변압기 단락 임피던스를 설계하고 검증하는 방법: 고장 전류 계산에서 FAT까지

단락 임피던스는 종종 변압기 데이터시트 중간에 숨겨진 백분율로 처리됩니다. 실제 전력 시스템에서 이 숫자는 고장 전류, 전압 강하, 병렬 부하, 보호 조정 및 권선 내부의 기계적 힘에 영향을 미칩니다. Zisheng Electric에서는 취급합니다 . 변압기 단락 임피던스를 제조업체가 별도로 선택한 값이 아닌 시스템 매개변수로 너무 낮으면 예상되는 오류 전류가 개폐 장치의 의무를 초과할 수 있습니다. 이 값이 너무 높으면 모터의 대규모 시동과 갑작스러운 부하 변화로 인해 허용할 수 없는 전압 강하가 발생할 수 있습니다.

FAT 중에 측정된 임피던스를 설계 보증, 계약 허용 오차 및 시스템 오류 연구와 비교합니다.

변압기 단락 임피던스가 나타내는 것

일반적으로 uk%로 표시되는 임피던스 전압은 한 권선이 단락되고 지정된 테스트 전압이 정격 주파수에서 다른 권선에 적용될 때 정격 전류를 순환하는 데 필요한 정격 전압의 백분율입니다. 여기에는 저항성 구성 요소와 반응성 구성 요소가 포함되어 있습니다. 누설 리액턴스는 일반적으로 중대형 전력 변압기에서 지배적이지만 엔지니어가 피크 전류, 온도 및 탭 위치 성능을 평가할 때 부하 손실과 관련된 저항은 여전히 ​​​​중요합니다.

변압기 단자에서 사용할 수 있는 대칭 전류에 대한 간단한 스크리닝 계산은 다음과 같습니다.

Ik ≒ In × 100 / uk%

저전압 정격 전류가 약 2,624A이고 임피던스가 6%인 2,000kVA, 0.44kV 변압기를 생각해 보십시오. 업스트림 소스가 무한 고장 용량을 갖는다고 가정하면 초기 대칭 전류는 약 43.7kA입니다. 실제 프로젝트 계산에서는 업스트림 네트워크, 케이블, 라인 및 버스바의 임피던스를 추가해야 하며 소유자가 지정한 방법(주로 IEC 60909)을 따라야 합니다. 단순화된 방정식은 최종 보호 설정 보고서가 아닌 초기 심사에 유용합니다.

목표 임피던스를 설정하는 방법

단선 다이어그램 및 결함 수준으로 시작

'IEC에 따른 임피던스'라고만 적힌 구매 사양만으로는 충분하지 않습니다. 변압기 공급업체는 최대 및 최소 소스 오류 수준, 시스템 전압, 벡터 그룹, 중성점 접지 방법, 병렬 변압기 수, 부하 특성 및 스위치기어 단시간 내구 등급이 필요합니다. 광산 공장, 제철소, 펌프장에서도 대형 모터 목록과 시동 방법을 제공해야 합니다. 태양광 및 배터리 프로젝트는 회전 기계와 다르기 때문에 컨버터가 고장 전류에 미치는 영향을 설명해야 합니다.

두 개의 변압기가 병렬로 작동하는 경우 임피던스 백분율과 전압 비율 허용 오차는 부하 공유 및 순환 전류에 직접적인 영향을 미칩니다. 정격이 동일하다고 해서 자동으로 만족스러운 병렬 작동이 보장되는 것은 아닙니다. 구매 계약에서는 허용 가능한 임피던스 차이, 탭 동기화 철학 및 한 장치가 작동하지 않을 때 허용되는 부하를 정의해야 합니다.

재생 에너지 프로젝트는 목표 임피던스를 변환기 동작 및 수집기 시스템 임피던스와 조정해야 합니다.

권선 형상으로 누설 리액턴스 제어

변압기를 제작한 후에는 단락 임피던스를 자유롭게 조정할 수 없습니다. 방사형 권선 치수, 축 높이, 주 절연 간격, 디스크 배열 및 누설 자속 경로는 모두 리액턴스에 영향을 미칩니다. 설계자가 한 차원을 변경하면 팀은 온도 상승, 유전체 마진, 축 클램핑력 및 제조 공차도 검토해야 합니다. 임피던스 목표에 도달하기 위해 절연 간격을 줄이는 것은 위험을 유전체 성능과 단락 강도로 전환할 수 있습니다.

대한 오일 침지형 변압기 , 도체 재료, 전치 및 리드 길이는 저항 구성 요소에 영향을 미칩니다. 권선 높이와 반경 방향 간격은 반응성 부품에 큰 영향을 미칩니다. 또한 고전압 설계에서는 전체 태핑 범위에 걸쳐 탭 권선 위치와 임피던스를 검토해야 합니다. 따라서 우리의 설계 검토에서는 하나의 중심 값에 의존하는 대신 주요, 최대 및 최소 탭 위치를 기록합니다.

고도, 주기적 채굴 하중, 온도 및 단열 보정을 함께 검토해야 합니다.

IEC 60076-5에 따른 단락 내성

IEC 60076-5:2006은 외부 단락의 영향을 견디는 변압기의 능력을 다룹니다. 여기에는 열 계산과 특수 시험 또는 이론 평가를 통한 동적 내구성 검증이 포함됩니다. 프로젝트 문서는 해당 버전, 오류 기간 및 오류 유형을 식별해야 합니다. 만족스러운 임피던스 측정만으로는 단락에 대한 내성이 입증되지 않습니다. 임피던스 테스트는 전기적 매개변수를 확인합니다. 내력 평가에는 도체 온도, 축 방향 및 반경 방향 전자기력, 클램핑 및 리드 지지도 포함되어야 합니다.

