Трансформаторлардың параллель жұмыс істеуі: жүктемені бөлу, %Z сәйкестендіру және коммуналдық кәсіпорындардың тоқтатылуына себепші қателер

Екі жыл бұрын Техас штатындағы бір электр желісі өсуінде болған тұрғын үйлердің жүктемесін қамтамасыз ету үшін 1000 кВА-лық екінші жерге орнатылған трансформаторды бар трансформатордың қасына орналастырды. Жоспар қарапайым болып көрінді: екіншілік орамдарды ортақ шинаға параллель қосып, екі трансформатор да жүктемені бөліседі. Сызбада екі тақтайшаның параметрлері сәйкес келді. Алайда, нақты жағдайда бірінші рет тұйықтау кезінде күшті құлақ түйсігін туғызатын құбылыс, төменгі кернеудегі сақтандырғыштың жанып кетуі және бір күн бойы жұмыс істемей қалған тарату құрылғысы пайда болды. Себеп — нашар аппаратура емес, электр энергиясын бергенге дейін тексерілмеген импеданстық сәйкессіздік болды. Трансформаторлардың параллель жұмыс істеуі бір сызықтық схемада қарапайым болып көрінеді, бірақ ол тексерілмеген детальдарға қатты қатты әсер етеді.

Неге электр желілері меншік иелері трансформаторларды параллель қосады

Бір шинаға екі агрегатты қосу қазір арнайы жағдай емес. Жүктеме бір агрегатты сатып алып, жеткізу қабілетінен тезірек өседі, сондықтан иелер қуатты кезеңдік тәртіппен орнатады: бірінші трансформаторды қазір орнатады, ал екіншісін қоректендіруші желі толған кезде параллель қосады. Электр желілері трансформаторларды параллель қосып, біреуін техникалық қызмет көрсетуге алып, тұтынушылардың электрмен қамтамасыз етілуін тоқтатпау үшін пайдаланады. Өндірістік кәсіпорындар кішігірім агрегаттарды параллель қосады, себебі екі компакт трансформатор бір үлкен агрегат орналаспайтын ғимаратқа сыйады. Барлық жағдайда мақсат бірдей — бір шина, екі көз, жүктеме автоматты түрде бөлінеді.

Қиындық: параллель қосылған агрегаттар тек электрлік сипаттамалары сәйкес келген жағдайда ғана күтілетіндей жүктемені бөледі. Бір параметрді дұрыс етпесеңіз, екі агрегат бір 2000 кВА банкі ретінде емес, бір-біріне қарсы әрекет ететін екі жеке машина ретінде жұмыс істей бастайды. Ақаулар қыздыру, сақтандырғыштардың іске қосылуы және қорғаныс жүйелерінің іске қосылуы түрінде көрінеді — әрқашан ең жаман уақытта, әдетте кепілдік бойынша сөйлесу аяқталғаннан кейін.

 

Трансформаторлардың қауіпсіз параллель жұмыс істеу шарттары

Екі трансформаторды ортақ шинаға қосу алдында бес шарт орындалуы керек:

• Фаза реті бірдей және фазалық ығысу бірдей (векторлық топ). Dyn11 қондырғысы Dyn1 немесе Yyn0 қондырғысымен фазалық бұрыш мәселесінсіз параллель жұмыс істей алмайды.
• Жұмыс режиміндегі тапта кернеулердің қатынасы тең болуы керек, шамамен 0.5 пайыздан аспауы керек. Номиналды емес таптар ескеріледі — екі қондырғы да бірдей тапта болуы керек.
• Пайыздық толық кедергілер жақын болуы керек, шамамен бір-бірінен 10 пайыздан аспауы керек. %Z мәндері неғұрлым жақын болса, жүктеменің бөлінуі соғұрлым әділ болады.
• Қысқа тұйықталу қуаты мен қорғаныс үйлесімді болуы керек. Шина, сақтандырғыштар және автоматтық қосқыштар екі қондырғының біріктірілген авариялық үлесін ұстауға тиіс.
• Бірдей жүйелік жиілік пен ортақ сілтеме — әртүрлі желілер үшін жобаланған екі қондырғы бір шинада жұмыс істеуге тиіс емес.

Бұлар әдетте оқулықтағы сөйлемдер сияқты болады, бірақ шыныға жуық жоба пайда болғанша. Біздің инженерлер параллель ұсыныс берілмейінше, аттестациялық сынақ есептеріндегі өлшенген мәндерді — тақташа бойынша жарияланған уәде емес — салыстырады. Нақты жұмыс таптарында өлшенген %Z және өлшенген коэффициент қосымша трансформаторлардың авариясыз шинаға қосылуын анықтайды.

