Обясняване на превключватели за отклонения на трансформатори: OLTC срещу извънверижни и как да определите правилния обхват на отклонения

Обясняване на превключватели за отклонения на трансформатори: OLTC срещу извънверижни и как да определите правилния обхват на отклонения

Миналия март един мениджър по поддръжката в кланица за птици в южна Виетнам ни изпрати снимка на табелка с информация за тап-трансформатор. На уреда беше указано ±2 × 2,5 % . Неговият входящ фидер работеше при 96 % от номиналната стойност сутрин и при 104 % към средата на следобеда, а два стартера за компресори бяха заменени дваж през тази година. Въпросът му беше напълно основателен: дали трансформаторът може просто да се пренастрои чрез тапове, за да се оправи проблемът? Честният отговор отне около четири минути. Този уред имаше тап-превключвател извън веригата с пет положения, обхващащи 10 % от намотката, а пренастройването му изискваше планирана спирка, екип за работа с масло и ново изследване на натоварването — всичко това само за да се постигне повишаване с 2,5 %, което фидерът щеше да компенсира отново за по-малко от седмица.

Точно този разговор е причината, поради която продължаваме да пишем за този един компонент. тап-превключвателят на трансформатора е най-малко привлекателната част на уреда и е тази, която най-често определя дали един проект ще завърши с проблем с напрежението, с проблем с поддръжката или с и двете.

 

Какво всъщност прави тап-превключвателят на трансформатора

Aтап-превключвателят на трансформатора не създава напрежение. Той променя броя на активните навивки в намотка, а съотношението на навивките извършва останалото. При повечето разпределителни и силови трансформатори отклоненията са разположени върху високоволтовата намотка, защото токът там е по-нисък и отклонителните проводници се по-лесно подреждат около магнитното ядро.

Това е частта, която повечето покупатели пропускат: отклоненията се броят по брой навивки, а не по волтове. Ако се добавят високоволтови навивки, волтовете на навивка в ядрото намаляват, поради което намаляват плътността на магнитния поток и загубите при празен ход — но вторичното напрежение също намалява. Ако се премахнат високоволтови навивки, вторичното напрежение расте, както и плътността на магнитния поток, загубите при празен ход и температурата на ядрото. Диапазон на стъпките е компромис, а не безплатна функция.

Стъпката на регулиране прави този компромис видим. Разпределителна единица обикновено се доставя с ±2 × 2,5 % при тип с изключване от мрежата — пет положения, общо 10 %. променял на тегло при работа трансформатори за пренос, работещи с ±8 × 1,25 % или ±10 % в 16 стъпки , което дава на контролера достатъчна разрешаваща способност да следва дневната крива на натоварване, без да я надвишава.

 

OLTC срещу външно монтиран превключвател за стъпки: изборът, който определя вашите разходи за поддръжка

Един превключвател за напрежение без товар — също наричан превключвател за стъпки при изключено напрежение (DETC) — може да се превключва само когато трансформаторът е изолиран. В него няма прекъсване на тока, така че липсват контакти за гасене на дъга, двигател за задвижване и проблем с замърсяване на маслото. При разпределителен трансформатор той се използва два или три пъти през целия му експлоатационен живот: при пускане в експлоатация, когато електроснабдителната компания преорганизира фидера, и когато единицата бъде извадена от употреба.

Един променял на тегло при работа (OLTC) прави обратното. Той променя стъпките, докато единицата е под товар, което означава, че превключващият ключ за разклонение трябва да прекъсне тока и да загаси дъга при всяко превключване. Тази дъга се образува в маслото и оставя въглеродни отлагания; износването на контактите, деградацията на маслото и поддръжката на двигателното задвижване са пряко следствие от това единствено проектно решение.

	Превключвател за стъпки при изключено напрежение (DETC)	Превключвател за стъпки под товар (OLTC)
Операция	Само при изключено напрежение	Под товар, чрез превключващ ключ за разклонение
Типичен диапазон	±2 × 2,5 % (5 положения)	±8 × 1,25 % или ±10 % в 16 стъпки
Прекъсване на дъгата	Никоя	Преход с резистор или реактор, в масло или вакуум
Рутинно обслужване	Практически липсва	Инспекция на контактите и маслото според броя на операциите
Стойност и заемана площ	Ниска	Значително по-висока
Правилно приложение	Сезонно или еднократно разрешение за напрежение	Ежедневна промяна на напрежението, предизвикана от натоварването

И двата типа са обхванати от една и съща двойка стандарти: IEEE C57.131-2024 , IEEE Стандартни изисквания за производителност и методи за изпитване на превключватели за стъпки, и IEC 60214-1:2014 , който се отнася до превключватели под товар за резисторен и реакторен тип, превключватели без напрежение и техните механизми за задвижване с електродвигател. Ръководството за приложение е в IEC/IEEE 60214-2 и е полезно да се прочете преди съставянето на таблицата за превключване в техническата спецификация.

