Quali sono le normative e le precauzioni operative per la regolazione della tensione dei trasformatori a variazione di rapporto sotto carico?
Il cambiamento di presa sotto carico è un metodo di regolazione della tensione che consente a un trasformatore di regolare la sua tensione di uscita commutando le posizioni delle prese mentre opera sotto carico. I componenti elettronici di potenza offrono vantaggi come la capacità di accensione e spegnimento frequenti, funzionamento senza scintille e lunga durata, rendendoli adatti per l'uso come cambiatori di presa sotto carico nei trasformatori di distribuzione. Questo articolo introduce prima le norme operative per i trasformatori con cambio di presa sotto carico, poi spiega i metodi di regolazione della tensione e infine evidenzia le precauzioni chiave per le operazioni di cambio di presa sotto carico. Leggete con l'editor per informazioni dettagliate.
1.Norme operative per i trasformatori con cambio di presa sotto carico
Quando si opera un trasformatore con cambio di presa sotto carico, non deve essere iniziato un secondo cambio di presa fino al completamento del primo. Durante il processo, devono essere monitorate da vicino le variazioni di tensione, corrente e altri parametri.
Ogni operazione di cambio di presa deve essere registrata nel libro di bordo dei cambiamenti di presa del trasformatore principale, compresi il tempo dell'operazione, la posizione della presa e il numero cumulativo di operazioni. Devono essere mantenuti anche registri per tutti gli eventi di messa in servizio/cessazione, test, attività di manutenzione, difetti e gestione dei guasti.
La manutenzione del cambiator di presa sotto carico deve seguire le specifiche del produttore. In assenza di tali specifiche, possono essere applicate le seguenti linee guida:
Dopo 6-12 mesi di funzionamento o dopo 2.000-4.000 operazioni di commutazione, dovrebbero essere sottoposti a test campioni di olio dal compartimento del cambiator di presa.
Per i cambiatori di presa appena installati, il meccanismo di commutazione dovrebbe essere estratto per ispezione dopo 1-2 anni di servizio o dopo 5.000 operazioni. Gli intervalli successivi di ispezione possono essere determinati in base alle condizioni operative effettive.
L'olio isolante nel compartimento del cambiator di presa dovrebbe essere sostituito dopo 5.000-10.000 operazioni o quando la tensione di rottura dell'olio scende al di sotto di 25 kV.
Per i cambiatori di presa sotto carico che sono rimasti inutilizzati o immobili per un periodo prolungato, dovrebbe essere eseguito un ciclo completo di operazione tra le posizioni di presa più alta e più bassa ogni volta che si presenta un'opportunità di interruzione dell'alimentazione.
2.Situazioni in cui è proibito il cambio di presa sotto carico:
Quando il trasformatore opera in condizioni di sovraccarico (eccetto in circostanze speciali).
Quando il relè a gas leggero del dispositivo di cambio di presa sotto carico ha azionato l'allarme.
Quando la resistenza dielettrica dell'olio isolante del dispositivo di cambio di presa non è qualificata o l'indicatore del livello dell'olio mostra assenza di olio.
Quando il numero di cambi di presa ha superato il limite specificato.
Quando si verificano anomalie nel dispositivo di cambio di presa.
Quando il carico supera l'80% della capacità nominale, l'operazione del cambiator di presa sotto carico è proibita.
3.Metodi di regolazione della tensione per i trasformatori con cambio di presa sotto carico
3.1 Metodo di riconversione "stivali indossati"
L'approccio "stivali indossati" prevede l'apertura del punto neutro degli avvolgimenti trifase ad alta tensione del trasformatore principale e l'inserimento in serie di avvolgimenti regolatori da un trasformatore compensatore. Il lato a bassa tensione del trasformatore principale è collegato in parallelo all'avvolgimento di eccitazione del trasformatore compensatore per ottenere la regolazione della tensione sotto carico. Questo metodo si basa sul principio di sovrapposizione di tensione: il compensatore, attraverso un cambiator di presa sotto carico, mantiene la tensione dell'avvolgimento ad alta tensione del trasformatore principale entro il suo range nominale.
In questa configurazione, il compensatore sopporta solo la tensione del punto neutro o la tensione della presa N (ad esempio, 2×OU1), richiedendo un livello di isolamento relativamente basso. Quando il punto neutro del trasformatore opera in condizioni di terra solida, un livello di isolamento di 35 kV è sufficiente (progettiamo e produciamo per 40 kV), sebbene possano essere adottati livelli superiori in base a specifiche esigenze operative. Questo metodo richiede solo un ulteriore trasformatore regolatore del punto neutro, risultando in costi di riconversione bassi. Le modifiche sul campo coinvolgenti il cavo del punto neutro possono essere completate in un giorno lavorativo. Se integrato con un grande restauro del trasformatore, non aggiunge praticamente alcun tempo di inattività aggiuntivo.
