Трансформатордың векторлық тобы түсіндірілген: Dyn1, Dyn11 және Yyn0, сонымен қатар сағат нөмірі неге сіздің жобаңызға әсер етеді

Екі трансформатор қағазда бірдей болды: әрқайсысы 1 250 кВА, 13,8 кВ-тан 480Y/277 В-қа, импеданстары бір-бірінен пайыздың жартысынан аспайтындай. Бірақ оларды параллель жұмыс істетуге болмады. Себебі — техникалық паспортындағы бір ғана жол: трансформатордың векторлық тобы — онда орнатылған құрылғы Dyn11 деп көрсетілген, ал сәйкестендіруге ұсынылған резервтік құрылғы Dyn1 деп көрсетілген. Үшфазалық жұмыста осы сағат нөмірі екі құрылғының «егіз» немесе «бейтаныс» екенін шешеді, сонымен қатар бұл жол сұраныста ең көп кездесетін толтырылмаған жол.

Трансформатордың векторлық тобы сізге шынымен не айтады

Әріптер орамдардың қосылуын, ал сандар фазалық ығысу шамасын көрсетеді. Жоғары кернеу (ЖК) орамы үшін бас әріптер, төмен кернеу (ТК) орамы үшін кіші әріптер қолданылады: D және d — «үшбұрыш», Y және y — «жұлдыз», Z және z — «желімді» дегенді білдіреді; кіші n әріпі нейтрал нүктенің шығарылып, аяқталғанын көрсетеді. Сондықтан трансформатордың векторлық тобы dyn11 деп жазылған — бұл ЖК орамы «үшбұрыш» түрінде, ТК орамы «жұлдыз» түрінде, нейтрал нүктесі шығарылған және фазалық ығысу 11 × 30 = 330 градусқа тең.

Сағаттық ыңғайласлық қосылу белгілерімен анықталады IEC 60076-1 (https://webstore.iec.ch/en/publication/588/). Жоғары кернеу векторы он екі сағаттың бағытында орналасқан деп елестетіңіз; төмен кернеу векторы санмен көрсетілген сағат бағытында орналасады. Он бір сағат — бұл 330 градус, яғни ТК векторы ЖК векторынан 30 градусқа алдыңғы орында. Бір сағат — бұл 30 градус қарама-қарсы бағытта, демек Dyn1 қондырғысында ТК векторы ЖК векторынан 30 градусқа артта қалады. Екеуі де заңды және екеуі де өте кең таралған. Сонымен қатар, олар бір-бірінен 0 градус емес, 60 градусқа алыс орналасқан, бұл қателікке әкелетін нюанс.

Бұлардың ешқайсысы іске қосу кезінде өзгертуге болатын параметрлер емес. Вектор тобы трансформатордың қорап ішіндегі орамдардың физикалық қосылуы мен шығатын өткізгіштердің терминалдарға қалай әкелінуіне байланысты пайда болады, сондықтан ол жобалау сатысында қатал анықталады, техникалық паспортында белгіленеді және зауыттық сынақпен расталады. Аралас тапсырыста сіз қуатты көтеруге арналған YNd11 (ЖК жұлдызша, нейтралды, ТК үшбұрыш), зигзаг екіншіліктер үшін Yzn11 және өнеркәсіптік үшбұрыш-үшбұрыш қондырғылар үшін Dd0 топтарымен де танысасыз.

 

Сіз шынайы жобаларда кездесетін вектор топтары

Алты топта бізге келетін барлық өнімдердің шамамен бәрі қамтылады. Төмендегі кесте — біз проектілік инженерлерге, қандай топты техникалық сипаттамаға енгізу керектігін сұрағанда жіберетін тәжірибелік нұсқа.

