Ferroresonans dalam Transformator Jenis Pad-Mounted: Apa yang Diinginkan oleh Pengilang Transformator Jenis Pad-Mounted agar Pihak yang Menetapkan Spesifikasi Mengetahuinya

 

Sebagai pengilang transformator jenis pad mounted , kami terus mengalami kegagalan yang sama dalam turutan yang sama. Unit yang dipasang pada pad digantikan untuk penyelenggaraan. Pemutus kilat tiang penaik di hujung kabel gagal. Pasukan menggantikan pemutus kilat itu, menghidupkan semula unit tersebut, dan penggantian itu gagal sekali lagi dalam tempoh beberapa bulan – kadang-kadang hanya dalam beberapa minggu. Trafo itu sendiri lulus semua ujian rutin. Tiada apa-apa yang salah pada plat nama. Apa yang memusnahkan pemutus kilat itu ialah ferroresonans, dan hampir tidak pernah disebabkan oleh kesalahan pemutus kilat itu.

Apa Itu Ferroresonans Sebenarnya

 

Teras transformer bukanlah induktor linear. Di bawah keadaan jenuh, reaktans magnetisasi teras adalah tinggi. Apabila teras menghampiri keadaan jenuh, reaktans tersebut merosot dengan mendadak. Jika komponen yang menunjukkan kelakuan sedemikian dimasukkan ke dalam litar yang juga mengandungi kapasitans — seperti kapasitans selubung kabel bawah tanah, kapasitans penggredan pemutus litar, kapasitans penutup atau bank kapasitor — gangguan pensuisan boleh menyebabkan litar berayun, suatu ayunan yang tidak dapat dihasilkan oleh mana-mana elemen tersebut secara berasingan.

Itulah definisi penuhnya, dan ia juga menerangkan mengapa ferroresonans dalam transformer bukan resonans teratur yang dikira daripada XL = XC. Dengan induktor linear, hanya terdapat satu frekuensi resonans dan satu keadaan mantap. Namun, dengan teras yang boleh jenuh, terdapat beberapa frekuensi resonans, dan litar boleh berpindah secara tiba-tiba antara frekuensi-frekuensi tersebut. IEEE Technology Navigator — Ferroresonance (https://technav.ieee.org/topic/ferroresonance/) menerangkan empat mod ayunan utama: ferroresonans frekuensi asas pada frekuensi bekalan; ferroresonans sub-harmonik pada pecahan frekuensi bekalan, yang paling biasa ialah satu per tiga; ferroresonans quasi-periodik dengan bentuk gelombang tidak sekata; dan ferroresonans kacau tanpa corak berulang langsung. Voltan lebih yang berterusan dalam mod-mod ini boleh mencapai lima hingga enam kali voltan garis nominal, iaitu jauh melebihi anggapan koordinasi penebatan belitan agihan untuk tekanan frekuensi kuasa berterusan.

Dua unit dengan plat nama yang serupa boleh berkelakuan sepenuhnya berbeza. Mod yang diambil oleh litar bergantung kepada induktans, kapasitans, magnitud voltan dan keadaan awal — yang dalam amalan bermaksud ia bergantung kepada ketika tepat suis ditutup. Itulah sebabnya kajian yang dibina berdasarkan nilai nominal akan terlepas daripadanya, dan mengapa operasi suis yang sama boleh berjalan lancar seratus kali dan gagal pada kali yang keseratus satu.

Jika anda sedang bekerja melalui spesifikasi yang dipasang pada tapak kini, pasukan kejuruteraan kami akan meneliti litar utama bersama anda sebelum kadar ditetapkan. Hantar kepada kami gambarajah satu-garis dan kami akan membimbing anda melalui empat syarat tersebut.

