20 kV Monofaseko Banatzaile Trasformatorioaren Prototipoaren Garapena

1. 20 kVko errenkako banaketa transformatorra diseinatu

20 kVko banaketa sistemetan arrakasta adierazten duen kableen linea edo kable eta goi-lerro elkarbanatutako sareak erabiltzen dira, eta neutro puntuak oso askotan alde batera mugitzen da erraza resistentziarekin. Errenka bakarreko goi-lerro bat gertatzen denean, 10 kVko sisteman gertatzen den moduan √3 aldiz handitzea ez da arazo izango. Beraz, 20 kVko sisteman errenkako banaketa transformatorra bobinen amaieran erdian mugitzen duten mota hartu dezake. Honek errenkako banaketa transformatorraren nagusiko isolamendua murriztu dezake, 20 kVko errenkako banaketa transformatorraren bolumena eta kostua 10 kVkoaren berdinak izatea ekiditen du.

2. Ariketa eta proba tensioen hautapena

20 kVko errenkako banaketa transformatorrarako oinarrizko ariketa maila (BIL) eta isolamendu proba mailarako kontsiderazioak hauek dira:

Amerikar Estandarra ANSI C57.12.00—1973 (IEEE Std 462—1972) estipulatzen du 20 kVko (goi-lerro altu) oinarrizko ariketa maila (BIL) 125 kV dela; goi-lerro altuen tensio indarrizkoa 15.2 kV da, eta CA proba tensioa (60 Hz/min) 40 kV da.

Isolamendu probak ez dute aplikazio-tensiorako proba beharrezkoa zehaztzen, baina induzitateko tensio-proba egin behar da. Probaren bitartean, bobinen batetik irteerako terminalera tensio bat aplikatzen denean, goi-lerro altuen terminal guztien tensioa lurreta 1 kV gehi 3.46 aldiz transformatorraren bobinen tensio indarrizkoa. Hau da, induzitateko proban (maihetsu eta tensio-bikoitzeko proba), goi-lerro altua:

2.1 Oinarrizko ariketa maila (BIL): 30 kV

• CA proba tensioa (60 Hz/min): 10 kV

2.2 Txinako Nazioarteko Transformadoreen Kalitatearen Zainduko Probak

• Goiko aldea:

• Oinarrizko ariketa maila (BIL): 125 kV (osoko ondoa), 140 kV (moztu ondoa)

• CA induzitateko proba tensioa (200 Hz/min): 40 kV

• Beheko aldea:

• Aplikazio-tensioa (50 Hz/min): 4 kV

3. 20 kVko errenkako banaketa transformadoreen egitura eta ezaugarriak

Bi neurri (50 kVA eta 80 kVA) prototipo egiteko, biak kanpo-altzetako egitura hartu dute. Nagusiko isolamendua murrizteko, amaierako isolamenduko egitura gehitu da. Bobineko irteera bat erabil da. Goi-lerroko bobinen amaiera mugitu eta depoziturarekin konektatu da. Behe-lerroko bobina errenkako egitura du.

3.1 Prototipo 20 kV eta 10 kVko errenkako banaketa transformadoreen arteko tekniko ezaugarrien konparaketa

• 20 kV eta 10 kV (50 kVA eta 80 kVA adibide gisa hartuta) arteko galera-konparaketa Taula 1.ean agertzen da.

• 20 kV eta 10 kV (50 kVA eta 80 kVA adibide gisa hartuta) arteko pisu-konparaketa Taula 2.ean agertzen da.

4. 20 kV∥10 kVko errenkako bi-tentsioeko banaketa transformadorea

10 kVko sistema 20 kVko sistemara eguneratzeak, banaketa transformadore bezalako tresna garrantzitsuak ordezkatzea eskatzen du. Ordezkapen hauen kostu altua eta produktu iturburuetan jasaten diren ezkerraldak, errenkako bi-tentsioeko (10 kV/20 kV) transformadore bat diseinatzeko soluzioa ematen du.

