Rozwiązanie techniczne optymalizacji zgodności elektromagnetycznej produktów transformatorów rozdzielczych 10kV

1. Wyzwania

1.1 Złożone źródła zakłóceń elektromagnetycznych

• Różnorodne rodzaje zakłóceń elektromagnetycznych

W systemach dystrybucji 10kV, sprzęt elektroniczny, operacje przełączania, uderzenia piorunów i inne czynniki generują wysokoczęstotliwościowe i impulsowe zakłócenia elektromagnetyczne. Te sygnały zakłócające działają na transformatory dystrybucyjne poprzez przewodzenie lub promieniowanie, narażając je na nieprawidłowe działanie.

• Ryzyko uszkodzenia transformatora

Zbyt duże zakłócenia elektromagnetyczne mogą prowadzić do wewnętrznych rozładowań izolacji i błędów w obwodach sterujących w transformatorach, poważnie wpływając na stabilność działania. Konieczne są środki zmniejszające te zakłócenia, aby zapewnić niezawodną pracę transformatora.

1.2 Wysoka wrażliwość elektromagnetyczna

• Słaba odporność inteligentnych modułów na zakłócenia

Nowoczesne transformatory dystrybucyjne 10kV zawierają inteligentne moduły monitorowania i sterowania, w tym monitory temperatury cewek i zmienniki tapów pod obciążeniem. Te urządzenia elektroniczne wykazują ekstremalną wrażliwość na zakłócenia elektromagnetyczne.

• Zakłócenia wpływają na działanie transformatora

Zakłócenia elektromagnetyczne na inteligentnych modułach monitorowania/sterowania mogą prowadzić do nieprecyzyjnych danych monitoringu i awarii funkcji sterujących, zagrożając niezawodnością transformatora i stabilnością sieci.

1.3 Wyzwania związane z ekranowaniem i uziemianiem

• Niewystarczająca skuteczność ekranowania

Tradycyjne struktury ekranowania transformatorów i metody uziemiania mają trudności z efektywnym tłumieniem zakłóceń elektromagnetycznych. Konwencjonalne obudowy metalowe wykazują niewystarczającą skuteczność ekranowania wobec wysokoczęstotliwościowych zakłóceń EMI.

• Niedoskonały system uziemiania

Niedoskonałe systemy uziemiania utrudniają efektywne odprowadzanie zakłóceń EMI, pogarszając problemy z elektromagnetyczną kompatybilnością (EMC). Rozwiązanie tego problemu jest kluczowe dla spełnienia wymogów EMC dla transformatorów.

1.4 Dylemat kosztu-wydajności

• Wysokie koszty materiałów premium

Chociaż zaawansowane materiały do ekranowania EMI i skomplikowane filtry zwiększają wydajność EMC, znacząco podnoszą one koszty produktu.

• Ograniczenia kosztowe utrudniają penetrację rynku

Zwiększenie kosztów osłabia konkurencyjność produktu i jego przyjęcie na rynku. Balansowanie między wzrostem wydajności a kontrolą kosztów jest niezbędne dla zrównoważonego rozwoju.

2. Rozwiązanie

2.1 Optymalizacja struktury ekranowania elektromagnetycznego

• Dwukomponentowe ekranowanie złożone

Projekt dwukomponentowego ekranowania łączy wysokoprzewodzącą miedź (warstwa wewnętrzna) i wysokopermeabilny silikon (warstwa zewnętrzna), efektywnie tłumiąc zarówno wysokoczęstotliwościowe, jak i niskoczęstotliwościowe zakłócenia EMI.

• Lokalne ekranowanie kluczowych elementów

Specjalne traktowanie ekranujące dla kolców, bloków końcówek i innych podatnych obszarów minimalizuje przecieki elektromagnetyczne i zwiększa ogólną skuteczność ekranowania.

2.2 Wzmocniony system uziemiania

• Samodzielny system uziemiania o niskiej impedancji

Dedykowany system uziemiania o niskiej impedancji integruje wielopunktowe i gwiazdowe konfiguracje uziemiania, zapewniając szybkie odprowadzanie zakłóceń EMI.

• Samodzielne uziemianie kluczowych elementów

Optymalizacja przewodów uziemiających dla rdzeni transformatorów, obudów i modułów elektronicznych sterujących redukuje opór uziemienia poprzez wybor optymalnych elektrod i ich układu.

2.3 Instalacja filtrów EMI

• Wysokoefektywne filtry EMI

Instalacja wysokowydajnych filtrów EMI na wejściu/wyjściu transformatora, wykorzystując komponenty filtrowe specyficzne dla częstotliwości.

• Wielostopniowe filtry do tłumienia zakłóceń

Wielostopniowe obwody filtrowe efektywnie redukują przewodzone zakłócenia, zmniejszając wpływy EMI na transformatory i sąsiednie urządzenia.

2.4 Zaawansowany wybór materiałów

• Materiały zoptymalizowane pod kątem EMC

Wybór materiałów o niskiej przenikalności i wysokiej wytrzymałości izolacyjnej (np. nanokompozytowe materiały izolacyjne) dla cewek i izolatorów, aby stłumić propagację EMI.

• Podbicie wydajności materiałów

Te materiały jednocześnie zwiększają właściwości izolacyjne i zdolność do tłumienia EMI.

2.5 Inteligentne monitorowanie i sterowanie

• Monitorowanie środowiska elektromagnetycznego w czasie rzeczywistym

System inteligentnego monitorowania śledzi parametry elektromagnetyczne i stan działania transformatora za pomocą czujników, wykorzystując analizę big data i algorytmy AI do prognozowania i wczesnego ostrzegania o EMI.

• Automatyczna optymalizacja parametrów pracy

System inteligentnego sterowania dynamicznie dostosowuje parametry pracy transformatora na podstawie wyników monitorowania, aby zoptymalizować wydajność EMC.

3. Uzyskane korzyści

3.1 Poprawiona wydajność EMC

• Znaczne zmniejszenie EMI

Po optymalizacji, transformatory dystrybucyjne 10kV wykazują znacznie niższe poziomy emisji EMI, zgodne z międzynarodowymi standardami EMC, co minimalizuje wpływ na systemy okoliczne.

• Poprawiona odporność na zakłócenia

Zwiększona odporność zapewnia stabilne działanie modułów sterowania elektronicznego, dokładne dane monitorowania i wzmocnione bezpieczeństwo sieci.

3.2 Zwiększona niezawodność działania

• Optymalizacja ekranowania i uziemiania EMI

Optymalizacja systemów ekranowania i uziemiania zmniejsza starzenie się izolacji i awarie, przedłużając żywotność transformatora.

• System inteligentnego monitorowania i sterowania

Proaktywne wykrywanie i interwencja przy użyciu inteligentnych systemów podnoszą niezawodność działania.

3.3 Zmniejszone koszty konserwacji

• Poprawa wydajności EMC

Poprawa EMC i niezawodności działania obniża wskaźnik awarii i koszty konserwacji.

• Przewidywana konserwacja dzięki inteligentnemu monitorowaniu

Wczesne ostrzegania o awariach zapobiegają katastroficznym uszkodzeniom, dalszo obniżając koszty O&M.

3.4 Zrównoważone proporcje koszt-wydajność

• Kontrola wzrostu kosztów

Strategiczny wybór materiałów i technologii zapewnia poprawę EMC bez nadmiernego wzrostu kosztów.

• Konkurencyjne pozycjonowanie na rynku

Optymalizacja transformatorów dystrybucyjnych 10kV zapewnia lepszą wydajność EMC i kosztowo-efektywność, wzmocniając konkurencyjność na rynku.