Prototipe-ontwikkeling van 'n 20 kV Eenfase Verspreidingstransformator

1. Ontwerp van 'n 20 kV Enkelfase Distribusietransformer

20 kV distribusiesisteme maak gewoonlik gebruik van kabellyne of gemengde kabel-luglyn netwerke, en die neutrale punt word meestal deur 'n klein weerstand aan die grond verbonden. Wanneer 'n enkelfase grondsluiting plaasvind, sal daar nie 'n probleem wees dat die fase-spanning meer as √3 keer verhoog soos in die geval van 'n enkelfase fout in 'n 10 kV stelsel. Daarom kan die enkelfase distribusietransformer van die 20 kV stelsel die tipe van grondsluiting aan die einde van die spoel aanvaar. Dit kan die hoofisolering van die enkelfase distribusietransformer verminder, wat die volume en koste van die 20 kV enkelfase distribusietransformer nie veel verskil van dié van die 10 kV een.

2. Keuse van Impuls- en Toetsspannings

Vir die basiese impulsvlak (BIL) en isolerings-toetsvlak van die 20 kV enkelfase distribusietransformer, is die oorwegings as volg:

Die Amerikaanse Nasionale Standaard ANSI C57.12.00—1973 (IEEE Std 462—1972) bepaal dat die basiese impulsvlak (BIL) van die hoëspanningsyd (20 kV) 125 kV is; die beoordeelde spannings van die hoëspanningskomponent is 15.2 kV, en die wisselspannings-toets (60 Hz/min) is 40 kV.

Die isolerings-toets bepaal dat 'n aangebragte spannings-toets nie vereis word nie, maar 'n opgewekte spannings-toets moet uitgevoer word. Tydens die toets, nadat 'n spanning aangebring is by die uitgaande terminal van een spoeling, bereik die spanning van elke hoëspanningsuitgaande terminal na die grond 1 kV plus 3.46 keer die beoordeelde spannings van die transformergelykspoeling. D.w.s., in die opgewekte toets (frequentie-dubbel en spannings-dubbel toets), is die hoëspanning:

2.1 Laagspanningsyd (240/120 V)

• Basiese Impulsvlak (BIL): 30 kV

• Wisselspannings Toets (60 Hz/min): 10 kV

2.2 Volgens China’s Nasionale Transformer Kwaliteit Toezichtstoetseringsverordeninge

• Hoëspanningsyd:

• Basiese Impulsvlak (BIL): 125 kV (vol golf), 140 kV (afgesnyde golf)

• Wisselspannings Opgewekte Toets (200 Hz/min): 40 kV

• Laagspanningsyd:

• Aangebragte Spanning (50 Hz/min): 4 kV

3. Struktuur en Kenmerke van 20 kV Enkelfase Distribusietransformers

Twee spesifikasies (50 kVA en 80 kVA) is geprototipeerd, beide met 'n buite-ijzer struktuur. Om die hoofisolering te verminder, is 'n einde-isolering struktuur bygevoeg. 'n Eenligging word vir die uitgaande geleider gebruik. Die einde van die hoëspanningsspoel is aan die grond verbonden en aan die tank gekoppel. Die laagspanningswinding is 'n enkel-spoel struktuur.

3.1 Tegniese Prestasievergeliking tussen 20 kV en 10 kV Enkelfase Distribusietransformers

• Vergelyking van verliese tussen 20 kV en 10 kV (met 50 kVA en 80 kVA as voorbeelde) word in Tabel 1 getoon.

• Vergelyking van gewigte tussen 20 kV en 10 kV (met 50 kVA en 80 kVA as voorbeelde) word in Tabel 2 getoon.

4. 20 kV∥10 kV Enkelfase Dubbelspannings Distribusietransformer

Die opgradering van 'n 10 kV na 'n 20 kV distribusiestelsel behels die vervanging van sleuteltoerusting soos distribusietransformers. Hoë koste vervanging en elektrisiteitsonderbreking wat produksie versteur, maak die ontwerp van 'n dubbelspannings (10 kV/20 kV) enkelfase transformer 'n oplossing om hierdie kwessies te verlig.