중요한 EPC 프로젝트의 경우 구매자는 열 단락 계산, 축 및 반경 방향 힘 검사 요약, 권선 클램핑 설명, 단락 테스트 또는 검증된 설계 제품군의 증거를 요청할 수 있습니다. 이러한 문서는 주요 자료가 공개되기 전에 검토되어야 합니다. 특수 단락 테스트가 필요한 경우 테스트 실험실, 운송 계획, 테스트 순서 및 테스트 후 측정이 사전에 합의되어야 합니다.

FAT가 설계 및 제조 결과를 확인하는 방법

단락 임피던스와 부하 손실은 일반적으로 단락 테스트 중에 얻어집니다. 연결, 기기 정확도, 권선 온도, 온도 보정, 주파수 및 탭 위치가 모두 보고된 값에 영향을 미칩니다. FAT 증인은 최종 보고서에서 '통과'라는 단어만 확인하기보다는 원시 측정값을 검토해야 합니다. 측정된 값을 보증 및 계약 허용 오차와 비교해야 하며, 3단계 결과를 검토하여 비정상적인 불균형이 있는지 검토해야 합니다.

임피던스 테스트 후에는 액세서리, 명판, 문서 및 운송 상태 점검이 이루어집니다.

IEC 60076-1은 전력 변압기에 대한 일반 요구 사항을 제공합니다. 프로젝트에 적용되는 정확한 공차는 계약 및 관련 조항에 따라 확인되어야 합니다. 측정된 임피던스가 허용 경계에 가까우면 EPC 엔지니어는 측정된 값을 단락 모델에 입력해야 합니다. 공식적으로 허용되는 값은 스위치기어 의무가 초과되는 경우 허용되는 엔지니어링 결과가 아닙니다.

구매 명세서에 명시되어야 하는 내용

시행 가능한 임피던스 조항은 보장된 값, MVA 및 온도 기준, 탭 위치, 공차, 병렬 작동 요구 사항, 오류 지속 시간, 최대 시스템 오류 수준, 설계 검증 문서 및 FAT 증인 지점을 식별해야 합니다. 여러 변압기 정격을 사용하는 프로젝트는 전체 일정에 걸쳐 하나의 uk% 값을 복사해서는 안 됩니다. 각 장치는 버스 결함 수준, 보호 시스템 및 자체 위치의 부하 동작과 일치해야 합니다.

스위치기어 데이터도 변압기 공급업체에 반환해야 합니다. 1초 동안 50kA 정격의 저전압 보드가 변압기 계산이 마진 없이 50kA에 접근하도록 허용되어야 한다는 의미는 아닙니다. 연구에는 네트워크 변동, 계산 불확실성 및 향후 확장에 대한 합리적인 허용이 필요합니다. 에 대한 110kV 침수형 전력 변압기 또는 다중 권선 설계의 경우 사양에는 각 권선 쌍과 해당 용량 기준 사이의 임피던스가 명시되어야 합니다.

해안 풍력 프로젝트에서는 단층 수준, 확장 계획, 환경, 장비 등급 등을 함께 검토해야 합니다.

일반적인 기술 설명

한 산업 프로젝트에서는 2,500kVA 변압기, 0.4kV 2차 변압기 및 5.5% 임피던스를 지정했으며 저전압 배전반의 단시간 정격은 50kA였습니다. 무한 소스 스크리닝 계산은 약 65.6kA의 변압기 기여를 생성했습니다. 케이블 임피던스는 값을 감소시키지만 원래 설계에서는 적절한 마진이 표시되지 않았습니다.

임피던스를 즉시 7%로 변경해도 설명이 해결되지 않았습니다. 팀은 모터 시동 전압, 업스트림 결함 용량, 버스 길이 및 병렬 배열을 검토했습니다. 최종 목표는 허용 가능한 부하 단계 성능과 오류 전류 제한의 균형을 맞추고 보장된 데이터 및 FAT 허용 오차에 입력되었습니다. 이러한 유형의 설명에는 권선 제조 전에 비용이 거의 들지 않으며 코일 치수가 고정된 후에 대대적인 재설계가 필요할 수 있습니다.

관련 설계 고려 사항은 다음 가이드에서 논의됩니다. 남미 재생에너지 프로젝트를 위한 변압기 선택 . 조달팀도 검토할 수 있습니다. 남미 전력 시장이 변압기 공급업체에 기대하는 것.

운송 및 설치 후 비교를 위해 공장 임피던스 및 권선 저항 기준선을 유지하십시오.

프로젝트에 임피던스 값이 작용하도록 만들기

단락 임피던스는 변압기, 시스템 결함 수준, 보호, 개폐 장치 및 부하 특성 사이의 루프를 닫을 때만 유용합니다. Zisheng Electric은 유침 변압기, 전력 변압기, 건식 변압기, 소형 변전소 및 관련 변전소 장비를 공급합니다. 프로젝트 용량, 전압 수준, 환경 조건, 기술 사양을 기반으로 기술 매칭을 제공할 수 있으며 문의 사항에 대한 초기 응답은 24시간 이내에 가능합니다. 단일 라인 다이어그램, 로드 목록 및 결함 수준 데이터를 통해 엔지니어는 견적 단계에서 임피던스 목표, FAT 범위 및 필수 기술 문서를 검토할 수 있습니다.