20 kV ერთფაზიანი დისტრიბუციის ტრანსფორმატორის პროტოტიპის დეველოპმენტი

1. 20 kV ერთფაზიანი დისტრიბუციული ტრანსფორმატორის დიზაინი

20 kV დისტრიბუციული სისტემები ჩვეულებრივ იყენებენ კებლის ხაზებს ან კებლის-ჟერსის შერეულ ქსელს, ხოლო ნეიტრალური წერტილი ძირითადად დაკავშირდება პატარა რეზისტორით. როდესაც ხდება ერთფაზიანი დაკავშირება, ფაზის გარეშე დაკავშირების შემთხვევაში ფაზის ძალის ზრდა არ იქნება მეტი √3 ჯერ ვიდრე 10 kV სისტემის შემთხვევაში. ამიტომ, 20 kV სისტემის ერთფაზიანი დისტრიბუციული ტრანსფორმატორი შეიძლება გამოიყენოს კოილის ბოლოს დაკავშირების ტიპი. ეს შეიძლება შეამციროს ერთფაზიანი დისტრიბუციული ტრანსფორმატორის ძირითადი იზოლაცია, რაც გამოიწვევს 20 kV ერთფაზიანი დისტრიბუციული ტრანსფორმატორის მოცულობასა და ღირებულებას, რომლებიც არ იქნებიან ძალიან განსხვავებული 10 kV ტრანსფორმატორისგან.

2. იმპულსური და ტესტირების დარტყმების შერჩევა

20 kV ერთფაზიანი დისტრიბუციული ტრანსფორმატორის ძირითადი იმპულსური დონის (BIL) და იზოლაციის ტესტირების დონის შესახებ შემდეგი განხილვები არსებულია:

ამერიკული ეროვნული სტანდარტი ANSI C57.12.00—1973 (IEEE Std 462—1972) განსაზღვრავს, რომ სიმაღლის გვერდის (20 kV) ძირითადი იმპულსური დონე (BIL) არის 125 kV; სიმაღლის კომპონენტის ნომინალური დარტყმა არის 15.2 kV, ხოლო ა.შ. დარტყმის დარტყმა (60 Hz/min) არის 40 kV.

იზოლაციის ტესტირება განსაზღვრავს, რომ გამოყენებული დარტყმის ტესტი არ არის საჭირო, მაგრამ გამოწვეული დარტყმის ტესტი უნდა შესრულდეს. ტესტის დროს, როდესაც დარტყმა გამოყენებულია ერთი კოილის გამოყოფილ ტერმინალზე, თითოეული სიმაღლის გამოყოფილი ტერმინალის დარტყმა მინუს დედამიწა მიდის 1 kV-მდე და 3.46 ჯერ ტრანსფორმატორის კოილის ნომინალური დარტყმა. ანუ, გამოწვეული ტესტის (ხელმისაწვდომი და დონის შესაბამისად გამრავლებული ტესტი) დროს სიმაღლის დარტყმა არის:

2.1 დაბალი დარტყმის გვერდი (240/120 V)

• ძირითადი იმპულსური დონე (BIL): 30 kV

• ა.შ. დარტყმის დარტყმა (60 Hz/min): 10 kV

2.2 ჩინეთის ეროვნული ტრანსფორმატორის ხარისხის სამართავი ტესტირების წესების მიხედვით

• სიმაღლის გვერდი:

• ძირითადი იმპულსური დონე (BIL): 125 kV (სრული ტალი), 140 kV (გაკვეთილი ტალი)

• ა.შ. გამოწვეული დარტყმის დარტყმა (200 Hz/min): 40 kV

• დაბალი დარტყმის გვერდი:

• გამოყენებული დარტყმა (50 Hz/min): 4 kV

3. 20 kV ერთფაზიანი დისტრიბუციული ტრანსფორმატორების სტრუქტურა და თვისებები

ორი სპეციფიკაცია (50 kVA და 80 kVA) შექმნილი იყო, და დაიკავშირდა გარე რკინის სტრუქტურას. ძირითადი იზოლაციის შემცირების მიზნით დაემატა ბოლოს იზოლაციის სტრუქტურა. ერთი ბუშტი გამოიყენება გამოყოფილი ტერმინალისთვის. სიმაღლის კოილის ბოლო დაკავშირდება დედამიწას და დაერთება რეზერვუარს. დაბალი დარტყმის კოილი არის ერთ-კოილიანი სტრუქტურა.

3.1 შექმნილი 20 kV და 10 kV ერთფაზიანი დისტრიბუციული ტრანსფორმატორების ტექნიკური მახასიათებლების შედარება

• 20 kV და 10 kV-ის (50 kVA და 80 kVA-ის მაგალითით) შედარება შეკლებების შესახებ ჩამოთვლილია ცხრილში 1.

• 20 kV და 10 kV-ის (50 kVA და 80 kVA-ის მაგალითით) შედარება წონის შესახებ ჩამოთვლილია ცხრილში 2.

4. 20 kV∥10 kV ერთფაზიანი ორდარტყმიანი დისტრიბუციული ტრანსფორმატორი

10 kV დისტრიბუციული სისტემის 20 kV-ში გადატრანსფორმირების პროცესში საჭიროა განახლება მთავარი აღჭურვილობით, როგორიცაა დისტრიბუციული ტრანსფორმატორები. მაღალი ღირებულების ჩანაცვლება და ელექტროენერგიის დართულობა შეუძლია დახმაროს დიზაინის შემდეგ ერთფაზიანი ორდარტყმიანი ტრანსფორმატორის შემდეგ ამ პრობლემების შესამცირებლად.

