20 kV միակողմանի բաշխման տրանսֆորմատորի պրոտոտիպի զարգացումը

1. 20 kV միափուլ բաշխման ձեռնարկի գծագիրը

20 kV-ի բաշխման համակարգերը սովորաբար օգտագործում են կաբելային գծեր կամ կաբելային-վերևի գծերի խառը ցանցեր, և նեդան կենտրոնը գերազանցապես մեծ դիմադրությամբ է կապված երկրաչափության հետ։ Երբ միափուլ կենտրոնացում տեղի է ունենում, չկա հարց, որ փուլային լարումը կ ավելի քան √3 անգամ կ աճի, ինչպես 10 kV համակարգում միափուլ կենտրոնացման դեպքում։ Այսպիսով, 20 kV համակարգի միափուլ բաշխման ձեռնարկը կարող է ընդունել կոյլի վերջի կենտրոնացման տիպը։ Սա կարող է կրճատել միափուլ բաշխման ձեռնարկի հիմնական երկայնությունը, դարձնելով 20 kV-ի միափուլ բաշխման ձեռնարկի ծավալը և արժեքը ոչ շատ տարբեր 10 kV-ի միափուլ բաշխման ձեռնարկից։

2. Դիմադրության և փորձարկման լարումների ընտրությունը

20 kV միափուլ բաշխման ձեռնարկի հիմնական դիմադրության մակարդակի (BIL) և երկայնության փորձարկման մակարդակի համար հաշվի են առնվում հետևյալ դրույթները.

Ամերիկյան ազգային ստանդարտ ANSI C57.12.00—1973 (IEEE Std 462—1972) նշում է, որ բարձր լարման կողմի (20 kV) հիմնական դիմադրության մակարդակը (BIL) 125 kV է. բարձր լարման կոմպոնենտի նշված լարումը 15.2 kV է, և հոսանքի համար ակումբային լարումը (60 Hz/min) 40 kV է։

Երկայնության փորձարկումը նշում է, որ կիրառված լարման փորձարկումը չի պահանջվում, բայց անհրաժեշտ է կատարել ինդուկցիոն լարման փորձարկումը։ Փորձարկման ընթացքում, կիրառելով լարում կոյլի մի կողմի դուրս գալող ծայրին, բարձր լարման յուրաքանչյուր դուրս գալող ծայրի լարումը երկրաչափության հետ հասնում է 1 kV-ի գումարով 3.46 անգամ ձեռնարկի կոյլի նշված լարումը։ Այսինքն, ինդուկցիոն փորձարկման (կրկնակի հաճախության և կրկնակի լարման փորձարկումը), բարձր լարումը է.

2.1 Բարձր լարման կողմը (240/120 V)

• Հիմնական դիմադրության մակարդակ (BIL). 30 kV

• Հոսանքի համար ակումբային լարում (60 Hz/min). 10 kV

2.2 Ծառայողության ըստ Չինաստանի ազգային ձեռնարկի որակի սպառնալու և փորձարկման կանոնների

• Բարձր լարման կողմը.

• Հիմնական դիմադրության մակարդակ (BIL). 125 kV (լրիվ ալիք), 140 kV (կտրված ալիք)

• Հոսանքի համար ինդուկցիոն լարում (200 Hz/min). 40 kV

• Բարձր լարման կողմը.

• Կիրառված լարում (50 Hz/min). 4 kV

3. 20 kV միափուլ բաշխման ձեռնարկի կառուցվածքը և հատկությունները

Նախագծվել են երկու սպեկիֆիկացիաներ (50 kVA և 80 kVA), երկուսն էլ օգտագործում են արտաքին կապակցված կառուցվածք։ Երկայնության կրճատման համար ավելացվել է վերջին երկայնության կառուցվածքը։ Ուղղահայաց դուրս գալող ծայրի համար օգտագործվում է մի միակ միավոր։ Բարձր լարման կոյլի վերջը կենտրոնացված է և կապված է հատականի հետ։ Բարձր լարման կոյլը միակ կոյլի կառուցվածք է։

3.1 Նախագծված 20 kV և 10 kV միափուլ բաշխման ձեռնարկների միջև տեխնիկական համեմատությունը

• 20 kV և 10 kV-ի (50 kVA և 80 kVA-ն որպես օրինակ) կորուստների համեմատությունը ներկայացված է աղյուսակում 1-ում։

• 20 kV և 10 kV-ի (50 kVA և 80 kVA-ն որպես օրինակ) կշռի համեմատությունը ներկայացված է աղյուսակում 2-ում։

4. 20 kV∥10 kV միափուլ երկկանոնական լարման բաշխման ձեռնարկը

10 kV-ի 20 kV բաշխման համակարգի արդյունավերցումը ներառում է բաշխման ձեռնարկների նման կարևոր iết bị thay thế và mất điện gây gián đoạn sản xuất, việc thiết kế biến áp một pha hai điện áp (10 kV/20 kV) là giải pháp để giảm bớt những vấn đề này.

