Diskusija par Zemās Nulles Sekas Impedance Apgabaldņu Transformatoru Dizainu
Ar strāvas sistēmas mēroga paplašināšanās un pilsētu tīklu kabēlēšanas procesa dēļ 6kV/10kV/35kV tīklu kapacitīvā strāva ir būtiski pieaugusi (parasti pārsniedzot 10A). Šāda sprieguma līmeņa tīkli lielākoties izmanto neizolētu nulles vadišanu, un galveno transformatoru sadales sprieguma puse parasti ir delta savienojumā, kas nepiedāvā dabisku nulles punktu. Tāpēc zemes defektos loka nevar uzticami iznīcināt, nepieciešams ieviest nulles transformatorus. Z veida nulles transformatori ir kļuvuši par standarta risinājumu, ņemot vērā to mazos nulles sekvences impedanci, bet dažas sistēmas prasa vēl mazāku nulles sekvences impedanci. Jo mazāks ir impendances vērtība, jo lielāka ir atšķirība, kas prasa mērķtiecīgus pasākumus mazas nulles sekvences impedancijas nulles transformatoru dizainā.
1. Nulles sekvences impedancijas aprēķina metode Z veida nulles transformatoram
1.1 Topoloģiskā struktūra
Z veida nulles transformatora augstsprieguma vija izmanto zigzag savienojumu. Katra fāzes vija ir sadalīta uz augšējo un apakšējo pusviu (kā redzams attēlā 1), kas atbilstoši apvij divas dažādas dzelzs šķidruma kolonnas. Viens fāzes pusviju savieno sērijā ar pretēju polāritāti, veidojot īpašu magnēto un elektrisko savienojumu struktūru.
Nulles sekvences impedanci aprēķina kā parādīts vienādojumā (1).
Formulā X0 ir nulles sekvences impedancija, W ir vienas vijas griezienu skaits (t.i., pusvija), ΣaR ir ekvivalentais cirkulāris magnetiskais laukums, ρ ir Lorenca koeficients, un H ir vijas indukcijas augstums.
2 Nulles sekvences impedancijas atšķirības analīze
Saskaņā ar IEC 60076 - 1 standartu, nulles sekvences impedancijas atšķirība nulles transformatoram tiek uzskatīta par kvalificētu, ja tā atrodas robežās ±10%. Analizējot simtiem nulles transformatoru (iekļaujot naftas iekristus un sūkus) testa rezultātus, ko ražoja uzņēmums pēdējos gados, salīdzinot faktiski mērītās un projektētās nulles sekvences impedancijas atšķirības, šīs atšķirības var aptuveni sadalīt trīs kategorijās:
Atšķirīgas lietotāju prasības nulles sekvences impedancē rada dažādus nulles transformatoru veidus. No tiem vislielāko proporciju veido 35kV klase, nākamā ir 10kV klase. Parasti 35kV klases nulles transformatoriem nulles sekvences impedancija tiek prasīta ≤ 120Ω; 10kV klasei parasti tiek prasīts ≤ 15Ω. Daži lietotāji prasības ir mazākas, bet daži neprasa konkrētas vērtības.
3 Dati analīze
Visaptveroši apsvētot vairāku nulles transformatoru testa rezultātus, lielas nulles sekvences impedancijas atšķirības pamatā ir lietotāja prasība, kas pārāk daudz atšķiras no parastajām impedancijas vērtībām. Skaistākas un mazākas vērtības radīs lielas problēmas ražošanai un izgatavošanai. No formulā (1) redzams, ka nulles sekvences impedancija ir kvadrāta attiecībā ar griezienu skaitu, kas ir galvenais faktors, kas ietekmē nulles sekvences impedanciju: jo vairāk griezieni, jo vairāk drātes izmantošana; jo mazāk griezieni, jo vairāk dzelzs šķidruma izmantošana. Gan pārāk liela, gan pārāk maza nulles sekvences impedancija būtiski palielinās ražošanas izmaksas.
3.1 Gadījuma analīze
Analizēsim divus mazu jaudas 10kV nulles transformatoru partiju piemērus:
Salīdzinājumā ar naftas iekrustu, sūkas atšķirība ir mazāka. Tāpēc, kad disainējot ļoti mazo nulles sekvences impedanciju, griezienu skaits ir mazs, vijas rādiālais izmērs ir mazs, un augstums ir salīdzinoši liels, tāpēc nulles sekvences vērtība ir grūti kontrolējama. Kad pamatvērtība ir maza, izmēru neprecīzā kontrolē viegli rada atšķirību palielināšanos; bet sūkas vija ir formēta ar smēdeklā, un ārējie izmēri ir vieglāk kontrolējami ar palīdzību formes, tāpēc atšķirība ir salīdzinoši mazāka.
Faktiskie ražošanas dati parāda, ka esošā aprēķina metode nav piemērota nulles transformatoriem ar zemu nulles sekvences impedanciju. Apvienojot iepriekšējo produktu statistiku, iespējams, ka jāievada labojuma koeficients, un dažādas nulles sekvences vērtības atbilst dažādiem labojuma koeficientiem: kā nulles sekvences vērtība palielinās, koeficients samazinās nenelineāri; kad nulles sekvences vērtība sasniedz aptuveni 10Ω, koeficients tuvojas 1.0; pēc tam, kad pārsniedz 10Ω, ražošanas procesa nelielās atšķirības liek koeficientam nemainīties (ir reti gadījumi, kad tas ir mazāks par 1.0, un kopējā atšķirība ir zema), un izteiksmes forma ir aptuveni inversā funkcija pirmajā kvadrantā (sk. Attēls 2).
Jāatzīmē, ka šī analīze attiecas tikai uz 10kV produktiem. Augstākiem par 10kV produktiem, tā kā nav tik stingras prasības par zemu nulles sekvences impedanciju, līdz šim nav novērotas pārāk lielas nulles sekvences impedancijas atšķirības.
4 Risinājumi
Lai risinātu problēmu ar pārāk lielu mērīto nulles sekvences impedanciju nulles transformatoros ar zemu nulles sekvences impedanciju, balstoties uz datu apkopošanu un analīzi, tiek piedāvāti šādi optimizācijas pasākumi:
4.1 Disaina optimizācijas stratēģija
Ja lietotāji prasa ļoti mazu nulles sekvences impedancijas vērtību, vijas izmēru precizitāte ir grūti nodrošināma, viegli palielinot mērījuma atšķirības. Produktiem ar prasīto nulles sekvences impedanciju <5Ω jāreservē 2-5 reizes lielāks dizaina rezerves apjoms. Jo mazāka ir impedancijas vērtība, jo lielāks rezerves apjoms ir nepieciešams, lai nodrošinātu, ka mērītās vērtības atbilst prasībām.
4.2 Ražošanas kontroles punkti
Ražošanas process spēlē lēmīgu lomu produktu veiktspējas precizitātes nodrošināšanā:
4.3 Tehniskās vienošanās ieteikumi
5 Sekas
Nulles transformatoriem ar zemu nulles sekvences impedanciju starp parastajām formulām aprēķinātajām vērtībām un faktiskajiem mērījumiem pastāv būtiskas atšķirības. Ieteikts novērtēt ražošanas iespējamību pasūtīšanas stadijā, ieviest labojuma koeficientus disainā un rezervēt pietiekamu ražošanas rezerves apjomu, lai uzlabotu produktu saskaņotību un piegādes uzticamību.
