20 кВ жеке фазадағы тарату трансформаторының прототипінің өнімділігі

1. 20 кВ жеке фаза тарату трансформаторының құрылымы

20 кВ тарату жүйелерінде адатта кабельдік жолдар немесе кабель-ағаштық жолдардың аралас жүйелері қолданылады, және нейтраль нүктесі көбінесе кішкентай қарғылау арқылы жерге байланысады. Егер жеке фазаға жерленсе, 10 кВ жүйедегі сияқты жеке фаза қате орын алғанда фаза напрямдасы √3 есе артпайтын проблема болмайды. Сондықтан 20 кВ жүйесіндегі жеке фаза тарату трансформаторы катушканың соңғы бөлігін жерге байланыстыру түрін қолдануға болады. Бұл жеке фаза тарату трансформаторының негізгі изоляциясын азайтуға мүмкіндік береді, 20 кВ жеке фаза тарату трансформаторының өлшемі мен бағасы 10 кВ трансформаторымен әлі де шамамен тең болады.

2. Жылдамдалған және тексеру напрямдасының таңдауы

20 кВ жеке фаза тарату трансформаторы үшін негізгі жылдамдалған деңгей (BIL) және изоляция тексеру деңгейіне қарағанда қарастырылуы керек:

Америкалық националды стандарт ANSI C57.12.00—1973 (IEEE Std 462—1972) жоғары напрямдасқа (20 кВ) қолданылатын негізгі жылдамдалған деңгей (BIL) 125 кВ; жоғары напрямдас компоненттерінің номиналды напрямдасы 15.2 кВ, ал АС терпімділік напрямдасы (60 Гц/мин) 40 кВ.

Изоляция тексеруінде қолданылатын напрямдас тесті қажет емес, бірақ индуцирленген напрямдас тесті жүргізілуі керек. Тестте бір катушканың шығу ұшына напрямдас қолданылғаннан кейін, аралық жоғары напрямдас шығу ұштарының арасындағы жерге дейінгі напрямдас 1 кВ плюс 3.46 есе трансформатор катушкасының номиналды напрямдасы болады. Яғни, индуцирленген тестте (жылдамдықты және напрямдасын екі есе арттыру тестінде) жоғары напрямдас:

2.1 Төмен напрямдас бөлігі (240/120 В)

• Негізгі жылдамдалған деңгей (BIL): 30 кВ

• AC терпімділік напрямдас (60 Гц/мин): 10 кВ

2.2 Китаинің улттық трансформатор сапасының техникалық жөнделтістеріне қарай

• Жоғары напрямдас бөлігі:

• Негізгі жылдамдалған деңгей (BIL): 125 кВ (толық толқын), 140 кВ (қысулы толқын)

• AC индуцирленген терпімділік напрямдас (200 Гц/мин): 40 кВ

• Төмен напрямдас бөлігі:

• Қолданылатын напрямдас (50 Гц/мин): 4 кВ

3. 20 кВ жеке фаза тарату трансформаторларының құрылымы және өзекті қасиеттері

Екі тип (50 кВА және 80 кВА) үлгілері құрастырылды, екеуі де сыртқы демір құрылымын қолданады. Негізгі изоляцияны азайту үшін соңғы изоляция құрылымы қосылды. Бір түйіндік шышқа қолданылады. Жоғары напрямдас катушкасының соңғы бөлігі жерге байланыстырылған және резервуарға қосылған. Төмен напрямдас виткесі бір катушка құрылымын қолданады.

3.1 Үлгі құрастырылған 20 кВ және 10 кВ жеке фаза тарату трансформаторларының техникалық сипаттамаларын салыстыру

• 20 кВ және 10 кВ (50 кВА және 80 кВА мысалдарын қолдану) арасындағы жоюлардың салыстыруы таблица 1-де көрсетілген.

• 20 кВ және 10 кВ (50 кВА және 80 кВА мысалдарын қолдану) арасындағы салмақтардың салыстыруы таблица 2-де көрсетілген.

4. 20 кВ∥10 кВ жеке фаза екі напрямдас трансформаторы

10 кВ-ді 20 кВ-ге ауыстыру үшін тарату трансформаторы сыныпты құралдарын ауыстыру қажет. Жоғары баға аралықлары мен электр энергиясын ұстау үшін өнімді ұзақтығын ұзарту қиындықтарын азайту үшін 10 кВ/20 кВ екі напрямдас жеке фаза трансформаторын құрастыру қажет.