4.1 Diseinua

10 kVko errenkako nuklear-transformadoreari oinarrituta, bi-tentsioeko variant honek 20 kV = 2×10 kV erlazioa erabiltzen du, serie-paraleloko hasierako bobinetan. Bi paraleloko goi-lerroko bobinekin, bi nuklear-zutabeek goi-lerroko/behe-lerroko bobinak dituzte (goi-lerroko bobinek paralelo). Bi behe-lerroko bobinek seriean "erdian" ±220 V - lurreta bi erabiltzaileentzat ematen dute. Izan bitez W₁ (goi-lerroko birak) eta W₂ (behe-lerroko birak). Paraleloan, U₁/U₂ = W₁/W₂ = 10 kV/220V, eta goi-lerroko korrontea bikoitzeko. Seriean, goi-lerroko sarrera-korrontea bobinen korrontearen berdina da.

4.2 Aldaketarako aplikazioa

20 kV edo 10 kVko goi-lerroko sarrera-dentsioetarako kapasitatea mantentzen da. 20 kVko sarrerarako, bi goi-lerroko bobinek seriean 10 kV har dute. Goi-lerroko korronte I₁ badu, kapasitatea S₁ = I₁×20 = 20I₁(kVA). 10 kVra aldatzean, paraleloko goi-lerroko bobinek 2I₁ sarrera-korronte ematen dute, beraz S₁ = 2I₁×10 = 20I₁ (kVA). Hortaz, S₁ = S₂).

4.3 Egitura

• Egitura errenkako nuklear-transformadorearen (patent zenbakia 4612429) berdina da.

• 10 kV/20 kVko tensio-aldaketarako kontaktu-zati fiableko tap-changer erabiltzen da.

• Isolamenduak IEC 20 kVko transformadoreen estandarretako (indarrizko tensio indarrizkoa: 125 kV).

• Zoruak IEC eta erabilgarriko elektrizitate komunikabideen tekniko espesifikazioetan betetzen ditu.

4.4 Errenkako bi-tentsioeko transformadorearen abantailak

• Energia erreserbakorrak：20 kVko banaketa sisteman lerro-galera 10 kVko banaketa sisteman daudenaren 25% da, 75% energia erreserva lortzen du. Diseinu honetan errenkako nuklear-teknologia erabilita, transformadorearen galera-hutsa unean erabilitako S11-motako banaketa transformadoretik 30% gutxiago da.

• Eraldaketa-kostuak murriztu：10 kVtik 20 kVra igotzerakoan, bakarrik aldatzeko botoi bat behar da tensioa aldatzeko. Honek iturburu-itzalaren denbora murrizten du, eta prozesu osoa minutu batzuetan amaitu daiteke.

5. Iraultza

• 20 kVko sistemaren neutral puntu gehienak erraza resistentzia-sistema baten bidez mugitzen dira. Beraz, 20 kVko mailako errenkako transformadoreen nagusiko isolamendua 10 kVko mailarekin alderatuta errazago kudeatzeko dago.

• 20 kVko mailako errenkako transformadoreen galera-karga 10 kVko mailakoen aldetik berdin dago; beraien pisua ere berdin dago. Galera-hutsen aspekutan, 20 kV 10 kV baino txikiagoa da. Impedantzian, 20 kVko errenkako transformadorea 20% gehiago du 10 kVkoarekin alderatuta.

• 20 kVko errenkako transformadorea eraginkorra da. Bere prezioa 10 kVko mailako errenkako transformadoreen prezioarekin ezberdina ez da izango.

• 20 kV∥10 kVko errenkako bi-tentsioeko banaketa transformadorea 10 kV eta 20 kVko banaketa sistemetan erabil daiteke. 10 kVko sistema 20 kVko sistemara igotzerakoan, transformadorea ordezkatzea ez da beharrezkoa; aldatzeko botoia aldatu egin besterik ez. Eraginkorra eta erraza metodoa da.