Transformatorių lygiagreti veikla: apkrovos pasiskirstymas, %Z atitikimas ir klaidos, kurios kainuoja energijos tiekėjams prastovą

Prieš du vasaros sezonus Texas valstijoje veikianti energijos tiekimo įmonė šalia esamo įrenginio įdiegė antrąjį 1000 kVA žemės lygyje montuojamą transformatorių, kad būtų padidinta gyvenamųjų rajonų maitinimo linijos galia. Planas atrodė paprastas: sujungti abiejų transformatorių antrines grandines į bendrą magistralę ir leisti jiems bendrai nešti apkrovą. Vien tik dokumentuose abiejų transformatorių techniniai duomenys atitiko vienas kitą. Tačiau praktikoje pirmasis artimiausio prijungimo bandymas sukėlė garsų ūžimą, perdegusią žemos įtampos pusės saugiklio grandinę ir poilsio dieną trunkantį transformatorinės pastotės išjungimą. Priežastis nebuvo netinkama įranga – tai buvo impedansų neatitikimas, kurio niekas nepatikrino prieš įjungiant įrenginį. Transformatorių lygiagretaus veikimo vienoje schemoje atrodo paprastas, tačiau baudžia detales, kurias niekas nepatikrina.

Kodėl energijos tiekimo įmonės ir pramonės įmonės transformatorius jungia lygiagrečiai

Dvi vienetas prijungti prie vieno magistralinio laidininko daugiau nebeįprasta situacija. Naujų apkrovų augimas vyksta greičiau nei galima užsakyti ir pristatyti vieną vienetą, todėl savininkai pajėgumus įdiegia etapais: dabar įdiegia vieną transformatorių, o antrą – kai šakos linija pasiekia maksimalią apkrovą. Energijos tiekimo įmonės transformatorius jungia lygiagrečiai, kad vieną iš jų galėtų išjungti techninėms priežiūros reikmėms, nepažeisdamos vartotojų tiekimo. Pramonės įmonės lygiagrečiai jungia mažesnius transformatorius, nes du kompaktiški transformatoriai telpa pastate, kurioje vienas didelis transformatorius netilptų. Visais atvejais tikslas yra vienodas – vienas magistralinis laidininkas, du šaltiniai ir apkrova automatiškai pasiskirsto tarp jų.

Pagrindinė sąlyga: lygiagrečiai sujungti vienetai apkrovą pasiskirsto tik tada, kai jų elektrinės charakteristikos atitinka vienas kitą. Jei bent viena sąlyga nesilaikoma, abu vienetai nustoja veikti kaip vienas 2000 kVA transformatorių bankas ir pradeda veikti kaip du vienetai, kurie „kovoja“ vienas su kitu. Tokios klaidos pasireiškia perkarščiavimu, saugiklių išsijungimu ir apsaugos sistemų aktyvavimu – visada labiausiai nepatogiu metu, dažniausiai po to, kai garantinės sutarties aptarimai jau baigti.

 

Transformatoriø saugaus lygiagretaus veikimo sàlygos

Prie bendro autobuso jungiant du transformatorius turi bûti laikomasi penkiø sàlygø:

• Tokia pat fazø sekà ir tokia pat fazø poslinká (vektorinæ grupæ). Dyn11 vienetas negali bûti jungiamas lygiagreèiai su Dyn1 ar Yyn0 vienetu be fazø kampo problemø.
• Veikiamøjø jungties átampa turi bûti vienoda, ±0,5 % ribose. Nenormalios jungties padëtys taip pat ðtaiðoma — abu vienetai turi bûti toje paèioje jungties padëtyje.
• Procentinæ ðvarà reikia parinkti kuo artimesnæ, ±10 % ribose. Kuo artimesnæs %Z reikðmæs, tuo teisingesnis apkrovos pasiskirstymas.
• Suderinta trumpojo jungimo galia ir apsauga. Autobusas, ðildytuvai ir ðakotuvai turi gebæti iðlaikyti abiejø vienetø kartu sukeliamà avarinæ ðràvà.
• Tokia pat sistemos daþná ir bendra ðaltinis — du skirtingø tinklø projektuoti vienetai neturi bûti jungiami prie vieno autobuso.

Šie teiginiai skamba kaip vadovėlio eilutės, kol neatsiranda tikrojo projekto. Prieš pateikdami bet kokią lygiagrečią siūlymą, mūsų inžinieriai palygina išmatuotus duomenis iš įprastų bandymų ataskaitų — o ne vardinės plokštelės pažadėtus duomenis. Išmatuota %Z reikšmė ir išmatuotas santykis esamuoju veikimo įtampos reguliavimo padėtimi nusprendžia, ar du transformatoriai gali saugiai bendrinti tą pačią autobusą.

