Huidige formule van de transformator: van formule tot daadwerkelijke werking 

Wanneer je het hoorthuidige formule van de transformator, het eerste dat in je opkomt is I = S / (√3 U). Corné, toch? Maar het is precies deze banaliteit waar veel jonge professionals op stuiten, omdat ze denken dat het hele punt erin zit. De formule is de ideale berekening voor een nieuwe transformator onder ideale omstandigheden. Maar in de praktijk is deze stroom een ​​levende grootheid, afhankelijk van een aantal factoren waar leerboeken vaak over zwijgen.

De formule is slechts het begin van de reis

Laten we dus de klassiekers nemen. Nominale wikkelstroom. Voor een driefasige transformator lijkt alles duidelijk: we delen het totale vermogen door de spanning en de wortel van drie. Maar meteen de eerste nuance: welke spanning moet ik gebruiken? Fase-naar-fase of fase-naar-fase? Voor krachtolie- of droge transformatoren voor algemene doeleinden wordt gewoonlijk lijnspanning gebruikt. Wanneer u echter specifieke wikkelingsschema's of bijvoorbeeld transformatoren voor convertorsubstations tegenkomt, kunt u in de war raken. Ik heb zelf gezien hoe in een van de faciliteiten, toen ik een oude TM-2500 verving door een nieuwe analoogWenzhou Qiaonasen elektrische apparatuur Co., LtdDe installateurs maakten bijna een fout bij het aansluiten van de kranen, omdat ze mechanisch de stroom voor het oude vermogen hadden berekend, zonder er rekening mee te houden dat het nieuwe apparaat een iets andere kortsluitspanning heeft.

En er zijn ook stromen met een asymmetrische belasting. De nominale huidige formule is niet langer een wondermiddel. Je moet berekeningen maken voor de omgekeerde en nulreeksen, dit is vooral van cruciaal belang voor transformatoren die bijvoorbeeld boogovens of grote lasstations van stroom voorzien. Ik herinner mijn collega's er voortdurend aan: kijk niet alleen naar de maatplaat, maar ook naar het paspoort, waar vaak de toegestane asymmetriecoëfficiënten worden aangegeven. Sommige fabrikanten, waaronderQnasen, in hun documentatie voor 10/0,4 kV-transformatoren bieden ze nu rechtstreeks grafieken of tabellen met toegestane langetermijnstromen voor verschillende modi, wat erg handig is voor ontwerpers.

En natuurlijk de temperatuur. De formule vertelt je niet hoe de stroom zich zal gedragen als de transformator in de zomer op +40 in een slecht geventileerde kamer wordt geplaatst. De nominale stroom is gegarandeerd onder nominale koelomstandigheden. In werkelijkheid is het noodzakelijk om correctiefactoren in te voeren en soms eenvoudigweg de belasting te onderschatten, zodat de thermische relais niet wegvliegen of, erger nog, de versnelde veroudering van de isolatie niet begint. Dit is niet langer wiskunde, maar operationele ervaring.

Nullast- en kortsluitstromen: verborgen parameters

Iedereen herinnert zich de bedrijfsstroom, maar deze twee grootheden worden vaak vergeten totdat ze op een probleem stuiten. De nullaststroom is schijnbaar een kleinigheid, een paar procent van de nominale waarde. Maar wanneer u een nieuwe transformator accepteert, is het opmeten ervan een verplicht ritueel. Ernstig te duur ten opzichte van het Ixx-paspoort is een rode vlag. Dit kan duiden op defecten in de montage van het magnetische circuit, een kortsluiting in de LV-wikkeling zelf, die mogelijk niet is opgetreden tijdens operationele spanningstests. Nadat op de locatie een droge transformator was geïnstalleerd en deze werd ingeschakeld op de nominale spanning, werd de differentiële beveiliging aan de HV-zijde geactiveerd. Iedereen was in paniek, ze dachten dat er kortsluiting was. Het bleek dat de nullaststroom 1,8 keer hoger was dan aangegeven, en de beveiliging, die niet goed was geconfigureerd voor deze parameter, beschouwde dit als interne schade.