4.1 Ontwerp

Gebaseer op die 10 kV gewonde-kern enkelfase distribusietransformer, maak hierdie dubbelspanningsvariant gebruik van die 20 kV = 2×10 kV verhouding, deur reeks-paralelle primêre spoelinge te gebruik. Met twee paralelle hoëspanningsspoelinge, kry twee kernkolomme hoëspannings/laagspannings windinge (hoëspanningsspoelinge parallel). Twee laagspanningsspoelinge in reeks by die “middelpunt” gee ±220 V - grond vir twee gebruikers. Laat W₁ (hoëspannings windinge) en W₂ (laagspannings windinge). In parallel, U₁/U₂ = W₁/W₂ = 10 kV/220V, en die totale hoëspanningsstroom verdubbel 'n enkele spoel se. In reeks, is die hoëspannings invoerstroom gelyk aan die spoelstroom.

4.2 Skakelaar Aanwending

Kapasiteit bly konstant vir 20 kV of 10 kV hoëspannings invoere. By 20 kV invoer, beteken twee hoëspanningsspoelinge in reeks dat elkeen 10 kV dra. Met hoëspanningsstroom I₁, is kapasiteit S₁ = I₁×20 = 20I₁(kVA). Geskakel na 10 kV, gee paralelle hoëspanningsspoelinge 'n 2I₁ invoerstroom, dus S₁ = 2I₁×10 = 20I₁ (kVA). Dus, S₁ = S₂).

4.3 Struktuur

• Struktuur stem ooreen met die enkelfase gewonde-kern transformer (patentnommer 4612429).

• 10 kV/20 kV spannings-skakeling maak gebruik van 'n betroubare kontakstrip skakelaar.

• Isolering voldoen aan IEC 20 kV transformer standaarde (beoordeelde impulsspanning: 125 kV).

• Geraas voldoen aan IEC en relevante elektrisiteitsmaatskappy tegnisiese spesifikasies.

4.4 Voordelige van Enkelfase Dubbelspannings Transformer

• Energiebesparing：Die lynverlies van die 20 kV distribusiestelsel is 25% van dié van die 10 kV distribusiestelsel, wat 'n 75% energiebesparing bewerkstellig. Deur die enkelfase gewonde-kern tegnologie in hierdie ontwerp toe te pas, is die ledige verlies van die transformer 30% lager as dié van die huidig gebruikte S11-tipe distribusietransformer.

• Boukoste Besparings：Tydens die opgradering van 10 kV na 20 kV, is slegs 'n skakelaar nodig om die spanning te skakel. Dit verminder die tyd sonder elektrisiteit, en die hele operasieproses kan binne net 'n paar minute voltooi word.

5. Gevolgtrekking

• Die meeste neutrale punte van die 20 kV stelsel word deur 'n klein-weerstandsistema aan die grond verbonden. Daarom is dit makliker om die hoofisolering van enkelfase transformers op 20 kV vlak te hanteer vergelyk met die 10 kV vlak.

• Die belastingsverlies van 20 kV-klas enkelfase transformers is op dieselfde vlak as dié van 10 kV-klas een; hul gewigte is ook vergelykbaar. In terme van ledige verlies, is 20 kV lager as 10 kV. In terme van impedansie, is die 20 kV enkelfase transformer 20% hoër as die 10 kV een.

• Die 20 kV enkelfase transformer is relatief ekonomies. Sy prys sal nie beduidend verskil van dié van 10 kV-klas enkelfase transformers nie.

• Die 20 kV∥10 kV enkelfase dubbelspannings distribusietransformer kan in beide 10 kV en 20 kV distribusiestelsels gebruik word. Wanneer 'n 10 kV stelsel opgegradeer word na 'n 20 kV stelsel, is daar geen noodsaak om die transformer te vervang nie; dit is voldoende om net die skakelaar oor te skakel. Dit is 'n relatief ekonomiese en gerieflike metode.