Операционные проблемы трансформатора
Даже при использовании лучших технических практик могут возникнуть аномальные ситуации, которые могут привести к повреждению силового трансформатора и другого оборудования и поставить под угрозу непрерывность доставки качественной энергии из утилиты.
3 Общие трансформаторные явления, которые должны волноваться инженерами подстанции (на фото: силовой трансформатор 200 МВА 231/121 / 10, 5 кВ в Румынии, кредит: ELECTROPUTERE)
Итак, скажем, слово о трех трансформаторных явлениях, которые должны знать каждый инженер подстанции:
- Феррорезонанс
- Обогрев резервуара
- Полярность и угловое смещение
- Однофазная полярность
- Трехфазное угловое смещение
1. Феррорезонанс
Феррорезонанс - явление перенапряжения, которое возникает, когда зарядный ток для длинного подземного кабеля или другого емкостного реактивного сопротивления насыщает сердечник трансформатора.
Такой резонанс может привести к увеличению напряжений до пяти раз по сравнению с номинальным напряжением системы, повреждением разрядников молнии и другого оборудования и, возможно, даже самого трансформатора.
Когда происходит феррорезонанс, трансформатор, вероятно, произведет громкие визги и стоны, а шум сравним с звуком стальной кровли, тянущейся через бетонную поверхность.
Типичная ситуация с феррорезонансом показана на рисунке 1 и состоит из длинных подземных кабелей, питающих трансформатор с дельта-подключенным первичным.
Рисунок 1 - Типичная ситуация с феррорезонансом
Трансформатор выгружен или очень легко загружен, а включение или сбой для цепи работает по одной фазе за раз.
Феррорезонанс может возникать при включении трансформатора при закрытии первого переключателя, или это может произойти, если один или несколько дистанционных предохранителей открыты, а нагрузка очень светлая.
Феррорезонанс чаще встречается в системах с более высоким первичным напряжением и наблюдается даже при отсутствии кабеля. Все факторы, влияющие на соединение - дельта или зые, длина кабеля, напряжение, нагрузка, однофазное переключение - должны рассматриваться вместе.
Попытки установить точные пределы для предотвращения этого явления были разочаровывающими.
Вернуться к содержанию ↑
2. Нагрев резервуара
Другим явлением, которое может иметь место для трехфазных трансформаторов из-за общей структуры сердечника между фазами, является нагрев резервуара.
Трансформаторы с широкоугольным соединением, которые построены на четырехногих или пятиногих ядрах, скорее всего, насыщают обратные ноги, когда напряжение нулевой последовательности превышает примерно 33% от нормального напряжения от линии к нейтрали.
Это может произойти, например, если две фазы воздушной линии обертываются вместе и включаются одной электрической фазой. Когда возвратные ноги насыщены, магнитный поток затем вытесняется из сердечника и находит обратный путь через стенки резервуара.
Вихревые токи, создаваемые магнитным потоком в стале ферромагнитной цистерне, будут производить колоссальное локализованное нагревание, изредка сжигая цистерну и кипящую нефть внутри.
Для большинства коммунальных предприятий вероятность этого происшествия настолько низка, что экономически нецелесообразно предпринимать шаги по его предотвращению, кроме как урезать деревья. Несколько, с более высоким уровнем озабоченности, покупают только триплексные трансформаторы, имеющие три отдельных узла катушки катушки в одном резервуаре.
Оценка температуры бака на силовом трансформаторе
На трехфазном трансформаторном блоке 280 МВА измерения температуры резервуара были сделаны во время теста на тепловой режим. Ток фазы на стороне LV составлял 5, 2 кА. Трансформаторный резервуар во время теста теплового режима показан на рисунке 2 ниже.
Рисунок 2 - Трансформаторный резервуар
Моделировались как обмотки, так и LV, а также все материальные свойства в расчетах. Включение проводов в трансформаторной модели делает модель очень требовательной по мере увеличения количества элементов и увеличения вычислительного времени.
Танк был смоделирован без дополнительных деталей, что сделало результаты расчетов не полностью точными, но сопоставимыми с реальным трансформатором.