4.1 Thiết kế

Dựa trên biến áp phân phối một pha cuộn lõi 10 kV, biến thể hai điện áp này tận dụng mối quan hệ 20 kV = 2×10 kV, sử dụng cuộn sơ cấp nối tiếp song song. Với hai cuộn cao áp song song, hai cột lõi được cuộn cao áp/thấp áp (cuộn cao áp song song). Hai cuộn thấp áp nối tiếp tại điểm "trung tâm" tạo ra ±220 V - đất cho hai người dùng. Giả sử W₁ (số vòng cuộn cao áp) và W₂ (số vòng cuộn thấp áp). Khi song song, U₁/U₂ = W₁/W₂ = 10 kV/220 V, và dòng điện cao áp tổng cộng gấp đôi so với một cuộn. Khi nối tiếp, dòng điện vào cao áp bằng dòng điện cuộn.

4.2 Ứng dụng chuyển đổi

Công suất giữ nguyên cho cả đầu vào cao áp 20 kV hoặc 10 kV. Tại đầu vào 20 kV, hai cuộn cao áp nối tiếp nghĩa là mỗi cuộn chịu 10 kV. Với dòng điện cao áp I₁, công suất S₁ = I₁×20 = 20I₁ (kVA). Chuyển sang 10 kV, cuộn cao áp song song cung cấp dòng điện đầu vào 2I₁, vì vậy S₁ = 2I₁×10 = 20I₁ (kVA). Do đó, S₁ = S₂.

4.3 Cấu trúc

• Cấu trúc tương tự như biến áp một pha cuộn lõi (số bằng sáng chế 4612429).

• Chuyển đổi điện áp 10 kV/20 kV sử dụng bộ chuyển đổi tap đáng tin cậy.

• Điện môi đáp ứng tiêu chuẩn biến áp IEC 20 kV (điện áp xung định mức: 125 kV).

• Tiếng ồn tuân thủ các thông số kỹ thuật IEC và của các công ty điện liên quan.

4.4 Ưu điểm của biến áp một pha hai điện áp

• Tiết kiệm năng lượng: Mất điện trong hệ thống phân phối 20 kV chỉ bằng 25% so với hệ thống 10 kV, tiết kiệm 75% năng lượng. Bằng cách sử dụng công nghệ cuộn lõi một pha trong thiết kế này, tổn thất không tải của biến áp thấp hơn 30% so với biến áp phân phối loại S11 hiện đang sử dụng.

• Tiết kiệm chi phí xây dựng: Trong quá trình nâng cấp từ 10 kV lên 20 kV, chỉ cần một công tắc chuyển đổi để chuyển đổi điện áp. Điều này giảm thời gian mất điện, và toàn bộ quy trình có thể hoàn thành trong vài phút.

5. Kết luận

• Hầu hết các điểm trung tính trong hệ thống 20 kV được nối đất thông qua hệ thống điện trở nhỏ. Do đó, dễ dàng xử lý điện môi chính của biến áp một pha ở mức 20 kV so với mức 10 kV.

• Tổn thất tải của biến áp một pha lớp 20 kV ở cùng mức với biến áp một pha lớp 10 kV; trọng lượng cũng ở mức tương đương. Về tổn thất không tải, 20 kV thấp hơn 10 kV. Về trở kháng, biến áp một pha 20 kV cao hơn 20% so với biến áp một pha 10 kV.

• Biến áp một pha 20 kV tương đối kinh tế. Giá của nó sẽ không khác biệt nhiều so với biến áp một pha lớp 10 kV.

• Biến áp phân phối một pha hai điện áp 20 kV∥10 kV có thể được sử dụng trong cả hệ thống phân phối 10 kV và 20 kV. Khi nâng cấp hệ thống 10 kV lên 20 kV, không cần thay thế biến áp; chỉ cần chuyển đổi công tắc chuyển đổi. Đây là phương pháp khá kinh tế và tiện lợi.