Практическото правило, което даваме на покупателите: ако отклонението на напрежението е сезонно, предизвикано от годишния план за превключване на електроснабдителя или компенсирано веднъж на етапа на проектиране, посочете превключвател за напрежение без товар и използвайте средствата си за други цели. Ако промяната в напрежението се дължи на вашата натовареност — дробилки, пускане на големи електродвигатели, дъгови пещи, депа за електромобили — имате нужда от променял на тегло при работа , и трябва да предвидите бюджет за неговото поддръжка.

 

Как да определите обхвата на превключване, без да създавате скрити загуби

Таблицата за превключване не е само изявление за напрежение. Тя определя конфигурацията на намотките, кривата на импеданса и случая на повишаване на температурата; последният е моментът, в който гаранциите тихо се нарушават.

Повишението на температурата трябва да бъде демонстрирано при положението на превключвателя, което води до най-високите загуби. За трансформатор с намаляващо напрежение това обикновено е крайното положение с най-малко навивки на ВН страната — положението, при което плътността на магнитния поток, загубите в холост ход и температурата на сърцевината достигат максимум.

Импедансът се държи по същия начин. Диапазон на стъпките променя физическата геометрия на навивката за високо напрежение, поради което процентният импеданс се променя при различните положения на превключвателя. Тази промяна има значение при паралелно свързване на трансформатори: два агрегата с еднакъв номинален импеданс по паспортната табелка могат да циркулират ток при крайните положения на превключвателя, дори когато импедансите им съвпадат само при номиналното положение.

Още един детайл от спецификацията заслужава внимание — той представлява дефиниция на обхвата, а не лазейка. Стандартите за разпределителни трансформатори на Министерството на енергетиката на САЩ се прилагат за устройства с входно напрежение от 34,5 kV или по-малко и изходно напрежение от 600 V или по-малко, номинална честота 60 Hz — а дефиницията явно изключва трансформатор с диапазон на стъпките от 20 процента или повече. Ако спецификацията попадне в този диапазон поради истинска приложна причина, потвърдете с производителя кой режим на съответствие се прилага, вместо да правите предположения.

 

 

Резистор, реактор и вакуум: Откъде всъщност идва износът

Пазарът тап-превключвателят на трансформатора апаратното осигуряване, продавано днес, се предлага в три практически варианта и се износва по различен начин.

Устройството с тип реактор използва преминаващ реактор за ограничаване на тока по време на промяната на стъпката. То е механично просто и по-евтино, но реакторът непрекъснато пропуска ток, което води до загуби и нагряване, а превключващият ключ извършва цялото си електрическо разтоварване в основното масло.

Устройството с тип резистор включва преминаващ резистор за няколкостотин милисекунди по време на стъпката на свързване. Енергията на дъгата е по-ниска, промяната на стъпката е по-бърза и този дизайн доминира в съвременната практика за производство на силови трансформатори.

Вакуумният тип премества дъгата в запечатани вакуумни бутилки. Маслото в отклоняващото отделение се замърсява значително по-малко с въглерод, поради което качеството на маслото и интервалите за анализ на разтворените газове се удължават — но механичната връзка, двигателният привод и контактите все още се износват, а броячът на операциите продължава да определя график на поддръжка.

За мониторинг на състоянието този компонент има собствена характерна особеност. Ацетиленът (C₂H₂) е продукт на електрическата дъга и се появява в маслото на превключвателя за отклонение дълго преди маслото в основния резервоар да покаже аномалии. Това е една от причините нашата работа по мониторинг на състоянието взема проби от отделението на превключвателя за отклонение отделно от основния резервоар за всеки доставен агрегат.

