EN
Praėjusiais metais vienas rangovas iš Teksaso paskambino mums antradienio rytą su problema, kuri jau kainavo jam du objekto apsilankymus. Kiekvieną kartą, kai jo komanda įjungdavo naują 1000 kVA žemėje montuojamą transformatorių, viršutinės grandinės 12,47 kV maitinimo pertraukiklio relė išsijungdavo. Transformatorius buvo išbandytas – rezultatai buvo tinkami. Kabelis buvo išbandytas – rezultatai buvo tinkami. Pats pertraukiklis buvo naujas. Jis jau ruošėsi grąžinti transformatorių mums kaip defektinį.
Mes jam uždavėme vieną klausimą: koks buvo to maitinimo pertraukiklio momentinio išsijungimo nustatymas?
Jis patikrino relės nustatymų failą. Atsakymas viską paaiškino – ir tai yra istorija, kurią mes nuolat pasakojame pirkėjams, nes beveik visada klaida nėra transformatoriaus.
Kas iš tikrųjų yra transformatoriaus įsijungimo srovė
Kai uždarote perjungiklį prie nepakrauto transformatoriaus, šerdies magnetinės srovės srautas nedelsiant neįsisteigia nuolatinėje būsenoje. Įtampa pritaikoma bet kuriuo momentu, kai sinusoidės bangos fazė yra tam tikroje vietoje, o šerdis pradeda veikti iš bet kokios likutinės magnetinės indukcijos, kuri liko šerdyje paskutinį kartą išjungus transformatorių. Jei jungimo kampas ir likutinė magnetinė indukcija susiderina netinkamai, šerdis prisotinama pirmojo pusės ciklo metu.
Prisotinta šerdis nustoja elgtis kaip induktorius ir pradeda elgtis kaip oro šerdies ritė. Magnetizuojančioji srovė, kuri paprastai sudaro tik kelis procentus nominaliosios srovės, gali staigiai pakilti iki 8–12 kartų transformatoriaus pilnos apkrovos srovės toje pirmojojo smailės viršūnėje. Ši srovė mažėja per kitus dešimtis ciklų, kai išnyksta nuolatinės srovės dedamoji ir magnetinės indukcijos laikinoji reišmė, tačiau tas pirmasis pusės ciklas yra tikroji mechaninė ir elektrinė smūgio apkrova viskam, kas yra aukščiau pagal grandinę.
1000 kVA vienetui Teksase, aukštosios įtampos pilnos apkrovos srovė yra maždaug 46 A esant 12,47 kV. Vėliau nešiojamuoju įrašymo prietaisu užfiksuotas įsijungimo srovės smūgio viršūnė buvo šiek tiek daugiau nei 400 A – apie 9 kartus didesnė už nominaliąją. Tai nėra gedimas. Tai normalus magnetinio lauko formavimosi reiškinys. Tačiau relė, nustatyta išsijungti esant bet kokiam nemažam pilnos apkrovos daugintuvui, be papildomos pagalbos negali atskirti šių dviejų reiškinių.
Ką įsijungimo srovė daro pertraukikliams, saugikliams ir relėms
Žalą nuo transformatoriaus įsijungimo srovė sukelia retai dėl šiluminės perkrovos. Ji beveik visada kyla dėl apsaugos koordinavimo problemų. Štai kas vyksta kiekviename apsaugos lygyje:
- Saugikliai. Skirstomųjų tinklų saugiklis turi ištverti įsijungimo srovės reiškinį. Koordinavimo praktikoje transformatorių pirminės grandinės saugikliai parenkami taip, kad galėtų ištverti maždaug 12 kartų didesnę už nominaliąją srovę 0,1 sekundės trukme – tai klasikinė „12x / 0,1 s“ patariamoji taisyklė transformatorių įjungimui. Jei saugiklis per mažas, jis perdega pirmojo įjungimo metu, ir kažkas turi lipti ant stulpo, kad jį pakeistų.
- Perkrovos relės. Perkrovos srovės relė, kurios momentinio elemento nustatymas per arti nominaliosios srovės, įtampa įjungimo srovės smūgį kaip gedimą. Klasikinis sprendimas – nustatyti momentinį elementą aukščiau blogiausio atvejo įjungimo srovės arba pridėti trumpą laiko delsą, kad smūgis išnyktų prieš aktyvuojant elementą.
- Diferencinės relės. Didesniuose įrenginiuose su diferencine apsauga relė susiduria su sudėtingesne problema: įjungimo srovė teka tik įjungimo pusėje, todėl paprastai diferencinėje palyginimo schemoje ji atrodo kaip vidinis gedimas. Šiuolaikinės relės tai sprendžia antrųjų harmonikų varžymu – įjungimo srovė yra turtinga antrųjų harmonikų komponentais, o kai šis komponentas viršija maždaug 15–20 % pagrindinės harmonikos, relė neleidžia išjungti ir įvykį traktuoja kaip įjungimą, o ne kaip gedimą.