4.1 დიზაინი

10 kV დახვეწილი რკინის ერთფაზიანი დისტრიბუციული ტრანსფორმატორის ფუნდამენტზე, ეს ორდარტყმიანი ვარიანტი იყენებს 20 kV = 2×10 kV ურთიერთობას, სერიულ-პარალელური პრიმარული კოილების გამოყენებით. როდესაც არის ორი პარალელური სიმაღლის კოილი, ორი რკინის სვეტი იღებს სიმაღლის/დაბალი დარტყმის კოილებს (სიმაღლის კოილები პარალელურად). ორი დაბალი დარტყმის კოილი სერიულად გამოყოფილია შუა წერტილიდან ±220 V-დან დედამიწამდე არის ორი მომხმარებელისთვის. დავუშვათ, W₁ (სიმაღლის კოილის მრავალი) და W₂ (დაბალი დარტყმის კოილის მრავალი). პარალელურად, U₁/U₂ = W₁/W₂ = 10 kV/220V, და სიმაღლის ელექტრონული დენი გამრავლებულია ერთი კოილის დენით. სერიულად, სიმაღლის შეყვანის დენი ტოლია კოილის დენის ტოლი.

4.2 დართვის გამოყენება

ერთეული დარტყმის შემცირება რჩება მუდმივი 20 kV ან 10 kV სიმაღლის შეყვანისთვის. 20 kV-ის შეყვანის შემთხვევაში, ორი სიმაღლის კოილი სერიულად გადავდივართ, თითოეული იღებს 10 kV-ს. სიმაღლის დენით I₁, ერთეული S₁ = I₁×20 = 20I₁(kVA). როდესაც გადავდივართ 10 kV-ზე, პარალელური სიმაღლის კოილები იღებს 2I₁ შეყვანის დენს, ასე რომ, S₁ = 2I₁×10 = 20I₁ (kVA). ასე რომ, S₁ = S₂).

4.3 სტრუქტურა

• სტრუქტურა ემთხვევა ერთფაზიან დახვეწილ რკინის ტრანსფორმატორს (პატენტი No. 4612429).

• 10 kV/20 kV დარტყმის დართვა გამოიყენება დამახმარე კონტაქტის ტაპის ჩართვის სისტემით.

• იზოლაცია დაემთხვევა IEC 20 kV ტრანსფორმატორის სტანდარტებს (ნომინალური იმპულსური დარტყმა: 125 kV).

• ხმა დაემთხვევა IEC-ს და შესაბამისი ენერგეტიკის კომპანიის ტექნიკურ სპეციფიკაციებს.

4.4 ერთფაზიანი ორდარტყმიანი ტრანსფორმატორის მოტივები

• ენერგიის ეკონომია：20 kV დისტრიბუციული სისტემის ხაზის შეკლება არის 10 kV დისტრიბუციული სისტემის ხაზის შეკლების 25%, რაც იწვევს 75% ენერგიის ეკონომიას. ამ დიზაინში ერთფაზიანი დახვეწილი რკინის ტექნოლოგიის გამოყენებით, ტრანსფორმატორის დარეგისტრირების შეკლება არის 30% დაბალი ახლა გამოყენებული S11-ტიპის დისტრიბუციული ტრანსფორმატორის შედარებით.

• აშენების ღირებულების ეკონომია：10 kV-დან 20 kV-ში გადატრანსფორმირების დროს, საჭიროა მხოლოდ დართვის ჩართვის ცვლილება დარტყმის შეცვლისთვის. ეს შეამცირებს ელექტროენერგიის დართულობის დროს, და მთელი ოპერაციის პროცესი შესაძლებელია დასრულდეს რამდენიმე წუთში.

5. შედეგები

• 20 kV სისტემის უმეტესი ნეიტრალური წერტილები დაკავშირდება პატარა რეზისტორით. ამიტომ, 20 kV დონის ერთფაზიანი ტრანსფორმატორების ძირითადი იზოლაციის დამუშავება უფრო მარტივია ვიდრე 10 kV დონის შემთხვევაში.

• 20 kV-კლასის ერთფაზიანი ტრანსფორმატორების შეკლება არის იგივე დონის როგორც 10 kV-კლასის ტრანსფორმატორების, მათი წონა ასევე შედარებადია. დარეგისტრირების შეკლების შემთხვევაში, 20 kV არის დაბალი ვიდრე 10 kV. იმპედანციის შემთხვევაში, 20 kV ერთფაზიანი ტრანსფორმატორი არის 20% მაღალი ვიდრე 10 kV-ის ტრანსფორმატორი.

• 20 kV ერთფაზიანი ტრანსფორმატორი შეიძლება იყოს შესაბამისი ეკონომიური. მისი ფასი არ იქნება საკმარისად განსხვავებული 10 kV-კლასის ერთფაზიანი ტრანსფორმატორების ფასისგან.

• 20 kV∥10 kV ერთფაზიანი ორდარტყმიანი დისტრიბუციული ტრანსფორმატორი შეიძლება გამოიყენოს 10 kV და 20 kV დისტრიბუციულ სისტემებში. როდესაც 10 kV სისტემა გადადის 20 kV სისტემაში, არ არის საჭირო ტრანსფორმატორის ჩანაცვლება, საკმარისია დართვის ჩართვის ცვლილება. ეს არის შესაბამისი ეკონომიური და ხელმისაწვდომი მეთოდი.