Empat Syarat yang Mesti Selaras

 

Ferroresonans sangat sensitif. Ia memerlukan empat syarat secara serentak — sekunder tanpa beban, kapasitans utama yang tinggi, tidak simetri peralihan fasa tunggal , dan teras yang mencapai keadaan jenuh pada lebihan voltan yang sederhana — itulah sebabnya ia tidak pernah muncul dalam kajian aliran beban dan mengapa ia begitu sukar dihasilkan semula di ruang ujian.

Keadaan	Mengapa ini penting	Di mana ia muncul dalam amalan sebenar
Sekunder tanpa beban atau berbeban ringan	Rintangan beban meredam ayunan; sekunder kosong langsung tidak memberikan sebarang redaman	Perkampungan baharu sebelum pendudukan, penutupan kilang musiman, unit disimpan sebagai cadangan
Kapasitans utama yang tinggi	Kapasitans selubung kabel per unit panjang jauh lebih tinggi berbanding talian udara	Pemakan bawah tanah yang panjang, kabel naik, peti rangkaian, perkhidmatan industri berkuasa kabel
Pengalihan tidak simetri	Meninggalkan satu atau dua fasa terpencil tetapi masih berkaitan secara kapasitif dengan sumber	Pemutus fasa tunggal, sefius terbakar, pemulih fasa tunggal, operasi siku
Teras yang menjadi tepu pada lebihan voltan sederhana	Ketidakduaan peng magnetan runtuh, membenarkan litar melompat antara titik operasi	Teras dan rekabentuk moden berkehilangan rendah yang beroperasi pada ketumpatan fluks lebih tinggi

 

Alihkan mana-mana satu daripada empat ini dan fenomena tersebut biasanya tidak akan bermula. Itulah bahagian yang berguna, kerana ia bermaksud terdapat empat tempat berasingan untuk mereka bentuk keluar — dan susunan pengalihan hampir sentiasa merupakan pilihan paling murah. Ia juga titik di mana perbualan harus berpindah daripada sebut harga kepada pemilihan, dan ia perkara pertama yang pengilang transformator jenis pad mounted harus bangkitkan dengan anda.

Apa yang Dilakukannya terhadap Unit Sebelum Seseorang Menyedarinya

 

Kegagalan yang pertama kali dilihat oleh pasukan biasanya berlaku di penangkap Tambahan , bukan di dalam tangki. Arrester oksida logam ialah perintang yang hanya menjadi konduktif apabila voltan melebihi nilai kadarannya. Lebihan voltan ferroresonan yang berterusan menyebabkannya berada dalam keadaan konduksi dan menukarkan ayunan tersebut kepada haba di dalam blok seramik yang direka saiznya untuk impuls mikrosaat pada kitaran tugas yang ditetapkan. Data rujukan Eaton mengenai perlindungan lebihan voltan untuk transformer jenis pad-mounted menyatakan had tersebut secara jelas: arrester mengurangkan lebihan voltan tetapi tidak menghilangkannya sepenuhnya, dan semakin tinggi kitaran tugas arrester, semakin banyak bahan konduktif yang terdapat di dalamnya serta semakin lama ia mampu bertahan terhadap lebihan voltan sebelum gagal. Arrester pengedaran jenis ringan yang sepenuhnya sesuai untuk kesan kilat tidak direka saiznya untuk menahan tenaga frekuensi kuasa selama beberapa minit. Data rujukan Eaton TC202005EN — Perlindungan Lebihan Voltan untuk Transformer Jenis Pad-Mounted (https://www.eaton.com/content/dam/eaton/products/medium-voltage-power-distribution-control-systems/cooper-power-series-transformers/overvoltage-protection-for-pad-mounted-transformers-information-tc202005en.pdf)

Di belakang arrester, kerosakan adalah lebih senyap dan sukar dikesan semasa ujian rutin. Permukaan bushing menunjukkan jejak di tempat kejadian flashover. Penebukan penebat belitan berlaku pada titik di mana ayunan mencapai puncaknya, dan lubang tersebut sering cukup kecil sehingga ujian nisbah lilitan masih lulus. Teras menjadi panas, kerana pelarasan fluks jauh melebihi reka bentuk, dan haba merupakan faktor utama yang memendekkan jangka hayat penebat. Kegagalan arrester biasanya merupakan mangsa pertama, bukan satu-satunya.