Tikroji problema ta, kad jokios iš šių nuostatų nėra spausdinamos ant transformatoriaus tipinės lentelės. Apsaugos inžinierius turi žinoti konkrečios įrangos įjungimo srovės charakteristikas prieš nustatydamas relę. Būtent čia dažniausiai nutrūksta specifikacijų parengimo procesas – pirkėjas užsako transformatorių, rangovas užsako jungiklį, o abiejų dokumentų sąsaja nesiejama iki pat įjungimo dienos.
Skaičiai, kurie svarbūs prieš parenkant technines charakteristikas
Keli parametrai nulemia, kiek smarkus bus įjungimo reiškinys. Juos supratę galėsite parengti technines specifikacijas, o ne tik maldauti:
| Parametras | Ką tai reiškia | Laukiamas tipinis diapazonas |
|---|---|---|
| Įjungimo srovės viršūnės daugiklis | Pirmosios pusės ciklo viršūnės srovė palyginti su nominaliąja srove | 8–12 kartų mažojo galios transformatoriams; priklauso nuo šerdies plieno, įjungimo kampo ir sistemos varžos |
| Antrasis harmonikos turinys | procentinė dalis nuo pagrindinės harmonikos, naudojama relės aprišimui | Įprastai virš 15 % įjungimo metu; beveik nulis vidiniams gedimams |
| Sumavimo laikas | Kiek laiko trunka laikinoji būsena | Nuo kelių ciklų mažuose sausuose įrenginiuose iki maždaug vienos sekundės didesniuose aliejuje panardintuose įrenginiuose |
| Likutinis srautas | Šerdies likutinis srautas po paskutinio išjungimo | Gali pasiekti didelę dalį nominaliojo srauto; blogiausiu atveju pertraukiklis užsidaro, kai įtampa lygi nuliui, o likutinis srautas yra toje pačioje kryptimi |
Blogiausiu atveju įjungimas vyksta įtampos nulio perėjimo metu, kai likutinis srautas yra nukreiptas priešinga kryptimi nei įeinantis srautas. Tuomet šerdis patiria srauto apkrovą, artėjančią prie dvigubo nominaliojo srauto, todėl ji stipriai įsiskverbia į soties būseną. Todėl tas pats transformatorius gali šimtą kartų įsijungti be jokių problemų ir šimtą pirmą kartą išjungti pertraukiklį – tiesiog buvo nepasisekė su įjungimo kampu.
Transformatoriaus įsijungimo srovė yra svarbesnė 2026 metais nei buvo prieš penkerius metus. Jungtinėse Valstijose esančios komunalinės įmonės 2023 metais išleido apytiksliai 7,5 mlrd. JAV dolerių į skirstomųjų linijų transformatorius, kas sudaro 23 % metinį padidėjimą , nes senėjančios parko eilės buvo keičiamos ir prijungta nauja atsinaujinančios energijos galia – šią tendenciją galima pastebėti EIA elektros tinklo investicijų analizė . Kai įjungiama daugiau naujų transformatorių, tai reiškia daugiau įjungimo įvykių tiekimo linijose, kurios anksčiau nebuvo koordinuotos šiam tikslui. Tuo pat metu tokie projektai kaip JAV Energetikos departamento bendradarbiavimas su Oak Ridge Nacionaline laboratorija dėl aukštos efektyvumo šerdies plieno skatina naujų aukštos efektyvumo transformatorių konstrukcijų diegimą – geriau suprojektuotos šerdys šiek tiek keičia įjungimo srovės vaizdą, todėl dar viena priežastis prašyti tikrų duomenų, o ne remtis senaisiais taisyklių prielaidomis.
Kaip nurodyti įjungimo srovės parametrus savo kitame užsakyme
Štai dalis, kurią dažniausiai praleidžia pirkėjai: įjungimo srovės kontrolė gali būti įtraukta į pirkimo užsakymą. Jos nebūtina aptikti vietoje. Kai mūsų inžinieriai dirba su klientu dėl transformatoriaus įjungimo , jie paprašo į paklausimų sąrašą (RFQ) įtraukti penkis punktus:
- Paprašykite įjungimo srovės duomenų. Paprašykite apskaičiuotos įjungimo srovės kreivės arba tikslaus kVA ir įtampų rodiklio viršūnės daugiklio – ne bendro katalogo puslapio. Jei vienetas jau pagamintas, paprašykite išmatuotų transformatoriaus įjungimo įrašai iš gamyklos bandymų patalpos. Rimta gamykla tai pateikia be jokių argumentų.