4.1 Құрылым

10 кВ жүгірітін ядролы жеке фаза тарату трансформаторына негізделген, бұл екі напрямдас вариант 20 кВ = 2×10 кВ байланысын пайдаланып, сериялық-параллель бастапқы катушкаларды қолданады. Екі параллель жоғары напрямдас катушкасы арқылы, екі ядро столбы жоғары напрямдас/төмен напрямдас виткелерін (жоғары напрямдас катушкалары параллель). Екі төмен напрямдас катушкасы "орта нүктеде" сериялық ±220 В - жерге екі пайдаланушы үшін шығыс. \(W_1\) (жоғары напрямдас виткелері) және \(W_2\) (төмен напрямдас виткелері). Параллельде, \(U_1/U_2 = W_1/W_2 = 10\ \text{kV}/220\ \text{V}\), және жалпы жоғары напрямдас ағысы бір катушканың ағысының екі есеуіне тең. Серияда, жоғары напрямдас енгізу ағысы катушканың ағысына тең.

4.2 Коммутациялық қолданыс

20 кВ немесе 10 кВ жоғары напрямдас енгізу үшін қабілеттік қалыптасады. 20 кВ енгізу үшін, екі жоғары напрямдас катушкасы сериялық болса, әрқайсысы 10 кВ қабылдайды. Жоғары напрямдас ағысы \(I_1\) болса, қабілеттік \(S_1 = I_1×20 = 20I_1\) (кВА). 10 кВ-ге ауыстырылғанда, параллель жоғары напрямдас катушкалары 2\(I_1\) енгізу ағысын қабылдайды, сондықтан \(S_1 = 2I_1×10 = 20I_1\) (кВА). Сондықтан, \(S_1 = S_2\).

4.3 Құрылым

• Құрылым жеке фаза жүгірітін ядролы трансформаторына (патент № 4612429) сәйкес.

• 10 кВ/20 кВ напрямдас ауыстыруында надеждесі коммутациялық контакттық тапшыршы қолданылады.

• Изоляция IEC 20 кВ трансформатор стандартына (рейтингдік жылдамдалған напрямдас: 125 кВ) сәйкес.

• Дыбыс IEC және қолданыстағы электр станцияларының техникалық спецификацияларына сәйкес.

4.4 Жеке фаза екі напрямдас трансформаторының артықшылықтары

• Энергия экономиясы: 20 кВ тарату жүйесінің сызықтық жоюы 10 кВ тарату жүйесінің сызықтық жоюының 25% ға тең, бұл 75% энергия экономиясын қамтамасыз етеді. Бұл құрылымда жеке фаза жүгірітін технология қолданылғанда, трансформатордың бос қалу жоюы қазір қолданылатын S11 түріндегі тарату трансформаторынан 30% аз болады.

• Курылыс құны экономиясы: 10 кВ-ді 20 кВ-ге ауыстыру кезінде, напрямдас ауыстыру үшін ғана коммутациялық тапшыршы қажет. Бұл электр энергиясын ұстау уақытын азайтады, және барлық операция процессі бір несілден астам уақыт ішінде аяқталады.

5. Қорытынды

• 20 кВ жүйесіндегі көпшілік нейтраль нүктелері кішкентай қарғылау арқылы жерге байланыстырылады. Сондықтан, 20 кВ деңгейінде жеке фаза трансформаторларының негізгі изоляциясын 10 кВ деңгейінен өзгертуді оңайрақ қылып отыруға болады.

• 20 кВ классты жеке фаза трансформаторларының жүк жоюы 10 кВ классты жеке фаза трансформаторларымен деңгейде; олардың салмақтары да қатынасымен тең. Бос қалу жоюы бойынша 20 кВ 10 кВ-ден төмен. Импеданс бойынша 20 кВ жеке фаза трансформаторы 10 кВ-ден 20% артық.

• 20 кВ жеке фаза трансформаторы қатынасымен экономикалық. Оның бағасы 10 кВ классты жеке фаза трансформаторларымен өте әлсіз болады.

• 20 кВ∥10 кВ жеке фаза екі напрямдас тарату трансформаторы 10 кВ және 20 кВ тарату жүйелерінде қолданылады. 10 кВ жүйесін 20 кВ жүйесіне ауыстыру кезінде, трансформаторды ауыстыру қажет емес; коммутациялық тапшыршын ғана өзгерту қажет. Бұл қатынасымен экономикалық және ыңғайлы әдіс.