Seleção do comutador de taps do transformador: DETC vs OLTC, faixa de taps e controle

Uma solicitação de um transformador imerso em óleo geralmente inclui uma faixa de derivação antes de explicar o problema de tensão. Isso inverte a sequência do design. Do ponto de vista da engenharia da Zisheng Electric, a seleção do comutador de derivação do transformador deve começar com a alimentação de entrada, o barramento de carga e as condições sob as quais a relação deve mudar. Uma longa lista de posições de tap não é, por si só, uma solução de regulação de tensão.

A decisão prática é se um ajuste ocasional durante uma interrupção planejada é suficiente ou se o transformador deve regular enquanto alimenta a carga. A resposta afeta o projeto do enrolamento, o serviço de comutação, os controles, o acesso para manutenção e as informações exigidas nos testes de aceitação de fábrica. Este guia é destinado a engenheiros e compradores técnicos que preparam especificações de transformadores, e não como uma instrução para operação de equipamentos energizados.

A disposição dos taps deve ser selecionada levando em consideração a função do transformador e a tensão necessária na barra fornecida.

A seleção do comutador de taps do transformador começa com o problema de tensão

Desenhe o caminho elétrico: fonte, alimentador de entrada, transformador, circuito de saída e carga. Identifique onde a tensão é medida e onde deve permanecer aceitável. Uma tensão no terminal do transformador pode parecer satisfatória enquanto um motor remoto vê uma tensão muito mais baixa através de um alimentador longo. Por outro lado, aumentar a saída do transformador para auxiliar a carga mais distante pode expor equipamentos mais próximos a tensão excessiva.

Solicite registros de tensão de alimentação com condições operacionais anexadas. Um mínimo e um máximo sem carimbos de data e hora podem ocultar a diferença entre uma variação sustentada da oferta e uma perturbação breve. Registre a produção normal, a operação com baixa carga, grandes alterações de carga e qualquer exportação de geração. Mantenha os eventos de falha anormais separados dos requisitos normais de regulamentação.

Separar variação persistente de eventos curtos

A mudança de tap não é uma cura universal para quedas de tensão, desequilíbrio de fase, harmônicos ou alimentador subdimensionado. Um esquema de controle OLTC possui um comportamento de resposta deliberado; não deve perseguir todos os eventos curtos. Se a principal preocupação for a partida do motor, examine a potência da fonte, a impedância do alimentador e o método de partida. Se o problema for uma compensação duradoura da oferta, o ajuste da proporção pode ser a ferramenta relevante. Defina o problema antes de adicionar equipamentos.

Para uma revisão de projeto com a Zisheng Electric, o pacote inicial útil é um diagrama unifilar, cronograma de tensão do transformador e uma descrição de quando ocorre a tensão inaceitável. Essas informações permitem uma discussão de engenharia sobre a função necessária, em vez de uma comparação baseada apenas no preço do componente.

DETC e OLTC resolvem diferentes tarefas operacionais

Um comutador de derivação desenergizado (DETC) altera a conexão do enrolamento selecionado com o transformador desenergizado. Um disjuntor secundário aberto por si só não estabelece essa condição: as fontes primárias, alternativas e possível retroalimentação devem ser tratadas de acordo com o procedimento de isolamento aprovado. Termos como “sem carga” são facilmente mal compreendidos, portanto as especificações devem indicar explicitamente a condição operacional permitida.

Um comutador de derivação em carga (OLTC) é projetado para alterar a relação durante o serviço energizado dentro de sua função especificada. Seu arranjo de comutação gerencia a transferência entre torneiras adjacentes. A explicação técnica de Reinhausen sobre a operação do OLTC descreve esta distinção e a relação entre o comutador de derivação e o controle automático de tensão.

Para comparação, o O transformador regulador de tensão sem excitação S11 representa uma rota de produto para investigar onde o ajuste desenergizado é apropriado. O pedido selecionado ainda precisa de uma programação de tap e procedimento operacional confirmados. Uma etiqueta de catálogo não substitui esses documentos.

