Jaké jsou předpisy a operační opatrnosti pro napěťové řízení transformátorů s vytíženým cívkováním?

Přepínání čepů za zatížení je metoda regulace napětí, která umožňuje transformátoru upravovat své výstupní napětí přepínáním čepů během provozu pod zatížením. Elektronické součástky pro přepínání nabízejí výhody jako časté zapnutí/vypnutí, bezvýbojkový provoz a dlouhou životnost, což z nich dělá vhodné komponenty pro použití jako přepínače čepů za zatížení v distribučních transformátorech. Tento článek nejprve popisuje operační pravidla pro transformátory s přepínáním čepů za zatížením, poté vysvětluje jejich metody regulace napětí a nakonec shrnuje klíčová opatření pro operace s přepínáním čepů za zatížením. Pro detailní informace si, prosím, přečtěte následující text.

1.Operační pravidla pro transformátory s přepínáním čepů za zatížením

• Při provozu transformátoru s přepínáním čepů za zatížením nesmí být zahájeno druhé přepínání čepů, dokud není první přepínání úplně dokončeno. Během procesu by měly být pečlivě sledovány změny napětí, proudu a jiných parametrů.

• Každá operace s přepínáním čepů musí být zaznamenána v hlavním deníku přepínání čepů, včetně času operace, polohy čepu a kumulativního počtu operací. Záznamy musí být také udržovány pro všechny události nasazení/odstavení, testy, údržbářské aktivity, defekty a řešení poruch.

• Údržba přepínače čepů za zatížením musí být provedena podle specifikací výrobce. Pokud takové specifikace neexistují, lze použít následující pokyny:

• Vzorky oleje z kompartmentu přepínače čepů by měly být otestovány po 6–12 měsících provozu nebo po 2 000–4 000 přepínacích operacích.

• Pro nově nainstalované přepínače čepů by měl mechanismus přepínání být vytažen a prozkoumán po 1–2 letech provozu nebo po 5 000 operacích. Následující intervaly prohlídek lze stanovit na základě skutečného stavu provozu.

• Izolační olej v kompartmentu přepínače čepů by měl být vyměněn po 5 000–10 000 operacích nebo když se jeho probíjecí napětí sníží pod 25 kV.

• Pro přepínače čepů, které byly dlouhou dobu nevyužívány nebo nebyly pohybovány, by měla být provedena plná cyklická operace mezi nejvyšší a nejnižší polohou čepu, jakmile nastane příležitost pro odpojení elektrické energie.

2.Situace, kdy je přepínání čepů za zatížením zakázáno:

• Když transformátor pracuje za přetížení (s výjimkou speciálních okolností).

• Když spustil lehký plynový relé přepínače čepů za zatížením a vydal alarm.

• Když dielektrická síla izolačního oleje přepínače čepů není kvalifikovaná nebo ukazatel hladiny oleje ukazuje, že olej chybí.

• Když počet přepínání čepů překročil stanovený limit.

• Když dojde k neobvyklé situaci v přepínači čepů.

• Když zatížení překračuje 80 % nominální kapacity, je zakázáno provozovat přepínač čepů za zatížením.

3.Metody regulace napětí pro transformátory s přepínáním čepů za zatížením

3.1 Metoda "Boots-On" modernizace

Metoda "boots-on" zahrnuje otevření neutrálního bodu třífázových vysokonapěťových cívek hlavního transformátoru a vložení sériově spojených regulačních civek z kompenzačního transformátoru. Nízkonapěťová strana hlavního transformátoru je připojena paralelně s cívkou vzrušení kompenzačního transformátoru, aby byla dosažena regulace napětí za zatížením. Tato metoda vychází z principu superpozice napětí: kompenzátor, prostřednictvím přepínače čepů za zatížením, udržuje napětí vysokonapěťové cívky hlavního transformátoru v rámci jeho nominálního rozsahu.

V této konfiguraci kompenzátor snáší pouze napětí neutrálního bodu nebo napětí čepu na úrovni N (např. 2×OU1), což vyžaduje relativně nízkou izolační úroveň. Když neutrální bod transformátoru funguje za pevně uzemlených podmínek, je dostatečná izolační úroveň 35 kV (my navrhujeme a vyrábíme pro 40 kV), i když lze přijmout vyšší úrovně podle specifických provozních požadavků. Tato metoda vyžaduje pouze jeden dodatečný kompenzační transformátor pro neutrální bod, což vede k nízkým nákladům na modernizaci. Přípravy pole pro neutrální vedení lze dokončit během jednoho pracovního dne. Pokud je integrováno s generální revizí hlavního transformátoru, prakticky nepřidává žádné další výpadky.