Terdapat juga gejala yang sama sekali bukan elektrik. Unit dalam keadaan ferroresonance sering menghasilkan dengungan atau getaran frekuensi rendah yang kedengaran berbeza daripada dengungan magnetostrisi biasa — tidak sekata, tidak teratur, dan cukup kuat sehingga pasukan operasi mendengarnya sebelum mana-mana relay beroperasi. Anggaplah ia sebagai isyarat, bukan gangguan.

 

Peralihan Fasa Tunggal Ialah Pemicu yang Boleh Anda Kawal

 

Daripada empat keadaan tersebut, peralihan tidak simetri ialah satu-satunya keadaan yang boleh dielakkan oleh pihak penentu spesifikasi dengan hanya satu item baris. Peralihan fasa tunggal pada bank transformer tiga fasa — sama ada daripada pemutus litar, sefius yang terbakar, atau skema penutupan semula kutub tunggal — menyebabkan bank tersebut berada dalam keadaan separa bercas dan berkaitan secara kapasitif dengan sumber, iaitu pemicu klasik dalam sistem pengagihan berbekalkan kabel.

IEEE Std C57.105-2019, panduan untuk aplikasi sambungan transformer dalam sistem elektrik tiga fasa, menganggap interaksi sambungan dan peralihan ini sebagai pertimbangan rekabentuk, bukan suatu kemalangan: IEEE Std C57.105-2019 (https://standards.ieee.org/ieee/C57.105/6121) . Piawaian ini wujud secara khusus kerana interaksi antara sambungan transformer dan litar di sekelilingnya menentukan sama ada suatu sistem berfungsi dengan baik atau tidak.

Apa yang berfungsi di medan adalah tidak menarik. Hidupkan ketiga fasa secara serentak dengan peranti yang dikendalikan secara berkumpulan, bukannya pemutus fasa-tunggal, di mana-mana konfigurasi membenarkannya. Di tempat pemutus fasa-tunggal tidak dapat dielakkan, kekalkan beban rintangan tetap kecil pada belitan sekunder semasa penghidupan supaya ayunan mempunyai sesuatu untuk diserap. Perintang redaman atau litar penekan ferroresonans merentasi belitan merupakan lapisan seterusnya, dan penangkap Tambahan dipilih untuk lebihan voltan sementara, bukan hanya kilat sahaja, merupakan langkah terakhir.

Tiada satu pun daripada ini memerlukan perkakasan eksotik. Ia memerlukan skema penghidupan dan kitaran tugas arrester ditetapkan secara serentak dengan kadar trafo, bukannya selepas kabel sudah dipasang.

Lima Perkara untuk Dimasukkan dalam RFQ

 

Sambungan belitan dan pelabuhan tanah. Nyatakan sama ada primer berbentuk bintang-bertanah diterima. Primer delta-tidak-bertanah pada jarak kabel yang panjang merupakan susunan berisiko tertinggi, dan jawapan ini mengubah keseluruhan gambaran lebihan voltan.

Jenis peranti pengalih utama. Suis beban tiga fasa yang dikendalikan secara serentak, penutupan semula tiga fasa, atau suis potong fasa tunggal. Jika peranti fasa tunggal tidak dapat dielakkan, nyatakan dengan jelas kerana ia mengubah penangkap Tambahan pilihan.

Kelas pemelindung kilat, kitaran tugas, voltan operasi maksimum berterusan (MCOV), dan keupayaan terhadap voltan lebih sementara. "Pemelindung kilat disertakan" bukan spesifikasi. Minta pemelindung kilat yang dsaizkan berdasarkan voltan lebih sementara, bukan hanya kilat.