Вектор тобы	Фазалық ығысу (ТЖ-ге қатысты ЖЖ)	Оны қай жерде кездестіресіз	Неге оны таңдайды
Yyn0	0 градус, фаза ішінде	ЖЖ қоректендіруімен фаза ішінде болуы керек кіші тарату құрылғылары мен ЖЖ желілері	Қарапайым төрт сымды қоректендіру, бірақ триплет гармоникаларды сіңіруге арналған дельта орамы жоқ
Dyn1	ЖЖ ТЖ-ге қатысты 30 градусқа қалып қояды	Солтүстік Америкадағы практикаға сәйкес жасалған үшфазалы тарату және жерге орнатылатын құрылғылар	Танымал ANSI және CSA тарату орналасуы; дельта триплет гармоникаларды ұстайды
Dyn11	ЖЖ ТЖ-ге қатысты 30 градусқа алға шығады	Еуропалық және IEC-практикасы бойынша тарату желілері және көптеген экспорттық жобалар	IEC тарату тобы бойынша әдепкі орнатылған топ, Dyn1-ге тең гармоникалық пайдасы бар
YNd11	ЖЖ ТЖ-ге қатысты 30 градусқа алға шығады	Генератордың көтергіш және берілетін трансформаторлары, жоғары кернеудегі жұлдызша және тұйықталған нейтрал	Жүйе үшін тұйықталған жоғары кернеудегі нейтралды қамтамасыз етеді, ал төмен кернеудегі орамы — үшбұрышты
Yzn11 / Dz0	Төмен кернеудегі орам фазада немесе 30 градусқа алдыңғы	Ауыр төрт сымды төмен кернеудегі жүктемелерге қоректендіретін қондырғылар	Зигзаг тәрізді екіншілік орам нөлдік тізбектегі токты қызбай өткізеді
Dd0 + Dy11	екі екіншілік орам арасындағы бұрыш — 30 градус	Түзеткіш пен он екі импульсті жетек трансформаторлары	Екіншілік аралықтағы 30 градус бесінші және жетінші гармоникаларды болдырмаға көмектеседі

Ең көп қиындық туғызатын схема аймақтық. Солтүстік Америкадағы тарату практикасы Dyn1-ге негізделген, мұнда төмен кернеу (LV) жоғары кернеуден (HV) 30 градусқа қалып қояды; ал IEC және Еуропалық практика Dyn11-ге негізделген, мұнда ол алға шығады. Екеуі де дұрыс, және бір сызықтық схемада жиі тек орам әріптері ғана көрсетіледі, сағат саны көрсетілмейді. Егер техникалық тапсырыста «дельта-жұлдыз» деп ғана айтылса, жеткізуші оны жергілікті қабылданған стандартқа сәйкес жасайды, ал басқа елден тапсырылған ауыстырғыш қондырғы өзінің орнына қойылуы керек қондырғыдан 60 градус айырылып келуі мүмкін.

Сондықтан толық белгілеуді жазыңыз. Мысалы, «дельта-жұлдыз» емес, Dyn11. Бейтарап қажеттілігін қосыңыз, себебі Dd немесе Dy белгілеулерінде «n» әрпі болмаған жағдайда бейтарап терминал мүлдем болмайды, бұл төмен кернеу жүйесінің жерлену тәсілін және қорғаныс жүйесінің қандай сигналдарды қабылдайтынын өзгертеді. Сызбадағы қосымша алты таңба сатып алу кезінде ешқандай қосымша шығын тудырмайды, бірақ кейіннен оны өзгерту мүмкін емес — қондырғыны қайта жинау мен қайтадан сынау қажет.

 

Сағат саны неге екі құрылғыны параллель жұмыс істеуге болатынын анықтайды

Екі трансформатордың шина бойынша жұмыс істеуі үшін төрт шарт орындалуы керек. Олардың фазалық ығысуы бірдей болуы, кернеу қатынасы бірдей болуы, импеданстары жақын болуы және реттеу таптары сәйкес келуі керек. Осы шарттардың ішінде тек біріншісі міндетті. IEC 60076-8 (https://webstore.iec.ch/en/publication/606/) параллель жұмыс істеу бойынша нұсқаулықта дәл осы ретпен сұрақ қарастырылады: қосылу тобы сәйкес келуі керек, қатынас бірнеше пайыздан аспайтындай дәлдікпен сәйкес келуі керек, ал импеданстар әрбір құрылғының номиналды жүктемесінен аспайтындай жақын болуы керек.

