Welche Vorschriften und betrieblichen Vorsichtsmaßnahmen gelten für die Spannungsregelung von Ladungsumschalter-Transformator?

Die Spannungsumschaltung unter Last ist eine Regelungsmethode, die es einem Transformator ermöglicht, seine Ausgangsspannung durch das Umschalten der Anzapfpositionen während des Betriebs unter Last zu justieren. Leistungselektronische Schaltkomponenten bieten Vorteile wie häufiges Ein- und Ausschalten, funkenfreien Betrieb und lange Lebensdauer, was sie für den Einsatz als Spannungsumschalter in Verteilungstransformatoren geeignet macht. Dieser Artikel führt zunächst die Betriebsvorschriften für Transformatoren mit Spannungsumschaltung unter Last ein, erklärt dann ihre Spannungsregelungsmethoden und skizziert schließlich wichtige Vorsichtsmaßnahmen für die Umschaltoperationen. Lesen Sie weiter, um detaillierte Informationen zu erhalten.

1. Betriebsvorschriften für Transformatoren mit Spannungsumschaltung unter Last

• Bei der Bedienung eines Transformers mit Spannungsumschaltung unter Last darf keine zweite Umschaltung eingeleitet werden, bevor die erste Umschaltung vollständig abgeschlossen ist. Während des Prozesses sollten Veränderungen von Spannung, Strom und anderen Parametern sorgfältig überwacht werden.

• Jede Umschaltoperation muss im Haupttransformer-Umschaltbuch dokumentiert werden, einschließlich der Umschalzeit, der Zapfposition und der kumulativen Anzahl der Operationen. Auch alle Inbetriebnahme/Stilllegungsvorgänge, Tests, Wartungsarbeiten, Mängel und Störungsbehebungen müssen dokumentiert werden.

• Die Wartung des Spannungsumschalters unter Last soll den Herstellerangaben folgen. Fehlen solche Angaben, können die folgenden Richtlinien angewendet werden:

• Ölproben aus dem Umschalterfach sollten nach 6–12 Monaten Betrieb oder nach 2.000–4.000 Umschaltungen geprüft werden.

• Für neu installierte Umschalter sollte die Schaltmechanik nach 1–2 Jahren Betrieb oder nach 5.000 Umschaltungen ausgehoben und überprüft werden. Die darauffolgenden Inspektionsintervalle können aufgrund der tatsächlichen Betriebsbedingungen bestimmt werden.

• Das Isolieröl im Umschalterfach sollte nach 5.000–10.000 Umschaltungen oder wenn die Durchbruchspannung des Öls unter 25 kV fällt, ersetzt werden.

• Für Spannungsumschalter, die über einen längeren Zeitraum unbenutzt oder unbewegt waren, sollte bei jeder Gelegenheit einer Stromausfallzeit ein vollständiger Zyklus zwischen der höchsten und niedrigsten Zapfposition durchgeführt werden.

2. Situationen, in denen die Spannungsumschaltung unter Last verboten ist:

• Wenn der Transformer unter Überlastbedingungen betrieben wird (außer in besonderen Fällen).

• Wenn der Lichtgasrelais des Spannungsumschalters ausgelöst hat und eine Warnmeldung ausgibt.

• Wenn die Isolations öl-Durchbruchspannung des Umschalters nicht qualifiziert ist oder der Ölstandanzeiger kein Öl anzeigt.

• Wenn die Anzahl der Umschaltungen das vorgegebene Limit überschritten hat.

• Wenn Abnormitäten im Umschalter auftreten.

• Wenn die Last mehr als 80 % der Nennleistung übersteigt, ist die Betätigung des Spannungsumschalters unter Last verboten.

3. Spannungsregelungsmethoden für Transformatoren mit Spannungsumschaltung unter Last

3.1 "Boots-On" Retrofit-Methode

Der "boots-on"-Ansatz beinhaltet das Öffnen des Neutralpunkts der Hochspannungsdreiphasenwindungen des Hauptschalters und das Einfügen von Reihenschaltungsregelwindungen aus einem Kompensations变压器的中性点调压器仅承受中性点电压或N级抽头电压（例如2×OU1），因此所需的绝缘水平相对较低。当变压器中性点在实心接地条件下运行时，35 kV的绝缘水平就足够了（我们设计和制造的是40 kV），但根据具体运行要求可以采用更高的水平。这种方法只需要一个额外的中性点调压器，改造成本低。现场对中性点引线的修改可以在一个工作日内完成。如果与主变压器大修结合进行，几乎不会增加额外的停机时间。 这种方法适用于电压波动超出无载（断电）分接开关可调节范围的情况——即使无载分接开关处于最高或最低位置，电压仍然无法达到标准。我们的中性点有载调压变压器提供±12% U₁ₙ的宽调节范围。与原有的无载分接开关结合使用时，可以更灵活地向上或向下移动有效调节窗口，以满足实际需求并增强主变压器的输出容量。所需的调节范围可以根据现场条件进行定制，使该解决方案适用于各种电压等级的变压器。我们已经成功地使用这种方法改造了四台主变压器。然而，这种方法确实需要为一个额外的变压器留出空间，并且一次接线稍微复杂一些。尽管如此，考虑到改造时间短和节省成本，它仍然是一个经济合理且可行的解决方案。