 

Паралелно свързване, управление и често срещаните грешки при пускане в експлоатация

Паралелното включване е ситуация, при която превключвателите за стъпки тихо създават проблеми. Две устройства, включени паралелно, трябва да са на една и съща стъпка; в противен случай напрежението между тях предизвиква циркулиращ ток през двете намотки. Обичайните методи за управление са „мастър-фолоуър“, при който едно устройство води, а останалите го следват, и методът с отрицателна реактивност, при който всеки контролер реагира независимо на циркулиращия ток. И двата метода работят, но и двата изискват пускане в експлоатация, а не само документация.

Чеклистът, който предоставяме на екипите на обекта, включва пет точки: проверка на последователността през всяка стъпка, потвърждение, че индикаторът на положението съответства на действителната стъпка, работа на крайните прекъсвачи на двете гранични позиции, посока на въртене на моторния задвижващ механизъм и настройки на автоматичния релей за напрежение.

Най-често погрешната настройка е мъртвата зона. Ако я зададете твърде стеснена, превключвателят на отвода започва да „ловува“ — нагоре, надолу, нагоре, надолу — и всяко от тези движения намалява живота на контактите. Мъртва зона около ±1 до 1,5 % с времева забавяне в десетките секунди е нормална изходна точка за разпределителни задачи.

 

 

Това, което произвеждаме и изпитваме в Ryan Electric

Ryan Electric произвежда трансформатори от 2007 г. от завода си с площ 120 000 m², който разполага с повече от 180 комплекта производствено и изпитателно оборудване и 37 патента; от 2023 г. сме партньор в съвместно предприятие с Eaton. Маслени и наземни трансформатори се доставят с конфигурации DETC или OLTC, в зависимост от предназначението, докато сухите трансформатори с лито смолно изолирани намотки обикновено се доставят без превключвател на отвода — намотката е фиксирана, а регулирането на напрежението се осъществява на по-горен етап.

Всеки агрегат с превключвател за стъпки минава през рутинни изпитания, които рядко се посочват в оферта: измерване на съотношението на навивките при всяка стъпка, проверка на последователността на стъпките, работа на двигателния привод с проверка на индикатора спрямо действителната стъпка и демонстриране на температурното повишаване при управляващата стъпка, а не при номиналната. За канадските и американските проекти същите агрегати имат сертификация UL и CSA, потвърдена от трета страна, а не от собствения ни отдел по качество.

 

Правилно определяне на таблицата за стъпки преди поръчката

Ако има само един документ, който трябва да поискате при заявката за трансформатор (RFQ), това е таблицата за стъпки: всяка позиция, напрежението при всяка позиция и стъпката, при която са гарантирани температурното повишаване и импедансът. Поискайте я заедно с ръководството за четене на табелката което ще използва екипът на обекта при инспекцията при получаване, и за реалистичен водещ срок за агрегат с електромеханичен превключвател за стъпки (OLTC) , тъй като двигателните приводи и превключващите ключове са компонентите, най-подложени на текущите ограничения в доставковата верига.

Изпратете ни профила на напрежението на захранващата мрежа, типа натоварване и плана за регулиране на напрежението от електроснабдителя, и нашите инженери ще Ви предложат решение — DETC, OLTC или фиксирана намотка — заедно с таблицата за стъпки на регулиране, загубите при всеки край и очакванията за поддръжка. Това е кратък разговор и е по-евтино от стартер за компресор. тап-превключвателят на трансформатора изпратете ни профила на напрежението на захранващата мрежа, типа натоварване и плана за регулиране на напрежението от електроснабдителя, и нашите инженери ще Ви предложат решение — DETC, OLTC или фиксирана намотка — заедно с таблицата за стъпки на регулиране, загубите при всеки край и очакванията за поддръжка. Това е кратък разговор и е по-евтино от стартер за компресор.

За автора: Тази статия е написана от инженерния екип на Ryan Electric (Jiangsu Ryan Electric Co., Ltd.), производител на трансформатори, основан през 2007 г. и партньор в съвместно предприятие с Eaton от 2023 г. Нашият инженерен екип поддържа проекти, съответстващи на изискванията на UL, CSA и IEEE, в Северна Америка, Югоизточна Азия, Близкия изток и Африка, а нашата изпитателна лаборатория работи според акредитацията на CNAS. За избор на превключвател за регулиране на напрежението, преглед на таблицата за стъпки на регулиране или комерсиално предложение, свържете се с нашия инженерен отдел.