Kortsluitstroom Is is een heel ander verhaal. De waarde ervan, of beter gezegd de kortsluitspanning (Uk%), is opgenomen in de formule voor het berekenen van de schokstroom bij een echte kortsluiting. Maar hier is het belangrijk om te begrijpen: het paspoort Uk% is de waarde op de nominale positie van de kraanschakelaar. En als de transformator werkt op een spanning die afwijkt van de nominale spanning (bijvoorbeeld in de negatieve fase van de belastingwisselaar), dan zal de kortsluitstroom veranderen. Bij het berekenen van de beveiligingsinstellingen moet hiermee rekening worden gehouden. We hebben ooit het geval onderzocht van valse alarmen van de maximale stroombeveiliging aan de 0,4 kV-zijde. Alles werd correct berekend, maar ze hielden er geen rekening mee dat de transformator vrijwel constant op een hogere spanning (+5% aftakking) werkte, wat leidde tot een lichte daling van Uk% en, als gevolg daarvan, tot een toename van de kortsluitstroom in het LV-netwerk. De verdediging stond op scherp.

Daarom vragen wij bij de selectie van transformatoren, vooral voor kritische installaties, altijd om gedetailleerde catalogusgegevens, inclusief afhankelijkheidsgrafieken. In dit opzicht het portaalWenzhou Qiaonasen elektrische apparatuur Co., LtdHet verschil is gunstig doordat voor de meeste artikelen in de catalogus, of het nu gaat om met olie gevulde of drooggegoten transformatoren, volledige technische rapporten onmiddellijk worden verstrekt met magnetisatiecurven, exacte verlieswaarden en stromen XX voor verschillende trappen. Dit bespaart veel tijd in de haalbaarheidsstudiefase.

Praktische valkuilen bij meten en monitoren

In theorie heb ik de stroom gemeten met klemmen - en alles is duidelijk. In de praktijk is het een hele zoektocht. Ten eerste: waar moeten de sensoren worden geplaatst? Bij laagspanningsrails, die meestal in een pakket worden geleverd, is het belangrijk om te zorgen voor de juiste positie van de klemmen om de invloed van aangrenzende fasen te voorkomen. Ruis kan metingen vervormen, vooral bij het meten van kleine stromen of niet-sinusvormige stromen. Ten tweede: de kwaliteit van het meetinstrument zelf. Goedkope klemmen met gemiddelde meetwaarden zijn vrijwel nutteloos voor moderne belastingen met hoge harmonischen. U hebt een True RMS-apparaat nodig.

Het onderwerp harmonischen springt eruit. De formule voor de effectieve stroomwaarde geldt voor een sinusoïde. En als de belasting frequentieregelaars, UPS, LED-verlichting is? De 3e, 5e, 7e harmonischen verschijnen. De effectieve waarde van de stroom neemt toe, de transformator warmt meer op (verliezen in koper nemen toe in verhouding tot het kwadraat van de stroom, maar rekening houdend met het skin-effect bij hoge frequenties - zelfs meer), en een gewone ampèremeter kan een waarde weergeven die bijna normaal is. Dit is een verraderlijke situatie: volgens de metingen is alles in orde, maar de transformator zoemt en oververhit. Daarom is het onder moderne monitoringomstandigheden niet langer voldoende om eenvoudigweg de wortel van het gemiddelde kwadraat te controleren. Spectrumanalyse vereist.

We hebben een online monitoringsysteem geïmplementeerd in een van de distributiesubstations met een overheersende niet-lineaire belasting. We keken niet alleen naar de stroom, maar naar de sinusoïdale vervormingsfactor (THD). En ze merkten op tijd dat na het installeren van een nieuwe krachtige compressor met een VFD de THD van de stroom aan de LV-zijde toenam tot 25%. Ik moest ingangssmoorspoelen installeren. Zonder een gedetailleerde analyse zouden we eenvoudigweg een temperatuurstijging registreren en in het beste geval de transformator ontladen, waardoor er stroom verloren zou gaan.

Invloed van het transformatorontwerp op toegestane stromen

Niet alle transformatoren zijn hetzelfde en hun ?capaciteit? De stroom wordt niet alleen bepaald door de dwarsdoorsnede van de draad. Laten we als voorbeeld het koelsysteem nemen. Een transformator met natuurlijke oliekoeling (M) en een transformator met blaas- en geforceerde oliecirculatie (DC) op hetzelfde vermogen hebben verschillende overbelastingsmogelijkheden. Dit verandert de huidige formule niet, maar het thermische regime verandert, en daarom verandert de zeer toelaatbare langetermijnstroom die we kunnen ‘uitpersen’ wel. van het apparaat zonder de bron te beschadigen.

Kronkelend ontwerp. Koper of aluminium? Het is niet alleen een kwestie van prijs. Koper heeft een betere geleidbaarheid, maar ook een andere thermische uitzettingscoëfficiënt. Bij aluminiumwikkelingen zijn vooral de kwaliteit van de contactverbindingen en de bescherming tegen oxidatie van cruciaal belang. Ik zag de gevolgen van een slechte krimp van de tips op een aluminium LV-wikkeling - het contactpunt werd heet, de isolatie raakte verkoold en als gevolg daarvan een kortsluiting tussen de bochten. De stroming was normaal, maar bleef hangen? in slecht contact.

