Pagsasagawa ng Prototype ng 20 kV Single-Phase Distribution Transformer

1. disenyo ng 20 kV na single-phase distribution transformer

Ang mga sistema ng distribusyon ng 20 kV ay karaniwang gumagamit ng mga linyang cable o mixed cable-overhead line networks, at ang neutral point ay kadalasang nakakonekta sa pamamagitan ng maliit na resistance. Kapag nangyari ang single-phase grounding, hindi magiging problema ang pagtaas ng phase voltage ng higit sa √3 beses tulad ng nangyayari sa isang single-phase fault sa 10 kV system. Kaya, ang single-phase distribution transformer ng 20 kV system ay maaaring gamitin ang anyo ng grounding sa dulo ng coil. Ito ay maaaring bawasan ang pangunahing insulation ng single-phase distribution transformer, nagpapababa ng volume at cost ng 20 kV na single-phase distribution transformer upang hindi ito mas marami kaysa sa 10 kV.

2. Paggamit ng Impulse at Test Voltages

Para sa basic impulse level (BIL) at insulation test level ng 20 kV na single-phase distribution transformer, ang mga pag-aaral ay sumusunod:

Ang American National Standard ANSI C57.12.00—1973 (IEEE Std 462—1972) ay nagtatakda na ang basic impulse level (BIL) ng high-voltage side (20 kV) ay 125 kV; ang rated voltage ng high-voltage component ay 15.2 kV, at ang AC withstand voltage (60 Hz/min) ay 40 kV.

Ang insulation test ay nagtatakda na hindi kinakailangan ang applied voltage test, ngunit kailangan ang induced voltage test. Sa panahon ng test, pagkatapos mag-apply ng voltage sa outgoing terminal ng isang winding, ang voltage ng bawat high-voltage outgoing terminal patungo sa ground ay umabot sa 1 kV plus 3.46 beses ang rated voltage ng winding ng transformer. Ibig sabihin, sa induction test (frequency-doubled and voltage-doubled test), ang high-voltage ay:

2.1 Low-voltage Side (240/120 V)

• Basic Impulse Level (BIL): 30 kV

• AC Withstand Voltage (60 Hz/min): 10 kV

2.2 Ayon sa China’s National Transformer Quality Supervision Test Regulations

• High-voltage side:

• Basic Impulse Level (BIL): 125 kV (full wave), 140 kV (chopped wave)

• AC Induced Withstand Voltage (200 Hz/min): 40 kV

• Low-voltage side:

• Applied Voltage (50 Hz/min): 4 kV

3. Struktura at Katangian ng 20 kV na Single-phase Distribution Transformers

Dalawang specification (50 kVA at 80 kVA) ang inipon, parehong gumagamit ng outer-iron structure. Upang bawasan ang pangunahing insulation, idinagdag ang end-insulation structure. Isang single bushing ang ginagamit para sa lead-out. Ang dulo ng high-voltage coil ay grounded at konektado sa tank. Ang low-voltage winding ay isang single-coil structure.

3.1 Teknikal na Pagtatambayayong sa Pagitan ng Prototyped 20 kV at 10 kV na Single-phase Distribution Transformers

• Ang paghahambing ng loss sa pagitan ng 20 kV at 10 kV (bilang halimbawa, 50 kVA at 80 kVA) ay ipinapakita sa Table 1.

• Ang paghahambing ng timbang sa pagitan ng 20 kV at 10 kV (bilang halimbawa, 50 kVA at 80 kVA) ay ipinapakita sa Table 2.

4. 20 kV∥10 kV na Single-phase Dual-voltage Distribution Transformer

Ang pag-upgrade ng 10 kV sa 20 kV distribution system ay kasama ang pagsusundan ng mga pangunahing kagamitan tulad ng mga distribution transformers. Ang mataas na gastos sa pagpapalit at brownout na nagdudulot ng pagkahiwalay sa produksyon ay nagbibigay ng solusyon sa disenyo ng dual-voltage (10 kV/20 kV) na single-phase transformer.