Мұның шын мәніндегі сәйкессіздігі осындай. Екі 1000 кВА қуатты, номиналды екіншілік кернеуі 480 В және 5,5% импедансты қондырғыларды алыңыз. Егер олардың топтары 30 градусқа айырмашылық көрсетсе, екі екіншілік кернеуі әртүрлі фазалық бұрыштарда орналасады, ал екі қондырғының сәйкес фазалары арасындағы кернеу 2 × 480 × sin 15 градус, яғни шамамен номиналды кернеудің 52%-ы құрайды. Осы мәнді екі импеданстың қосындысына бөлсек, циркуляциялық ток номиналды токтан шамамен 4,7 есе асады — жүктеме қосылмас бұрын. Егер екі сағат саны 60 градусқа айырмашылық көрсетсе — яғни Dyn1 қондырғысы Dyn11 трансформаторының қасында орналасса, Dyn11 трансформаторы — екі кернеу толық номиналды кернеуге тең болады және циркуляциялық ток номиналды токтан тоғыз есе асады. Осы күйде параллель қосу құрылғысын жабу — іске қосу кезіндегі қиындық емес; бұл қосқышы бар қысқа тұйықталу.

Oran men impedans uyumsızдықтары әлсіз дыбыс шығарады, бірақ қымбат тұрады. Басқа жағынан бірдей екі құрылғы арасындағы 1% oran айырмашылығы 5,5% impedans кезінде номинал токтың шамамен 9%-ын құрайтын циркуляциялық ток туғызады, бұл қосымша жүктемесіз жұмыс істеу шығыны ретінде көрінеді және жүктемесі жоқ трансформатордың қызуына әкеледі. Impedans uyumsızдығы құрылғылардың бірге жұмыс істеуін мүлдем тоқтатпайды, ол тек қайсысы көбірек жұмыс істейтінін анықтайды: oran тең болғанда жүктеме impedansқа кері пропорционал бөлінеді, сондықтан төмен impedansы бар құрылғы толық жүктемеге жетеді, ал оның серігі әлі де аз жүктеме тасиды. Осылайша трансформатор аты-жөні тақтайшасындағы барлық деректер дұрыс көрінетін сайтта асыра жүктеледі.

 

Гармоникалар, жерге қосылу және тепе-теңдіксіз жүк: Топтың маңыздылығының екінші себебі

Орамдардың орналасуы фазорды айналдырудан көп нәрсе істейді. Dyn бірлігінде жоғары кернеудегі үшбұрышты қосылған орам үшінші гармоникалық және нөлдік тізбектегі токтарға трансформатор ішінде тұйық жол береді, сондықтан өзек қатты жүктемеге ұшыраған кезде де екіншілік кернеу синусоидалдыққа жақын қалады. Yyn бірлігінде үшбұрышты орам да, үшіншілік орам да болмағандықтан, осы токтар орамдарда айналу үшін орын таба алмайды, олар ортақ нүктені ығысады. Сондықтан Yyn конструкциялары әдетте кішірек тарату қуатына арналған және айнымалы жиілікті жеткізу құрылғыларымен жабдықталған өндірістік орындар үшін нашар сәйкестік болып табылады.

Дельта сондай-ақ жерге қосылу қорғанысын іске қосатын нөлдік тізбектің жолын өткізеді. Dyn трансформаторында төменгі кернеу жағындағы жерге қосылу ақауы HV жағындағы қорғанысқа көрінетін және өлшенетін токты туғызады, себебі дельта қайтару жолын қамтамасыз етеді. Осы жолы жоқ топты таңдаған кезде ақау тогы өз жолын жерге қосу орнатуы арқылы табуға мәжбүр болады, бұл әдетте баяу немесе аз сезімтал қорғаныс орнатуын білдіреді. Нейтралдың мүлдем шығарылуы — Dyn11-дегі n — төменгі кернеу тізбегінің төрт сымды немесе жерге қосу резисторы үшін нейтралдық шығысы бар немесе басқа жерде жерге қосылуы керек үш сымды жүктеме болатынын шешеді.