 

Жүктемені бөлу және %Z: Математика қай жерде қатты әсер етеді

Негізгі ереже — трансформаторлардың параллель жұмыс істеуі бұл жүк импеданстың емес, жақсы ниеттің бөлінуі. Екі тең рейтингті құрылғы үшін әрқайсысының кВА-сы оның өзіндегі %-Z-ге кері пропорционал: төмен импедансты құрылғы көбірек жүктеме алады. 5,5 пайыз және 6,5 пайыз импеданстың белгіленген мәндері бар екі 1000 кВА құрылғысын қарастырайық. Банктің жалпы жүктемесі 2000 кВА болғанда, 5,5 пайыздық құрылғы шамамен 1083 кВА — яғни өзінің рейтингінің 108 пайызын — алуға тырысады, ал 6,5 пайыздық құрылғы 917 кВА-мен жұмыс істейді. Төмен импедансты құрылғы банктің жалпы жүктемесі 1846 кВА-ға, яғни иесі төлеген қуаттың шамамен 92 пайызына жеткенде ғана 100 пайыз жүктемеге жетеді.

Банк: екі 1000 кВА құрылғысы	Сәйкессіз %-Z (5,5% / 6,5%)	Сәйкес %-Z (5,5% / 5,5%)
2000 кВА жалпы жүктемедегі жүктеме бөлінуі	1083 кВА / 917 кВА (108% / 92%)	1000 кВА / 1000 кВА (100% / 100%)
Бір құрылғы 100% жүктемеге жеткенге дейінгі пайдаланылатын банк қуаты	~1846 кВА (92%)	2000 кВА (100%)
Толық банк жүктемесіндегі қауп	Төменгі %Z бірлігі қызады, тез ескіреді, қосылып кетеді	%Z-ден туындайтын қауп жоқ

Сондықтан да, паспортындағы импеданстың мәні бір баллға айырылатын екі «бірдей» бірлік банкінің қосылуынан бұрын оның жүктемесі төмендейді. Шешім — үлкен сақтандырғыш қойғаннан гөрі, техникалық сипаттамада %Z мәндерін сәйкестендіру — екі зауыттан негізгі реттеу шығысында өлшенген мәндерді сұраңыз — немесе төмендетілген банк рейтингін қабылдау және қорғану параметрлерінде оны айту.

Үшін трансформатордың жүктемені бөлуі , әртүрлі қуаттар үшін сол кері ереже қолданылады: әр бірлік өзінің номиналды кВА-сын өзінің %Z-іне бөледі, ал жұп тек %Z мәндері жақын болған кезде ғана пропорционалды түрде жүктемені бөліседі. Иесі бізден 750 кВА бірлігін 1000 кВА бірлігімен параллель қосуға болатынын сұраса, біздің жауабымыз әрқашан бірдей сұрақтан басталады — өлшенген импеданстар қандай, және екі бірлік қай реттеу шығысында жұмыс істейді?

 

Айналымдық ток: Қашан коэффициенттер сәйкес келмейді

Кернеу коэффициентінің сәйкессіздігі басқа жүктеме болмаған кезде де екі параллель қосылған құрылғы арасында токтың ағуына әкеледі. Инженерлер оны айналымдық ток деп атайды, және ол екі құрылғының импеданстарының қосындысымен ғана шектеледі. Жылдам тексеру ретінде әрқайсысының импедансы 5,5 пайыз болатын екі құрылғы арасындағы 2,5 пайыздық таптау айырмашылығы токтың номинал мәнінің шамамен 0,025 / (0,055 + 0,055) — яғни жүктеме жоқ кезде шамамен 23 пайызын құрайды. Бұл ток жоғалтуларға әкеледі, екі резервуарды да қыздырады және орамдардың температурасын пайдалы жұмыс істемей-ақ көтереді. 0,5 пайыздық коэффициент айырмашылығы жүктеме жоқ кезде айналымдық ток компонентін шамамен 5 пайыз деңгейінде ұстайды, сондықтан практикалық ереже «коэффициентті жарты пайыздан аспайтындай етіп сәйкестендіру» деп беріледі.

Sонымен қатар, айырмашылықтар жүктеме кезінде жүктемені бөлуін бұзады, бұл жоғары қатынастық құрылғыны артық қозғауға, ал жұпты тепе-теңдіксіз қызуға әкеледі. Фазалық бұрыш қателері тағы да нашарлау: үйлесімсіз векторлық топтары бар құрылғыларды қосу — шынымен шина арқылы қысқа тұйықталу болып табылады, сондықтан қорғаныс метрді оқып үлгергенше іске қосылады. Біз бақылаған әрбір параллель орнату шинада фазалық реттілікті тексеруден басталады — бұл инженерлер атаулықтарға сенбеушілік емес, бір қарама-қарсы қосылған кабельді табу бір жанып кеткен трансформаторлық банкті табуға қарағанда арзанырақ.