 

Galingumo pasiskirstymas ir %Z: Ten, kur matematika „kąsna“

Pagrindinė taisyklė yra transformatorių lygiagretaus veikimo apkrova pasiskirsto pagal varžą, o ne pagal gerą valią. Dviejų vienodų galios vienetų atveju kiekvieno vieneto perduodama kVA vertė yra atvirkščiai proporcinga jo pačio %Z reikšmei: mažesnės varžos vienetas perduoda didesnę apkrovos dalį. Paimkime du po 1 000 kVA vienetus, kurių techninėse charakteristikose nurodyta 5,5 % ir 6,5 % varža. Esant bendrai banko apkrovai 2 000 kVA, 5,5 % varžos vienetas bando perduoti apie 1 083 kVA – tai 108 % jo nominalios galios – tuo tarpu 6,5 % varžos vienetas perduoda tik 917 kVA. Mažesnės varžos vienetas pasiekia 100 % apkrovą, kai bendra banko apkrova sudaro tik apytiksliai 1 846 kVA, t. y. maždaug 92 % talpos, už kurią savininkas sumokėjo.

Bankas: du po 1 000 kVA vienetai	Nepriderančios %Z reikšmės (5,5 % / 6,5 %)	Priderančios %Z reikšmės (5,5 % / 5,5 %)
Apkrovos pasiskirstymas esant bendrai 2 000 kVA apkrovai	1 083 kVA / 917 kVA (108 % / 92 %)	1 000 kVA / 1 000 kVA (100 % / 100 %)
Naudingoji banko talpa iki to momento, kol vienas vienetas pasiekia 100 % apkrovą	~1 846 kVA (92 %)	2 000 kVA (100 %)
Rizika esant visiškai apkrautai transformatorių grupei	Mažesnio %Z vieneto perkaitimas, greitas senėjimas ir išsijungimas	Jokios rizikos dėl varžos

Todėl dvi „identiškos“ transformatorių grupės su vardinėmis varžomis, kurios skiriasi net vienu procento punktu, pradeda mažinti bendros grupės galios naudingąją apkrovą dar prieš ją įjungiant. Sprendimas nėra didesnė saugiklio galia. Reikia arba tiksliai parinkti %Z reikšmes techninėje specifikacijoje – paprašyti abiejų gamintojų pateikti išmatuotas reikšmes pagrindiniame reguliavimo taške – arba priimti žemesnę bendrą grupės galios vertę ir tai atitinkamai nurodyti apsaugos parametruose.

Skirtas transformatorių apkrovos pasiskirstymas , ta pati atvirkštinė taisyklė taikoma skirtingoms galios vertėms: kiekvienas vienetas perduoda savo vardinę kVA vertę, padalytą iš jo %Z, o abu vienetai apkrova pasidalija tik proporcingai, kai jų %Z reikšmės yra artimos. Kai užsakovas klausia, ar 750 kVA vienetas gali būti jungiamas lygiagrečiai su 1000 kVA vienetu, mūsų atsakymas prasideda tuo pačiu klausimu – kokios išmatuotos varžos reikšmės ir ant kurio reguliavimo taško abu vienetai bus eksploatuojami?

 

Cirkuliuojančiosios srovės reiškinys: kas nutinka, kai transformacijos koeficientai nesutampa

Įtampų santykio neatitikimas sukuria srovę, kuri teka tarp dviejų lygiagrečiai prijungtų vienetų net tada, kai magistralės apkrova lygi nuliui. Inžinieriai ją vadiną cirkuliuojančiąja srove , ir ji ribojama tik abiejų vienetų impedansų suma. Kaip greitas patikrinimas: 2,5 procentų įtampos reguliavimo skirtumas tarp dviejų vienetų, kurių kiekvieno impedansas po 5,5 procento, sukelia apytiksliai 0,025 / (0,055 + 0,055) — maždaug 23 procentus nominalios srovės cirkuliavimą tuščiąja eiga. Ši srovė sukelia nuostolius, šildo abu transformatorių bakelius ir padidina apvijų temperatūrą be jokios naudingos veiklos. 0,5 procento įtampų santykio skirtumas išlaiko tuščiosios eigos cirkuliuojančiąją srovę arti 5 procentų, todėl praktinis taisyklių rinkinys rekomenduoja „įtampų santykį suderinti su tikslumu iki pusės procento.“

Santykio neatitikimas taip pat iškreipia apkrovos pasiskirstymą esant apkrovai, stumdamas aukštesnio santykio vienetą į perdidinimą ir porą – į nevienodą įkaitimą. Fazės kampo klaidos yra dar blogesnės: prijungiant vienetus su nesuderinamomis vektorių grupėmis, efektyviai susidaro trumpasis jungimas per autobusą, o apsauga veikia anksčiau, nei kas nors sp успėja perskaityti matavimo prietaiso rodmenis. Kiekvienoje lygiagretinamosios įrangos diegimo vietoje, kurią esame stebėję, pradedama nuo fazės sekos tikrinimo prie autobuso – ne todėl, kad inžinieriai abejoja gamintojo lentelėse nurodyta informacija, o todėl, kad vienos apverstos laidinės jungties aptikimas yra pigesnis už vienos sudegusios transformatorių grupės keitimą.