Transforme a faixa de tensão necessária em uma programação de tap

Indique qual enrolamento está com derivação, sua tensão nominal da derivação principal, o tamanho do degrau e as posições finais utilizáveis. Defina também se o transformador mantém sua potência nominal em todos os taps ou possui restrições declaradas. Duas citações podem dizer “mais ou menos cinco por cento” enquanto usam diferentes bases de tensão, numeração de posição ou suposições de classificação.

Um cálculo de proporção ilustrativo

Considere um transformador idealizado com relação principal de 11 kV a 0,4 kV e tomadas no enrolamento de alta tensão. Em uma alimentação real de 11 kV, selecionar um tap com classificação de 11,55 kV fornece uma tensão secundária sem carga aproximada de 11/11,55 × 400 = 381 V. Selecionar um tap com classificação de 10,45 kV fornece aproximadamente 421 V. Esses são cálculos ilustrativos, configurações não recomendadas ou tensões carregadas garantidas.

O ponto importante é a direção: adicionar espiras de alta tensão efetivas reduz a tensão secundária para uma tensão de alta tensão aplicada inalterada. Um comando 'aumentar' pode referir-se à tensão de saída regulada, enquanto um número de tap ou porcentagem pode descrever o enrolamento com derivação. Não assuma que o aumento do número de posição exibido aumenta a tensão da carga.

Use o diagrama de conexão aprovado e a tabela de taps para definir cada posição. O cálculo do projeto deve então incluir a faixa real da fonte, a queda de tensão do transformador e a queda do alimentador de saída. Verifique a condição de alta oferta e carga leve, bem como a condição de baixa oferta e carga pesada. Uma configuração selecionada apenas para melhorar o último pode criar uma condição inaceitável no primeiro.

Os cabos de derivação, o isolamento dos enrolamentos e o equipamento de comutação formam um projeto coordenado.

Combine o comutador com o enrolamento, não apenas com o MVA

A capacidade do transformador é apenas uma entrada inicial para a seleção do componente. O arranjo do enrolamento determina a corrente que passa pelos contatos selecionados e a tensão entre as derivações relevantes. Uma conexão na extremidade neutra e uma conexão em outro local do enrolamento não impõem automaticamente a mesma taxa de isolamento.

Para um enrolamento trifásico balanceado, a corrente de linha pode ser estimada a partir da potência aparente dividida pela raiz quadrada de três vezes a tensão linha a linha. Isso não é permissão para igualar a corrente de linha com cada corrente de contato interno. A conexão do enrolamento, o circuito de regulação e a disposição do comutador devem ser considerados pelo projetista.

Revise a corrente máxima de passagem, a tensão de passo, os requisitos de isolamento e a carga de sobrecarga especificada como uma seleção coordenada. Quando forem esperadas correntes não senoidais ou ciclos operacionais incomuns, forneça essas condições ao fornecedor do componente. Não extrapole uma classificação de catálogo além das condições de aplicação declaradas.

As torneiras finais merecem atenção explícita

A torneira principal nem sempre é o ponto de operação mais exigente. Peça ao fabricante para identificar as condições limitantes da derivação para corrente, aquecimento e design magnético. A tensão aplicada, a frequência e as voltas efetivas influenciam o fluxo do núcleo; um ajuste de relação deve permanecer dentro do envelope operacional aprovado do transformador. Mais alcance não é, portanto, automaticamente melhor.

O layout físico também é importante. Os cabos de derivação precisam de roteamento controlado, folgas de isolamento e suporte mecânico. Uma mudança tardia na faixa de regulação pode exigir alterações no enrolamento ou no layout dos cabos, e não apenas uma placa de identificação diferente. Congele a programação elétrica antes de tratar o arranjo do tanque e os desenhos de fabricação como finais.

Especifique o comportamento do controle OLTC como parte do projeto

Um OLTC e um controlador de tensão têm funções diferentes. O equipamento de comutação altera a relação; o controlador decide quando uma mudança é necessária. Uma especificação completa identifica a fonte de medição, a relação do transformador de tensão, o ponto regulado, o ponto de ajuste, a zona morta, os atrasos de tempo, os limites de posição e a autoridade local ou remota.