 

Параллель қосуға дейін сынақ есебінде нені тексеру керек

Біз жіберетін әрбір құрылғыға параллель зерттеуге қажетті сандарды қамтитын қалыпты сынақ есебі кіреді. Жаңа трансформаторды бар құрылғылармен параллель қосуға дейін екі құрылғының есептерінен осы бес мәнді алыңыз:

• Негізгі тапта өлшенген %Z мәні, бірдей негізде — кепілдік берілген атаулық мән емес.
• Жұмыс істейтін тапта өлшенген кернеу қатынасы, сондай-ақ сіз қолданғыңыз келетін номиналды емес таптарды қоса алғанда.
• Векторлық топ немесе фазалық ығысу, сонымен қатар бірінші жабылу алдында объектіде фазалық реттілікті тексеру.
• Жүктемесіз жоғалту және жүктемелі жоғалту — олар жұптың ПӘК-ін анықтайды және өзекті немесе орамдық айырымдарды ашады.
• Тап өзгерткіштің орны мен диапазоны, сондықтан екі бірлікті де бірдей тапқа орнатып, осындай қалпын сақтауға болады.

Бұл сандарды алу үшін қолданылатын сынақ процедуралары IEEE C57.12.90 стандартында анықталған, ол сұйықпен батырылған трансформаторлар үшін стандарттық сынақ коды , ал номиналдық мәндер мен тақтайшалардың белгіленуі IEC 60076-1 стандартынан алынған, оның қолданылу аясы IEC Webstore парағында . Егер тұтынушы берілген бірлік үшін өлшенген импеданс пен қатынас деректерін ұсына алмаса, онда осы бірлікті ештеңемен параллель қоспау керек.

 

Ryan Electric компаниясында екі бірлік жіберілмей тұрып тексеретін нәрселер

2023 жылдан бастап Eaton компаниясымен құрылған қосымша кәсіпорын серіктесі ретінде, UL, CSA, IEEE және DEKRA сертификаттары бар, 120 000 шаршы метрлік өндірістік базамыз бар және 37 патентіміз бар болса, параллельді жұмыс істеуге дайын тапсырыстарды біз уәде емес, құжаттама жұмысы ретінде қабылдаймыз. Сатып алушы бізге екі құрылғы бір шина бойынша жұмыс істейтінін айтқанда, біз негізгі және номиналдан тыс таптарда өлшенген %Z мәнін тіркеуіміз, IEEE C57.12.90 стандарты бойынша қалыпты сынақтарды өткізуіміз және сынақ есебінде импедансты және коэффициентті сайт инженерінің зауытқа қоңырау шалмай-ақ қолдана алатындай етіп көрсетуіміз керек.

Практикалық кеңестер қысқа. Ішінде трансформаторлардың параллель жұмыс істеуі , жұптың сапасы ең нашар сәйкес келетін параметрге тең — ал ең нашар сәйкес келетін параметр әдетте ешкім салыстырған жоқ сынақ есебінің кішкентай мәтінінде орналасады. Егер сіз барлық банкке жаңа құрылғы қосқыңыз келсе, өтінішіңізді (RFQ) жіберер алдында ескі құрылғының сынақ есебін де жіберіңіз — содан кейін біз бағалау бермес бұрын импеданстық және коэффициенттік салыстыру жүргіземіз. Бұл жалғыз қадам банктің қуатын төмендетуге немесе бірінші күні сақтандырғыштың жануына әкелер еді сәйкессіздіктерді анықтады.

Жаңа трансформаторды бар құрылғылармен параллель қосуды жоспарлап отырсыз ба? Бар құрылғының сынақ есебін және жаңа номиналын ryantransformers.com арқылы жіберіңіз — біздің инженерлер %Z, коэффициент және векторлық топтың сәйкестігін тексереді және жеке сызықтық схемада уәделенгендей жүкті бірдей бөлетін құрылғылар үшін баға береді.

Автор туралы — Бұл мақала Райан Электрик инженерлік тобы құрған. Райан Электрик — Жәнсу, Қытайдың UL/CSA-сертификатталған трансформатор өндірушісі және Итонның қосымша серіктесі; ол Солтүстік Америка, Оңтүстік-Шығыс Азия, Орта Шығыс пен Африка бойынша коммуналдық, жаңартылатын және өнеркәсіптік клиенттерге қызмет көрсетеді.