Jadual kabel. Saiz konduktor, panjang dan jenis penebat bagi setiap segmen utama. Kapasitans selubung merupakan separuh lagi litar resonan dan tidak kelihatan dalam jadual plat nama.

Peredaman sekunder. Sama ada beban kecil tetap atau perintang peredaman akan dibiarkan bersambung pada bahagian sekunder semasa pensuisan, serta peratusan daripada nilai kadarannya.

Soalan yang Ditanya oleh Pengilang Transformer Pemasangan Di Atas Tapak Sebelum Anda Menempah

 

Dalam mana-mana projek dengan jarak kabel utama yang panjang, dokumen pertama yang kami minta bukan jadual plat nama. Ia adalah gambarajah satu-garis dengan panjang kabel dan susunan suis, kerana kedua-dua item ini menentukan sama ada risiko lebih voltan boleh diabaikan atau benar-benar wujud. A pengilang transformator jenis pad mounted seseorang yang memberikan sebut harga berdasarkan senarai transformer sahaja sebenarnya memberikan sebut harga untuk satu unit, bukan satu penyelesaian.

Setiap unit melalui siri ujian rutin, dan kehilangan tanpa beban serta arus magnetan direkodkan semasa proses tersebut. Kedua-dua nilai ini merupakan input yang mengubah soalan ferroresonans daripada suatu pendapat kepada suatu pengiraan, dan kami akan meneruskannya kepada jurutera perunding anda sebelum penghantaran atas permintaan.

Ryan Electric telah menghasilkan transformer pengedaran dan kuasa sejak tahun 2007, dari tapak pengeluaran seluas 120,000 m² dengan lebih daripada 180 set peralatan pengeluaran dan ujian serta 37 paten. Sejak tahun 2023, syarikat ini beroperasi sebagai rakan usaha patungan rasmi Eaton, yang menjadi salah satu sebab kami memperlakukan koordinasi penangkap kilat dan suis sebagai sebahagian daripada lingkup transformer, bukan sebagai masalah pihak lain.

Corak yang kerap kami lihat dalam kerja pembahagian kawasan di Amerika Utara ialah unit tiga fasa kecil — 75 kVA hingga 500 kVA — di hujung laluan bawah tanah yang panjang, dibekalkan melalui suis potong fasa tunggal, dan mensuplai beban yang belum wujud selama setahun lagi. Setiap keadaan dalam senarai itu hadir serentak, dan tapak tersebut tidak digunakan selama berbulan-bulan. Apabila pihak yang menetapkan spesifikasi beralih kepada suis kendalian kelompok dan meninggalkan beban rintangan kecil pada bahagian sekunder semasa proses penyusunan, kegagalan penangkap kilat berhenti.

Jika anda menentukan unit pad mounted pada sistem berkuasa kabel, hantar kepada kami gambarajah satu-garis dan jadual kabel sebelum pesanan ditempatkan. Kami akan mengkaji susunan pengalihan, spesifikasi arrester dan redaman sekunder terhadap litar sebenar anda, serta memberitahu anda keadaan mana daripada empat keadaan yang anda miliki — dan keadaan mana yang telah anda keluarkan dalam rekabentuk. Itulah perbualan yang pengilang transformator jenis pad mounted sepatutnya diadakan dengan anda sebelum pesanan ditempatkan, bukan selepas arrester pertama gagal.

Tentang pengarang

Artikel ini disediakan oleh pasukan kejuruteraan transformer Ryan Electric. Ryan Electric (Jiangsu Ryan Electric Co., Ltd.) mereka bentuk dan mengilang transformer jenis kering resin tuang dan VPI, transformer berminyak serta unit pad mounted di tapak pengilangan seluas 120,000 m², melayani projek pusat data, industri, utiliti dan infrastruktur di Amerika Utara, Asia Tenggara, Timur Tengah dan Afrika.