Екі басқа жағдай да жиі кездеседі, сондықтан оларға алдын ала дайындалу қажет. Мысалы, коммерциялық ғимаратта бір фазада жарықтандыру мен розеткаларға үлкен талап қойылатын, яғни ауыр бірфазалы ТЖ жүктемесі бар құрылымдар үшін нөлдік тізбекті токты үздіксіз өткізуге арналған Yzn11 сияқты «зигзаг» топтары тиімдірек болады. Ал он екі импульсті түзеткіш немесе үлкен тұрақты ток қозғалтқышы әдетте екі екіншілік орамы 30 градусқа ығысқан үш орамды трансформатордан қоректенеді, себебі осы ығысу токтың бесінші және жетінші гармоникаларын қоректендіруші желіге түсуінен бұрын жояды. Бұл екі шешім де техникалық тапсырма сатысында қабылданады; ешқайсысы кейіннен орнатылатын (ретрофит) шешім емес.

 

Техникалық тапсырмаға нені енгізу керек және оны қалай тексеруге болады

Сұраныстағы бес жол тәуекелдің толығымен жойылуына әкеледі. Біріншісі — сағат нөмірі бар толық қосылу белгісі, мысалы Dyn11, сонымен қатар нейтралды талап. Екіншісі — реттеу диапазоны және қондырғының бар болған трансформатормен бірдей реттеуде жұмыс істеуі керек пе — реттеу орнынан басқа барлық жағынан сәйкес келетін резервті қондырғы да параллель қосылуға жарамсыз. Үшіншісі — көрсетілген дәлдікпен қажетті импеданстық мән, себебі 5,5%–6% аралығы «шамамен 6%» деген өнімнен өзге өнім болып табылады. Төртіншісі — төменгі кернеу орамының шыдай алатын апат деңгейі, себебі топ жерлендіру мен қорғаныс схемасымен өзара әрекеттеседі. Бесіншісі — сіздің қалаған фаза ретіңіз және ұштарды белгілеу ережесі, себебі Солтүстік Америкалық және IEC ұштарының белгіленуі бірдей емес.

Растықтау қарапайым, ол арнайы емес, алайда әдеттегі сынақ. IEC 60076-1 стандарты кернеу қатынасын өлшеуді және фазалық ығысуын тексеруді қамтиды, ал IEEE C57.12.90 стандарты сұйықпен батырылған қондырғыларға жүргізілетін өлшеулердің ішінде қатынас сынағын, полюстік және фазалық қатынас сынағын көрсетеді. Бірліктің нақты өлшенген фазалық ығысуы көрсетілген сынақ жазбасын сұраңыз, тек қатынас мәндерін емес. Үш қатынасты көрсететін, бірақ қосылу тексерісі жоқ сынақ парағы сізге топтың сызбаға сәйкес келетіні немесе келмейтіні туралы ештеңе айтпайды.

Содан кейін бірлік зауыттан шығарылмас бұрын сынақ парағымен тақташа атауын салыстырыңыз. Қосылу белгісі, коэффициенті, импедансы, реттеу табағы және векторлық топ барлығы бірдей сынақ жазбасына сілтеме жасауы тиіс, сонымен қатар тақташада жоба талап ететін сертификаттау белгісі болуы керек — Канада немесе АҚШ-та орнату үшін cULus немесе CSA белгісі, ал үш фазалы жерге орнатылатын тарату бірліктері үшін CSA C227.4 талаптары белгіленген. Бұл тексеруді өзіңіз де орындай аласыз UL шешімдері сертификаттау іздеуінде https://www.ul.com/және тақташа суретін дәлел ретінде қабылдағаннан бұрын оны орындау тиімді. Бұл суретті де сақтау кезінде тақташаның суретін түсіріп, оны сақтау керек, себебі ол келешектегі сатып алатын қосымша бөліктің сілтемесі болып табылады.

