Technische Lösung zur Optimierung der elektromagnetischen Verträglichkeit von 10kV-Verteiltransformatoren

1. Die Herausforderungen

1.1 Komplexe elektromagnetische Störfelder

• Verschiedene Arten von elektromagnetischen Störungen

In 10kV-Verteilungssystemen erzeugen leistungselektronisches Gerät, Schaltvorgänge, Blitzschläge und andere Faktoren hochfrequente und gepulste elektromagnetische Störungen. Diese Störsignale wirken über Leitung oder Strahlung auf Verteilungstransformatoren ein und beeinträchtigen deren normales Betrieb.

• Risiko des Transformatorschadens

Übermäßige elektromagnetische Störungen können zu inneren Isolierstoffbrüchen und Fehlfunktionen in den Steuerkreisen der Transformatoren führen, was die Betriebsstabilität stark beeinträchtigt. Maßnahmen zur Minderung sind unerlässlich, um eine zuverlässige Transformatorleistung sicherzustellen.

1.2 Hohe elektromagnetische Empfindlichkeit

• Geringe Störfestigkeit intelligenter Module

Moderne 10kV-Verteilungstransformatoren verfügen über intelligente Überwachungs- und Steuermodulen, einschließlich Wicklungstemperaturüberwacher und Lastschalter. Diese elektronischen Geräte zeigen extreme Empfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen.

• Störungen beeinflussen die Transformatorfunktion

Elektromagnetische Störungen an intelligenten Überwachungs-/Steuermodulen können zu ungenauen Überwachungsdaten und Fehlfunktionen der Steuerfunktionen führen, was die Zuverlässigkeit der Transformatoren und die Netzstabilität gefährdet.

1.3 Abschirm- und Erdungsherausforderungen

• Unzureichende Abschirmwirkung

Traditionelle Transformatorabschirmstrukturen und Erdmethoden haben Schwierigkeiten, elektromagnetische Störungen effektiv zu unterdrücken. Konventionelle metallische Gehäuse zeigen eine unzureichende Abschirmleistung gegen hochfrequente EMI.

• Ungünstiges Erdungssystem

Unteroptimierte Erdungssysteme behindern die effektive EMI-Entladung und verschärfen elektromagnetische Verträglichkeitsprobleme. Dies ist entscheidend für die EMV-Konformität von Transformatoren.

1.4 Dilemma der Kostennutzen-Abwägung

• Hochkosten für Premiummaterialien

Während fortschrittliche EMI-Abschirmmaterialien und raffinierte Filtergeräte die EMV-Leistung verbessern, erhöhen sie die Produktkosten signifikant.

• Kostenbeschränkungen behindern den Marktzugang

Kostensteigerungen untergraben die Wettbewerbsfähigkeit und den Markteintritt des Produkts. Eine Balance zwischen Leistungsverbesserung und Kostenkontrolle ist für eine nachhaltige Entwicklung essentiell.

2. Lösung

2.1 Optimierte elektromagnetische Abschirmstruktur

• Doppelschicht-Kompositabschirmung

Ein Design mit doppelter Abschirmung kombiniert hochleitfähiges Kupfer (innere Schicht) und hochpermeables Siliziumstahl (äußere Schicht), um sowohl hoch- als auch niederfrequente EMI effektiv zu unterdrücken.

• Lokale Abschirmung für kritische Komponenten

Spezielle Abschirmbehandlungen für Buchsen, Anschlussblöcke und andere empfindliche Bereiche minimieren die elektromagnetische Leckage und erhöhen die Gesamtabschirmwirkung.

2.2 Verbessertes Erdungssystem

• Unabhängige Erdung mit geringem Impedanz

Ein dediziertes Erdungssystem mit geringem Impedanz integriert mehrpunktige und sternförmige Erdungskonfigurationen, um eine schnelle EMI-Entladung sicherzustellen.

• Unabhängige Erdung für wichtige Komponenten

Optimierte Erdungsleitungen für Transformatorkerne, Gehäuse und elektronische Steuermodulen reduzieren den Erdungswiderstand durch optimierte Elektrodenauswahl und -anordnung.

2.3 EMI-Filterinstallation

• Hochleistung-EMI-Filter

Installieren Sie Hochleistungs-EMI-Filter an den Ein- und Ausgangsterminalen der Transformatoren, wobei frequenzspezifische Filterkomponenten verwendet werden.

• Mehrstufige Filterung zur Unterdrückung von Störungen

Mehrstufige Filterkreise unterdrücken effektiv geführte Störungen und verringern die EMI-Wirkungen auf Transformatoren und angrenzendes Gerät.

2.4 Fortschrittliche Materialauswahl

• EMV-optimierte Materialien

Wählen Sie Materialien mit geringer Permittivität und hoher Isolationsstärke (z.B. Nanokomposit-Isoliermaterialien) für Wicklungen und Isolatoren, um die EMI-Verbreitung zu unterdrücken.

• Zweifache Verbesserung der Materialleistung

Diese Materialien verbessern gleichzeitig die Isolationseigenschaften und die EMI-Unterdrückungsfähigkeiten.

2.5 Intelligente Überwachung & Steuerung

• Echtzeit-Überwachung der elektromagnetischen Umgebung

Ein intelligentes Überwachungssystem verfolgt die elektromagnetischen Parameter und den Betriebsstatus der Transformatoren mithilfe von Sensoren und nutzt Big-Data-Analysen und KI-Algorithmen zur EMI-Prognose und frühzeitigen Warnung.

• Automatische Optimierung der Betriebsparameter

Das intelligente Steuerungssystem passt die Betriebsparameter der Transformatoren dynamisch basierend auf den Überwachungsergebnissen an, um die EMV-Leistung zu optimieren.

3. Realisierte Vorteile

3.1 Verbesserte EMV-Leistung

• Signifikante EMI-Reduktion

Nach der Optimierung weisen 10kV-Verteilungstransformatoren deutlich reduzierte EMI-Emissionswerte auf, die internationalen EMV-Normen entsprechen und die Auswirkungen auf periphere Systeme minimieren.

• Verbesserte Störfestigkeit

Die verbesserte Immunität gewährleistet das stabile Funktionieren der elektronischen Steuermodulen, genaue Überwachungsdaten und verstärkte Netzsicherheit.

3.2 Erhöhte Betriebssicherheit

• EMI-Abschirmung & Erdungsoptimierung

Optimierte Abschirm- und Erdungssysteme mindern die Alterung der Isolation und Fehler, verlängern die Lebensdauer der Transformatoren.

• Intelligentes Überwachungs- & Steuerungssystem

Proaktive Fehlersuche und -behebung durch intelligente Systeme steigern die Betriebssicherheit.

3.3 Reduzierte Wartungskosten

• Verbesserung der EMV-Leistung

Durch verbesserte EMV und Betriebssicherheit sinken die Fehlerrate und die Wartungsausgaben.

• Prädiktive Wartung durch intelligente Überwachung

Frühzeitige Fehlwarnungen verhindern katastrophale Ausfälle und senken die O&M-Kosten weiter.

3.4 Ausgeglichenes Preis-Leistungs-Verhältnis

• Kontrollierte Kostensteigerung

Strategische Material- und Technologieauswahl stellt sicher, dass EMV-Verbesserungen ohne exzessive Kostensteigerung erreicht werden.

• Wettbewerbsfähige Marktposition

Optimierte 10kV-Verteilungstransformatoren bieten eine hervorragende EMV-Leistung und Kosteneffizienz, was ihre Markt konkurrenzfähigkeit stärkt.