3.2 "Backpack" Retrofit-Methode

Die "backpack"-Methode ist ein wirtschaftlicherer und praktischerer Retrofit-Ansatz, wenn der vorhandene Spannungsumschalter ohne Last den lokalen Spannungsschwankungen bereits genügt. Dabei werden die Zappverbindungen vom ursprünglichen Spannungsumschalter ohne Last getrennt, der Schalter entfernt und an seiner Stelle ein Brücken- oder Linear-Spannungsumschalter unter Last installiert, wobei die ursprünglichen Zappverbindungen an den neuen Spannungsumschalter unter Last umgeleitet werden.

Diese Modernisierung kann innerhalb eines Hauptwartungszyklus abgeschlossen werden. Kernarbeiten (wie das Entfernen des Behälterdeckels oder das Heben des Kernes) dauern nur einen Tag und können mit routinemäßigen Kerninspektionen synchronisiert werden; der Tank oder der Gehäuse wird gleichzeitig modifiziert. Die entscheidende Herausforderung besteht darin, die gesamte Modernisierung an einem Tag ohne Feuchtigkeitskontakt zum Kern abzuschließen, da jede Verlängerung die Ausfallzeit verlängern und die Kosten erhöhen würde. 

Darüber hinaus enthalten ursprüngliche Transformatoren selten dedizierte Leitungswege für solche Modernisierungen, sodass besondere Maßnahmen ergriffen werden müssen, um eine angemessene Isolationsabstände für alle Transformatortypen zu gewährleisten und den Wartungskomfort in Zukunft beizubehalten (d.h., die ursprünglichen Kaputzen- und Kernhebeprozesse zu bewahren). Wir haben diese Methode ausführlich untersucht, spezielle Ausrüstung entwickelt und einen umfassenden, praktischen Bauplan erstellt. Bislang haben wir diese Methode bei fünf Transformator erfolgreich implementiert und alle erwarteten Ergebnisse erreicht - was sie als wirtschaftliche und einfache Modernisierungslösung bestätigt.

4. Vorsichtsmaßnahmen für Betriebszustände mit Laständerungen

• Laständerungen müssen schrittweise durchgeführt werden, wobei die Position, Spannung und Stromstärke eng überwacht werden müssen. Nach jeder einzelnen Einstellung muss mindestens eine Minute gewartet werden, bevor mit dem nächsten Schritt fortgefahren wird.

• Für Einphasen-Transformatorverbünde oder Dreiphasen-Transformatoren mit phasengeregelten Laständern ist eine synchronisierte dreiphasige elektrische Steuerung erforderlich; die individuelle Phasensteuerung ist in der Regel nicht zulässig.

• Wenn zwei Transformatoren mit Laständern parallel betrieben werden:

• Laständerungen sind nur zulässig, wenn der Laststrom auf 85 % oder weniger des Nennstroms des Transformators liegt.

• Zwei aufeinanderfolgende Laständerungen am gleichen Transformator dürfen nicht durchgeführt werden; vor dem Betrieb des anderen Transformators muss die Einstellung eines Transformators abgeschlossen sein.

• Nach jeder Laständerung muss die Spannung und der Strom überprüft werden, um Fehlfunktionen und Überlastungen zu vermeiden.

• Bei Spannungssteigerungen sollte zunächst der Transformator mit dem geringeren Laststrom eingestellt und dann der mit dem höheren Laststrom, um die Zirkulationsströme zu minimieren. Bei Spannungsreduzierungen gilt die umgekehrte Reihenfolge.

• Nach Abschluss der Arbeiten muss die Stromstärke und -verteilung zwischen den beiden parallelen Transformatoren überprüft werden.

• Wenn ein Transformator mit Laständern parallel zu einem Transformator ohne Laständerung (off-circuit) betrieben wird, sollte die Stufe des Transformators mit Laständern so nah wie möglich an der Stufe des off-circuit-Transformators gehalten werden.

• Die maximale Anzahl der zulässigen Laständerungen pro Tag ist wie folgt:

• 30-mal für 35 kV-Transformatoren,

• 20-mal für 110 kV-Transformatoren,

• 10-mal für 220 kV-Transformatoren.

• Vor jeder Laständerung muss überprüft werden, ob die Differenz zwischen Systemspannung und der Nennspannung der Stufe den regulatorischen Anforderungen entspricht.

• Jede Laständerung muss ordnungsgemäß im Logbuch für Laständerungen dokumentiert werden.