На рисунке 3 показаны измеренные температуры ИК-камеры в испытательном отсеке и сравниваются с расчетами. Распределение температуры очень хорошо подходит для измерений.
Точки доступа к резервуару были расположены правильно. Расчетное значение горячей точки составляло 102 ° C при измерении 103 ° C.
Рисунок 3 - Сравнение температурных измерений и расчета (в ° C) на трехфазном трансформаторе
Вернуться к содержанию ↑
3. Полярность и угловое смещение
Фазовое соотношение напряжений однофазного трансформатора описывается как «полярность». Термин фазирования напряжения на трехфазных трансформаторах - это «угловое смещение».
3.1 Однофазная полярность
Полярность трансформатора может быть либо аддитивной, либо субтрактивной. Эти термины описывают напряжение, которое может появляться на соседних клеммах, если остальные клеммы соединены вместе.
Происхождение концепции полярности является неясным, но, по-видимому, первые трансформаторы с более низкими первичными напряжениями и меньшими размерами кВА были сначала построены с добавочной полярностью. Когда диапазон КВА и напряжений был расширен, было принято решение переключиться на субтрактивную полярность, чтобы напряжения между смежными втулками никогда не могли быть выше, чем уже имеющееся первичное напряжение.
Таким образом, трансформаторы, построенные по стандартам ANSI, сегодня являются аддитивными, если напряжение составляет 8 660 или ниже, а кВА - 200 или менее. В противном случае они являются субтрактивными. Эта дифференциация - это строго феномен в США.
Распределительные трансформаторы, построенные по канадским стандартам, являются аддитивными, а те, которые построены по мексиканским стандартам, являются субтрактивными. Хотя техническое определение полярности связано с относительным положением первичных и вторичных втулок, положение первичных втулок всегда одинаково в соответствии со стандартами.
Рисунок 4 - Однофазная полярность
Поэтому, обращаясь к вторичным втулкам аддитивного трансформатора, втулка X 1 расположена справа (от X 3), тогда как для субтрактивного трансформатора X 1 находится дальше всего слева. Чтобы усложнить это определение, однофазный смонтированный трансформатор, построенный по стандарту ANSI типа 2, всегда будет иметь промежуточную втулку X 2 в нижней правой части низковольтного наклонного рисунка.
Полярность не имеет ничего общего с внутренней конструкцией обмоток трансформатора, но только с прокладкой ведет к втулкам.
Полярность приобретает значение только при параллельном или банкротстве трансформаторов. Однофазная полярность показана на рисунке 4.
Вернуться к содержанию ↑
3.2 Трехфазное угловое смещение
Фазовое отношение напряжения между вставками H 1 и X 1 на трехфазном распределительном трансформаторе называется угловым смещением. Стандарты ANSI требуют, чтобы трансформаторы wye-wye и delta-delta имели смещение 0 °.
Рисунок 5 - Трехфазное угловое смещение
Трансформаторы Wye-delta и delta-wye будут иметь X 1, отставая от H 1 на 30 °. Эта разница в угловом смещении означает, что необходимо соблюдать осторожность, когда трехфазные трансформаторы параллельны для обслуживания больших нагрузок.
Иногда разность фаз используется для преимущества, например, при подаче питания на 12-импульсные выпрямители или другие специализированные нагрузки. Европейские стандарты допускают широкое разнообразие перемещений, наиболее распространенным из которых является Dy11.
Это обозначение IEC интерпретируется как вторичный вторичный сигнал Delta, при этом X 1 отстает от H 1 на 11 × 30 ° = 330 ° или на 30 °.
Угловое смещение Dy11 отличается от углового смещения ANSI на 60 °. Трехфазное угловое смещение показано на рисунке 5 выше.
Вернуться к содержанию ↑
Рекомендации //
- Руководство по электротехнике Леонарда Л. Григсби (Покупка твердой обложки из Амазонки)
- Прогнозирование локального повышения температуры в баке силового трансформатора компанией FIT Робертом Ситарой, Иваном Шулка и Жарко Яничем (4-й Международный коллоквиум «Трансформаторные исследования и управление активами»)