 

Біз қалай құрамы бойынша үш фазалы бірліктерді жасаймыз және сынағымыз

Ryan Electric 2007 жылдан бері UL, CSA, IEEE, DEKRA, CNAS және CE талаптарына сай, 120 000 м² аумақты зауытта, 180-нен астам өндіріс пен сынақ жабдықтары жинағымен және 37 патентпен трансформаторларды жасайды. Ретінде UL тіркелген трансформатор тақырыбын ұсынатын тақырып , біз Солтүстік Америкадағы жобаларға cULus белгісімен белгіленген және CSA стандарттарына сай құрылғыларды жеткіземіз, сондай-ақ трансформатордың векторлық тобы әрбір құрылғыдағы орналасу орны бак боялмас бұрын цехта расталады. Әрбір үш фазалы құрылғы үшін айырбас пен фазалық қатынас сынағы жүргізіледі, өлшенген орын ауысу мәні қалыпты сынақ парағына енгізіледі, ал табличка оның сызбасы емес, осы сынақ парағымен салыстырылады, өйткені қарама-қайшылықтар осы жерде пайда болады.

Біздің орындайтын көптеген тапсырыс бойынша жұмыстарымыз экзотикалық емес. Бұл — белгілі бір құрылғы қажет ететін жоба, Dyn11 трансформаторы еуропалық жобалауға сәйкес келетін айнымалы ток қосқышын немесе Солтүстік Америкадағы жерге орнатылған трансформатордың қатарына орналасатын Dyn1 бірлігін немесе қондырылған бірлікке сәйкес жасалған резервті бірлікті (бірліктің қосылуы туралы жазба тек оның атаулы табличкасында ғана сақталған) таңдауға болады. 2023 жылдан бастап біз Eaton компаниясымен ресми қосымша кәсіпорын құрдық; бұл негізінен бір себептен маңызды: қосымша кәсіпорын серігінің сақтауы керек құжаттар мен сынақ жазбалары — бұлар қосылу мәселесі туралы сұрақ қойылған кезде (қондырудан кейін үш жыл өткеннен кейін) жоба инженеріне қажетті құжаттар.

 

Келесі қадам

Бізге екі нәрсе жіберіңіз — жауап әдетте бір күн ішінде беріледі. Сізде бар трансформатордың атаулы табличкасының суреті (қосылу белгісі мен реттелетін орамдар кестесін қоса алғанда) және жаңа бірліктің қосылатын шинасы үшін бір сызықтық схема. Осы деректерге сүйене отырып, біздің инженерлеріміз сізге қажетті топты растайды, сондай-ақ дайын өнімді Dyn11 трансформаторы немесе Dyn1 құрылымы сізге сәйкес келеді, сондықтан параллель жұмыс істеуге мүмкіндік беретін трансформатордың қатынасын, импеданстың рұқсат етілетін ауытқу шегін және реттеу диапазонын жазбаша көрсетіңіз.

Егер сіз бастапқыдан бастап техникалық талаптарды анықтайтын болсаңыз және әзірге қосылу белгісін таңдамаған болсаңыз, осы уақытта оны таңдау дұрыс шешім болады. Осы трансформатордың векторлық тобы сызба бойынша анықталады және сынақ арқылы расталады, сондықтан бағалау кезеңінде дұрыс таңдауға ешқандай кедергі жоқ. Белгіленген техникалық талаптарды қайта қарауға өтініш беріңіз немесе қолданып жүрген номинал мәндеріңізді жіберіңіз — содан кейін сізге жобаңызға сәйкес топ, импеданстың жиынтығы мен сынақ жоспарын ұсынамыз.

Автор туралы

Бұл нұсқаулық Ryan Electric компаниясының қолданбалы инженерлік тобы құрған UL тіркелген трансформатор тақырыбын ұсынатын тақырып солтүстік Америка, Орта Шығыс, Оңтүстік-Шығыс Азия және Африка бойынша коммуналдық, өнеркәсіптік, деректер орталығы мен жаңартылатын энергия жобаларында жұмыс істейді. Біздің инженерлеріміз 500 кВА-дан 200 МВА-ға дейінгі майлы және құрғақ типтегі трансформаторлар үшін зауыттық қабылдау сынағын бақылаған, соның ішінде үш фазалы құрылымдарда айырбас қатынасы мен фазалық қатынасты тексеру. Сатып алу тапсырысын бермес бұрын сызбаларды, электр қозғалтқыштар кестесін және бар болған тақташа суретін инженерлік бюромызға қарауға жіберіңіз.