 

Ką reikia patikrinti bandymų ataskaitoje prieš lygiagretinant

Kiekvienas mūsų tiekiamas vienetas įtraukia įprastinės bandymų ataskaitos dokumentą su skaičiais, kurie reikalingi lygiagretinimo tyrimui. Prieš lygiagretindami naują transformatorių su esama įranga, iš abiejų vienetų ataskaitų ištraukite šiuos penkis parametrus:

• Išmatuotas %Z reikšmė pagrindinėje reguliavimo padėtyje, toje pačioje bazėje – ne garantuota gamintojo lentelėje nurodyta reikšmė.
• Išmatuotas įtampų santykis veikimo padėtyje, įskaitant netikslųjį įtampų reguliavimą, kurį planuojate naudoti.
• Vektorinė grupė arba fazės poslinkis, taip pat vietos fazės sekos patikrinimas prieš pirmąjį jungiklio uždarymą.
• Tuščiosios eigos nuostoliai ir apkrovos nuostoliai – jie nustato abiejų transformatorių efektyvumą ir atskleidžia šerdies ar apvijų skirtumus.
• Įtampų reguliatoriaus padėtis ir diapazonas, kad abu vienetai būtų nustatyti į tą pačią įtampų reguliavimo padėtį ir liktų joje.

Šiuos skaičius gaunantys bandymų metodai apibrėžti IEEE C57.12.90 standarte, skysčiuose panardinamų transformatorių bandymų standartiniame kodekse , o nominaliųjų reikšmių ir techninės plokštelės žymėjimo taisyklės – IEC 60076-1 standarte, kurio taikymo sritis yra IEC internetinėje parduotuvėje . Jei tiekėjas negali pateikti išmatuotų impedanso ir įtampų santykio duomenų tiksliai tam vienetui, šis vienetas neturėtų būti jungiamas lygiagrečiai su kitais vienetais.

 

Ką tikriname Ryan Electric prieš išsiunčiant du vienetus

Būdami Eaton bendradarbiavimo partneriai nuo 2023 m., turėdami UL, CSA, IEEE ir DEKRA sertifikatus savo portfelyje, 120 000 kvadratinių metrų gamybos bazę bei 37 išduotus patentus, mes lygiagrečiai paruoštus užsakymus laikome dokumentavimo užduotimi, o ne pažadu. Kai pirkėjas praneša, kad du vienetai veiks vienoje magistralėje, mes įrašome išmatuotą %Z reikšmę pagrindinėse ir nuo nominaliosios nuokrypio jungtyse, atliekame standartines bandymų procedūras pagal IEEE C57.12.90 ir testų ataskaitoje nurodome impedansą bei santykį taip, kad vietos inžinierius galėtų juos naudoti be papildomų skambučių į gamyklos adresą.

Praktiškas patarimas yra trumpas. Jame transformatorių lygiagretaus veikimo , pora yra tik tiek gera, kiek leidžia blogiausiai priderintas parametras — o blogiausiai priderintas parametras dažniausiai randamas bandymų ataskaitos smulkioje spaudoje, kurią niekas nepalygino. Jei į esamą transformatorių banką pridedate naują vienetą, kartu su savo užklausa (RFQ) išsiųskite senojo vieneto bandymų ataskaitą, ir mes prieš kainodarą atlikime varžos bei koeficiento palyginimą. Šis vienas žingsnis jau aptiko neatitikimus, kurie būtų sumažinę banko galios našumą arba perdegę saugiklį pirmą dieną.

Planuojate jungti naują transformatorių lygiagrečiai su esama įranga? Išsiųskite savo esamo vieneto bandymų ataskaitą ir naująją galios charakteristiką per ryantransformers.com — mūsų inžinieriai patikrins %Z, koeficiento ir vektorinės grupės suderinamumą ir pasiūlys vienetus, kurie apkrovą pasiskirstys taip, kaip numatyta vienos linijos schemoje.

Apie autorių — Šį straipsnį parašė Ryan Electric inžinerijos komanda, kuri yra Eaton bendradarbiavimo partnerė ir UL/CSA sertifikuota transformatorių gamintoja Džiansu provincijoje, Kinijoje, aptarnaujanti naudotojus, atsinaujinančiosios energijos ir pramonės klientus Šiaurės Amerikoje, Pietryčių Azijoje, Viduriniuose Rytuose ir Afrikoje.