Questo metodo è adatto quando le fluttuazioni di tensione superano il range raggiungibile dai cambiatori di presa a vuoto (fuori circuito) - cioè, anche quando il cambiator di presa fuori circuito è nella sua posizione più alta o più bassa, la tensione non soddisfa ancora gli standard. I nostri trasformatori con cambio di presa sotto carico del punto neutro forniscono un ampio range di regolazione ±12% U₁ₙ. Quando utilizzato in combinazione con il cambiator di presa fuori circuito originale, la finestra di regolazione effettiva può essere spostata più flessibilmente verso l'alto o verso il basso per soddisfare le esigenze reali e migliorare la capacità di uscita del trasformatore principale. L'intervallo di regolazione richiesto può essere personalizzato in base alle condizioni del sito, rendendo questa soluzione adattabile a trasformatori di tutti i livelli di tensione. Abbiamo retrofittato con successo quattro trasformatori principali utilizzando questo approccio. Tuttavia, questo metodo richiede uno spazio aggiuntivo per un ulteriore trasformatore e una cablatura primaria leggermente più complessa. Nonostante ciò, considerando la breve durata del retrofit e i risparmi sui costi, rimane una soluzione economicamente sostenibile e ragionevole.
3.2 Metodo di riconversione "zaino"
Il metodo "zaino" è un approccio di riconversione più economico e pratico quando il range del cambiator di presa fuori circuito esistente già soddisfa i requisiti locali di fluttuazione della tensione. Prevede la disconnessione dei cavi di presa dall'originale cambiator di presa fuori circuito, la rimozione dell'interruttore e l'installazione di un cambiator di presa sotto carico a ponte o lineare al suo posto, con i cavi di presa originali ridirizzati al nuovo cambiator di presa sotto carico.
Questa retrofit può essere completata all'interno di un ciclo di manutenzione principale. Il lavoro centrale (come la rimozione del coperchio del serbatoio o il sollevamento del nucleo) richiede solo un giorno e può essere sincronizzato con le ispezioni di routine del nucleo; il serbatoio o l'involucro vengono modificati simultaneamente. La sfida critica è completare l'intera retrofit in un giorno senza esporre il nucleo all'umidità, poiché qualsiasi ritardo prolungherebbe l'interruzione del servizio e aumenterebbe i costi.
Inoltre, poiché i trasformatori originali raramente includono canali dedicati per il passaggio dei connettori per tali retrofit, devono essere prese misure speciali per garantire distanze di isolamento appropriate per tutti i tipi di trasformatori e mantenere la facilità di manutenzione futura (cioè preservando le procedure originali di sollevamento del cappuccio/nucleo). Abbiamo condotto ampie ricerche su questo metodo, sviluppato attrezzature specializzate e stabilito un piano di costruzione comprensivo e pratico. Finora, abbiamo implementato con successo questo metodo su cinque trasformatori, ottenendo tutti gli esiti previsti - confermando che si tratta di una soluzione di retrofit economica e semplice.
4. Precauzioni per le operazioni di cambio di posizione sotto carico
I cambiamenti di posizione devono essere eseguiti passo dopo passo, monitorando attentamente la posizione, la tensione e la corrente. Dopo ogni singolo aggiustamento, attendere almeno 1 minuto prima di procedere al passo successivo.
Per gruppi di trasformatori monofase o trasformatori trifase con cambiatori di posizione sotto carico separati per fase, è richiesta un'operazione elettrica trifase sincrona; l'operazione individuale per fase è generalmente vietata.
Quando due trasformatori con cambiatori di posizione sotto carico operano in parallelo:
I cambiamenti di posizione sono permessi solo quando la corrente di carico è al 85% o inferiore della corrente nominale del trasformatore.
Non eseguire due cambiamenti di posizione consecutivi su un singolo trasformatore; completare l'aggiustamento di un trasformatore prima di operare sull'altro.
Dopo ogni cambiamento di posizione, controllare la tensione e la corrente per prevenire malfunzionamenti e sovraccarichi.
Durante le operazioni di aumento di tensione, regolare prima il trasformatore con la corrente di carico inferiore, seguito da quello con la corrente di carico superiore, per minimizzare le correnti circolanti. L'ordine inverso si applica per le operazioni di riduzione di tensione.
Al termine, verificare la magnitudine e la distribuzione della corrente tra i due trasformatori in parallelo.
Quando un trasformatore con cambiatore di posizione sotto carico opera in parallelo con un trasformatore con cambiamento di posizione a vuoto (senza carico), la posizione del cambiatore del trasformatore sotto carico dovrebbe essere mantenuta il più vicino possibile a quella del trasformatore a vuoto.
Il numero massimo di cambiamenti di posizione consentiti al giorno è il seguente:
30 volte per i trasformatori a 35 kV,
20 volte per i trasformatori a 110 kV,
10 volte per i trasformatori a 220 kV.
Prima di ogni cambiamento di posizione, verificare che la differenza tra la tensione del sistema e la tensione nominale della posizione sia conforme ai requisiti normativi.
Ogni operazione di cambiamento di posizione deve essere documentata correttamente nel registro delle operazioni del cambiator di posizione sotto carico come richiesto.
