kV pääjakeluhuone (10 kV bus + ulospainovaihtokoneet), ja jokaisella työtilalla on alijänniteen jakeluverkko (silmukaverkko + muuntimet). Jos vaihtokoneet eivät vältä maksimaalista lyhytsulkuvirtaa muuntimen alijänniteen puolella, alijännitteiset pääkytkimet (silmukaverkon kuormituksen kytkimet) ja korkeajännitteiset vaihtokoneet toimisivat molemmat, mikä aiheuttaisi toiminnallista hankaluuksia.

16 Miksi kaksi paralleillassa olevaa muuntinta ei saa maata samaan aikaan?
Suurjänniteen järjestelmässä relaion suojauksen herkkyyden yhteensopivuuden takaamiseksi jotkin päämuuntimet on maannut, kun taas muut ovat jääneet maamattomina. Asemalla, jossa on kaksi päämuuntinta, niiden neutraalipisteiden maantaminen samaan aikaan ratkaisee nolla-järjestelmän virran ja nolla-jännitensuojauksen yhteensopivuuden. Monissa muuntimissa, jotka ovat paralleillessa, osa muuntimien neutraalipisteitä on maannut, kun taas osa on jäänyt maamattomina. Tämä rajoittaa maavirran tasoa kohtuulliseen tasoon ja minimoi toimintatavan muutosten vaikutusta nolla-virran laajuuteen ja jakautumiseen verkossa, parantaen nolla-virransuojauksen järjestelmän herkkyyttä.

17 Miksi on suoritettava pisteytyskytkentätestejä ennen uusien tai remontoitujen muuntimien käyttöönottoa?
Tyhjällä ladattu muuntin kytkettäessä pois verkolta syntyy kytkentäovervoltageja. Pienjänniteen maavirtajärjestelmissä nämä overvoltageet voivat nousta kolmeen-neljään kertaa nominaleen vaihejännitteeseen; suurjänniteen maavirtajärjestelmissä ne voivat nousta kolmeen kertaa nominaleen vaihejännitteeseen. Siksi on suoritettava useita pisteytyskytkentätesteitä ennen käyttöönottoa varmistaakseen, että muuntimen eristyminen kestää nominaleen jännitteen ja toiminnallisen kytkentäovervoltageen. Lisäksi tyhjä muuntin sähköistäessä syntyy magnetisoiva virta, joka voi nousta kuusi-kahdeksaan kertaa nominaleen virtaan. Koska magnetisoiva virta luo huomattavia sähkömagneettisia voimia, pisteytyskytkentätestit todistavat myös muuntimen mekaanisen vahvuuden ja sen, että relaionsuojaukset eivät maloperu.