Tato metoda je vhodná, když fluktuace napětí přesahují rozsah, který je možné dosáhnout pomocí přepínače čepů bez zatížení (bez obvodového přepínače) – tedy i když přepínač čepů bez zatížení je v nejvyšší nebo nejnižší poloze, napětí stále nesplňuje standardy. Naše transformátory s přepínáním čepů za zatížením pro neutrální bod poskytují široký regulační rozsah ±12% U₁ₙ. Použití v kombinaci s původním přepínačem čepů bez zatížení umožňuje flexibilněji posunout efektivní regulační okno nahoru nebo dolů, aby byly splněny skutečné potřeby a zvýšena výstupní kapacita hlavního transformátoru. Požadovaný regulační rozsah lze upravit podle místních podmínek, což z tohoto řešení dělá flexibilní možnost pro transformátory všech napěťových úrovní. Úspěšně jsme modernizovali čtyři hlavní transformátory touto metodou. Nicméně, tato metoda vyžaduje dodatečný prostor pro jeden extra transformátor a mírně složitější primární vedení. Vzhledem k krátké době modernizace a úsporám nákladů zůstává ekonomicky rozumné a logické řešení.

3.2 Metoda "Backpack" modernizace

Metoda "backpack" je ekonomičtější a praktičtější způsob modernizace, pokud rozsah původního přepínače čepů bez zatížení již splňuje místní požadavky na fluktuace napětí. Zahrnuje odpojení vedoucích čepů od původního přepínače čepů bez zatížení, odstranění spínacího přepínače a instalaci mostového nebo lineárního přepínače čepů za zatížením, s převodem původních vedoucích čepů na nový přepínač čepů za zatížením.

Tento upgrade lze dokončit během jednoho hlavního cyklu údržby. Základní práce (jako odstranění víka nádrže nebo vytáhnutí jádra) trvá pouze jeden den a může být synchronizována s běžnými inspekčními pracemi na jádře; nádrž nebo obal jsou současně upraveny. Kritickým problémem je dokončení celého upgradu během jednoho dne bez expozice jádra vlhkosti, protože jakákoli zpoždění by prodloužila dobu výpadku a zvýšila náklady. 

Navíc, protože původní transformátory zřídka obsahují vyhrazené kanály pro vedlejší cesty pro takové upgrady, musí být přijata speciální opatření, aby byla zajištěna správná izolační mezera pro všechny typy transformátorů a zachována snadnost budoucí údržby (tj. zachování původních postupů pro zdvihání krytu/jádra). Provedli jsme rozsáhlý výzkum této metody, vyvinuli specializované zařízení a zavedli komplexní, praktický stavební plán. Do dnešního dne jsme tuto metodu úspěšně implementovali na pěti transformátorech, dosáhli jsme všech očekávaných výsledků – potvrzuje se tak jako ekonomické a jednoduché řešení pro upgrade.

4. Předpoklady pro provádění změn čepu pod napětím

• Změny čepu musí být prováděny krok za krokem s pečlivým sledováním polohy čepu, napětí a proudu. Po každé jednotlivé úpravě počkejte alespoň 1 minutu, než pokračujete k dalšímu kroku.

• Pro jednofázové banky transformátorů nebo třífázové transformátory s fázově oddělenými změnami čepu pod napětím je vyžadováno synchronní elektrické řízení všech tří fází; obecně není povoleno individuální řízení fází.

• Když dvě transformátory s možností změny čepu pod napětím fungují paralelně:

• Změny čepu jsou povoleny pouze tehdy, když proud zatížení je roven nebo nižší než 85 % nominálního proudu transformátoru.

• Neprovádějte dvě po sobě jdoucí změny čepu na jednom transformátoru; dokončete úpravu jednoho transformátoru, než začnete s druhým.

• Po každé změně čepu zkontrolujte napětí a proud, abyste zabránili nesprávnému chování a přetížení.

• Během operací zvyšování napětí upravte nejdříve transformátor s nižším proudem zatížení, následován transformátorem s vyšším proudem zatížení, aby se minimalizovaly okružní proudy. Opačný pořadí platí pro operace snižování napětí.

• Po dokončení ověřte velikost a rozložení proudu mezi oběma paralelně fungujícími transformátory.

• Když transformátor s možností změny čepu pod napětím funguje paralelně s transformátorem bez možnosti změny čepu (bez okruhu), poloha čepu transformátoru s možností změny čepu by měla být co nejvíce blízká polohě čepu transformátoru bez okruhu.

• Maximální počet změn čepu povolený denně je následující:

• 30 krát pro transformátory 35 kV,

• 20 krát pro transformátory 110 kV,

• 10 krát pro transformátory 220 kV.

• Před každou změnou čepu ověřte, že rozdíl mezi systémovým napětím a nominálním napětím čepu splňuje regulační požadavky.

• Každá operace změny čepu musí být pravidelně zaznamenána v deníku operací změny čepu pod napětím, jak je požadováno.