Een ander punt is de aanwezigheid van een on-load tap-wisselaar. Een kraanwisselaar onder belasting of onbelast is een extra weerstand, extra contacten. Het lijkt een kleinigheid, maar bij hoge stromen geeft zelfs een milliohm extra weerstand een toename van de verliezen en lokale verwarming. Bij het berekenen van de verwachte bedrijfsstromen voor transformatoren met een belaste wisselaar houd ik mentaal altijd rekening met een kleine stroomreserve voor de kant waar de belaste wisselaar is geïnstalleerd. Vooral als er veelvuldig wordt overgeschakeld, zoals bijvoorbeeld in netwerken met een fluctuerende opwekking uit hernieuwbare energiebronnen.

Communicatie met gerelateerde apparatuur en beveiligingen

De transformatorstroom bepaalt rechtstreeks de keuze van stroomafwaartse apparatuur: machines, rails, kabels, stroomtransformatoren. De meest voorkomende fout is de discrepantie tussen het uitschakelvermogen van de stroomonderbrekers en de kortsluitstroom van de transformator.huidige formule van de transformatorvoor een driefasige kortsluiting is bekend: Ikz = Inom / (Uk%/100). Maar ze vergeten vaak rekening te houden met de weerstand van het hele circuit als ze stroom naar de spanningszijde van de machine brengen. Als gevolg hiervan zal een stroomonderbreker met een verminderd uitschakelvermogen bij een echte kortsluiting eenvoudigweg barsten.

Beveiligingen instellen is een ander verhaal. De bedrijfsstroom van maximale stroombeveiliging (overstroombeveiliging) of uitschakeling moet niet alleen worden aangepast aan de nominale stroom van de transformator, maar ook aan magnetiserende stroomstoten. Deze worp kan 8-12 keer hoger zijn dan Inom en duurt een fractie van een seconde. Als de cutoff-instelling te gevoelig is, krijgen we valse trips elke keer dat de transformator wordt ingeschakeld. We moeten een compromis zoeken door de tijdstroomkarakteristieken van zowel de transformator zelf als het beveiligingsapparaat te analyseren.

In deze context hebben de end-to-end-oplossingen van aanbieders als Qnasen een voordeel. Wanneer de transformator, schakelcellen en beschermende automatisering als één systeem worden ontworpen en geleverd, worden de risico's van dergelijke inconsistenties geminimaliseerd. Hun ingenieurs, gespecialiseerd in hoog- en laagspanningstransmissie- en distributieoplossingen, zorgen doorgaans meteen voor kortsluitstroomberekeningen en aanbevolen instellingen voor standaardconfiguraties, waardoor het leven voor installateurs en servicetechnici een stuk eenvoudiger wordt.

Laatste gedachten: formule versus realiteit

Dus waar zijn we terechtgekomen?huidige formule van de transformatorDit is een noodzakelijke en belangrijke basis. Er is nergens zonder haar. Maar dit is slechts een fundering, geen voltooid huis. Echt begrip ontstaat wanneer je rekening gaat houden met de tientallen aanpassingen die het leven maakt: temperatuur, harmonischen, toestand van contacten, netwerkbedrijfsmodus, veroudering van isolatie.

Mijn advies, gebaseerd op bittere en zoete ervaringen: beperk je nooit tot berekeningen uit het leerboek. Kijk naar het paspoort van een specifiek apparaat, houd rekening met de werkelijke omstandigheden van de werking ervan, investeer in hoogwaardige meet- en monitoringinstrumenten. En onthoud dat stroom slechts een van de parameters is van een complex elektromagnetisch apparaat, zoals een stroomtransformator. De omvang ervan vertelt het verhaal van de lading, maar om het hele boek te begrijpen, moet je het ‘lezen’. en temperatuur, en trillingen, en de samenstelling van gassen in de olie (voor olie), en de vorm van de curve.

Werken met betrouwbare leveranciers die volledige en transparante data aanleveren, zoalsWenzhou Qiaonasen elektrische apparatuur Co., Ltd, vermindert het aantal verrassingen. Maar de eindverantwoordelijkheid om ervoor te zorgen dat de werkelijke stroom in de draden binnen de, niet alleen berekende, maar ook redelijke, grenzen blijft, ligt altijd bij het bedieningspersoneel. De formule is uw assistent, maar is geen vervanging voor gezond verstand en zorgvuldige observatie van de apparatuur.