4.1 Disenyo

Batay sa 10 kV wound-core na single-phase distribution transformer, ang variant na ito ay gumagamit ng 20 kV = 2×10 kV relationship, gamit ang series-parallel primary coils. May dalawang parallel high-voltage coils, ang dalawang core columns ay may high-voltage/low-voltage windings (high-voltage coils parallel). Ang dalawang low-voltage coils ay serye sa “mid-point” output ±220 V - ground para sa dalawang user. Hayaan W₁ (high-voltage turns) at W₂ (low-voltage turns). Sa parallel, U₁/U₂ = W₁/W₂ = 10 kV/220V, at ang kabuuang high-voltage current ay doble ng isang coil. Sa serye, ang high-voltage input current ay katumbas ng coil current.

4.2 Paggamit ng Switching

Ang kapasidad ay nananatiling konsistente para sa 20 kV o 10 kV high-voltage inputs. Sa 20 kV input, ang dalawang high-voltage coils sa serye nangangahulugan na bawat isa ay nagbabantay ng 10 kV. May high-voltage current I₁, ang kapasidad S₁ = I₁×20 = 20I₁(kVA). Nagswitch sa 10 kV, ang parallel high-voltage coils ay nagbibigay ng 2I₁ input current, kaya S₁ = 2I₁×10 = 20I₁ (kVA). Kaya, S₁ = S₂).

4.3 Struktura

• Ang struktura ay tugma sa single-phase wound-core transformer (patent No. 4612429).

• 10 kV/20 kV voltage-switching ay gumagamit ng reliable contact strip tap-changer.

• Ang insulation ay sumasang-ayon sa IEC 20 kV transformer standards (rated impulse voltage: 125 kV).

• Ang noise ay sumasang-ayon sa IEC at relevant power company technical specs.

4.4 Mga Advantages ng Single-phase Dual-voltage Transformer

• Pag-iipon ng Enerhiya：Ang line loss ng 20 kV distribution system ay 25% ng 10 kV distribution system, na nagreresulta sa 75% na pag-iipon ng enerhiya. Sa pamamagitan ng paggamit ng single-phase wound-core technology sa disenyo, ang no-load loss ng transformer ay 30% mas mababa kaysa sa kasalukuyang ginagamit na S11-type distribution transformer.

• Pag-iipon sa Gastos sa Konstruksyon：Sa panahon ng upgrade mula 10 kV hanggang 20 kV, kailangan lamang ng changeover switch upang mag-switch ang voltage. Ito ay nagbawas ng oras ng brownout, at ang buong proseso ng operasyon ay maaaring matapos sa loob lamang ng ilang minuto.

5. Kasimpulan

• Ang karamihan ng neutral points ng 20 kV system ay grounded sa pamamagitan ng small-resistance system. Kaya, mas madali itong i-handle ang pangunahing insulation ng single-phase transformers sa 20 kV level kaysa sa 10 kV level.

• Ang load loss ng 20 kV-class na single-phase transformers ay nasa parehong antas ng 10 kV-class; ang kanilang timbang ay nasa katulad din na antas. Sa aspeto ng no-load loss, ang 20 kV ay mas mababa kaysa 10 kV. Sa impedance, ang 20 kV single-phase transformer ay 20% mas mataas kaysa 10 kV.

• Ang 20 kV na single-phase transformer ay relatibong ekonomikal. Ang presyo nito ay hindi magkakaiba nang malaki sa 10 kV-class na single-phase transformers.

• Ang 20 kV∥10 kV na single-phase dual-voltage distribution transformer ay maaaring gamitin sa parehong 10 kV at 20 kV distribution systems. Kapag nag-upgrade ng 10 kV system sa 20 kV system, walang kailangan na palitan ang transformer; sapat na ang pag-switch ng changeover switch. Ito ay isang mas ekonomikal at convenient na paraan.