- Nurodykite apsaugos sąsają. Praneškite gamyklai viršutinės grandinės apsaugos tipą – saugiklį, automatinį atjungiklį arba relę – ir galimą trumpojo jungimo srovę prijungimo taške. Gamykla, žinanti saugiklio klasę, gali patvirtinti, kad įrenginys ištvers šią apkrovą.
- Nurodykite kontroliuojamos įjungimo procedūros reikalavimus. Įrenginiams, kurių galia virš kelių MVA, arba silpnose sistemose paprašykite tiekėjo dokumentuoti rekomenduotą įjungimo seką: pirma įjunkite tuščiąja eiga, patikrinkite įbėgimo reiškinį maitinimo linijoje, tada priimkite apkrovą. Šis vienas žingsnis neleidžia daugumai skundų „transformatorius sugenda“.
- Kritiniuose objektuose apsvarstykite uždarymo kampo valdymą. Taško ant bangos (point-on-wave) atjungikliai, kurie užsidaro esant įtampai maksimume, gali žymiai sumažinti įbėgimo srovės smailę. Duomenų centrų ir ligoninių maitinimo linijose, kur nepageidaujamas išjungimas yra nepriimtinas, tai dažnai verta papildomų išlaidų.
- Reikalaukite relės derinimo dokumentų. Jei pirkiate didelį vienetą su savo apsauga, nustatymų filosofija – įskaitant antrųjų harmonikų varžymo slenkstį ir momentinio elemento maržą virš įsijungimo srovės – turėtų būti dalis gamyklinės dokumentacijos, kurią patvirtinate prieš siuntimą.
Kai išsiunčiame žemėje montuojamą transformatorių į Šiaurės Amerikos projektą, FAT dokumentacija apima tuščiosios eigos nuostolius ir magnetizavimo duomenis, kuriuos apsaugos inžinierius naudoja šiam skaičiavimui atlikti. Tai mums kainuoja vieną valandą bandymų skyriuje ir vėliau klientui sutaupo vieną savaitę prastovos.
Ką darome mes, Ryan Electric
Nuo 2007 m. pastatėme skystai aušinamus ir sausus transformatorius 120 000 m² gamykloje, o nuo 2023 m. dirbame kaip bendrosios įmonės partneris su Eaton , tai reiškia, kad mūsų bandymų procedūros audituojamos pagal vieno didžiausių pasaulio elektros įrangos gamintojų lūkesčius. Kai klientas klausia apie įsijungimo srovę, mes neatsiunčiame teorinės informacijos puslapio. Mūsų gamyklos bandymų įrašai rodo išmatuotą tuščiosios eigos nuostolį, magnetinės grandinės srovę ir šerdies elgesį faktinėje vienete, kuris įkraunamas į konteinerį.
Teksaso rangovų istorija pasibaigė laimingai. Mes jam atsiuntėme išmatuotą įsijungimo srovės bangos formą iš panašaus vieneto, jo inžinierius padidino momentinį elementą ir pridėjo 0,1 sekundės delsą, o transformatorius jau metus veikia be vieno netikėto išsijungimo. Šis vienetas niekada nebuvo defektinis. Koordinavimas buvo.
Tai yra pagrindinė mintis, kurią norime, kad kiekvienas pirkėjas išsineštų: transformatoriaus įsijungimo srovė yra fizika, o ne gamybos defektas. Nurodykite ją techninėse sąlygose, koordinuokite ją, ir jūsų projekto blogiausias momentas – pirmasis įjungimas – tampa įprastine procedūra.
Jei nustatote transformatorių naujai transformatorinėje pastotėje, saulės elektrinėje arba pastato modernizavimo projektuose ir norite, kad įjungimo skaičiavimai būtų atlikti prieš pasirašydami sutartį, išsiųskite mums savo vienos linijos schemą ir apsaugos nustatymus. Mūsų inžinieriai patvirtins, kad įrenginys ištvers jūsų šakos pirmąjį įjungimą. Gaukite kainos pasiūlymą ir įjungimo srovės duomenų lapą adresu ryantransformers.com/contact-us .
Apie autorių : Šį straipsnį parengė Jiangsu Ryan Electric Co., Ltd. inžinerijos komanda – transformatorių gamintojo, įsteigto 2007 metais, ir nuo 2023 metų Eaton bendradarbiavimo partnerio. Mūsų inžinieriai palaiko pirkėjus Šiaurės Amerikoje, Viduriniuose Rytuose ir Pietryčių Azijoje taikomosios inžinerijos, sertifikavimo konsultacijų (UL, CSA, IEEE, IEC) bei gamyklinių bandymų duomenų teikimu dėl žemės plokštumos, sausųjų ir aliejinės transformatorių. Susisiekite su mumis dėl techninių specifikacijų palaikymo el. paštu [email protected].