Uma zona morta muito estreita para a qualidade da medição e a variação normal do sistema pode causar operações desnecessárias. Um atraso mal coordenado com outros reguladores pode produzir correções concorrentes. Defina estes valores através do estudo do projeto e das instruções do equipamento em vez de copiar outra instalação.

Defina o comportamento para perda de detecção de tensão, perda de potência do inversor, operação incompleta, comandos contraditórios e falha de feedback de posição. A resposta correta pode ser bloqueio, alarme ou outra ação projetada dependendo do esquema. O requisito deve ser explícito o suficiente para ser testado. Evite a suposição de que a perda de comunicação deva desencadear uma mudança para um toque supostamente seguro.

Para aplicações maiores, o A linha de transformadores de potência de 110 kV e 115 kV fornece um ponto de partida para discussões de tap e controle específicas do projeto. Confirme o arranjo proposto na documentação do pedido, incluindo o escopo do inversor e do controlador; não presuma que o equipamento opcional esteja incluído em todos os suprimentos.

A detecção de tensão, as alimentações do inversor e os controles operacionais precisam corresponder ao arranjo da subestação instalada.

Verifique a operação paralela e a alimentação reversa antes da aprovação

Se um barramento pode conectar dois secundários de transformador, a filosofia de regulação deve levar em conta esse modo de operação. As proporções correspondentes da placa de identificação não são suficientes. Grupos de vetores compatíveis, relações de derivação, impedâncias e compartilhamento de carga precisam de uma revisão de engenharia. Controladores independentes que tentam manter tensões ligeiramente diferentes podem trabalhar uns contra os outros.

O projetista do controle deve definir como as unidades se coordenam, como uma unidade que entra ou sai do serviço paralelo é tratada e o que acontece quando as informações de posição não estão disponíveis. Estas são entradas de seleção porque influenciam as funções e sinais necessários do controlador.

Onde o fluxo de energia puder ser revertido, identifique os modos reais de importação e exportação. Qualquer compensação de queda de linha ou função de controle direcional deve ser revisada para esses modos. Não presuma que um arranjo de controle desenvolvido para fornecimento industrial unidirecional se comportará corretamente em uma instalação geradora. Esta é uma questão de estudo de projeto, não algo que uma porcentagem genérica de aproveitamento possa resolver.

Converta a seleção em pontos de verificação de fábrica

O FAT deverá demonstrar que o conjunto fabricado corresponde à seleção aprovada. Isso significa vincular o número de série do transformador, diagrama de enrolamento, programação de taps, indicação de posição e desenhos de controle aplicáveis. Um certificado de componente bem-sucedido por si só não prova que o transformador completo esteja conectado e indicado corretamente.

O O guia de teste de proporção e grupo vetorial explica as verificações elétricas com mais detalhes. Para resultados de caminho de contato e enrolamento, o O guia FAT de resistência ao enrolamento é uma referência relacionada. Esses testes respondem a questões diferentes e não devem ser substituídos entre si.

Acorde o escopo real do teste e os critérios de aceitação antes da data da testemunha. Uma verificação funcional de baixa tensão de um inversor não é uma demonstração de capacidade total de comutação. Por outro lado, a evidência de teste de tipo para um componente não substitui a verificação da fiação, indicadores e controles instalados. Mantenha essas categorias de evidências separadas no plano de inspeção.

A verificação de fábrica deve conectar o cronograma de derivação aprovado às relações medidas e às indicações operacionais.

Use os padrões com precisão e mantenha a manutenção dentro do escopo

A IEC 60214-1:2014 aborda requisitos de desempenho e métodos de teste de comutadores de derivação, incluindo tipos em carga e desenergizados e seus mecanismos de acionamento. IEC/IEEE 60214-2:2019 fornece diretrizes de aplicação para seleção e uso. Especificar as edições contratuais e requisitos aplicáveis; uma referência geral a “compatibilidade com IEC” deixa muita coisa sem solução.

As instruções dos componentes permanecem essenciais para instalação, operação e manutenção. Solicite intervalos de inspeção, critérios de contagem de operações quando aplicável, requisitos de acesso e os consumíveis ou peças de reposição exatos. Não presuma que a comutação a vácuo torna todas as partes de um OLTC livres de manutenção. O acionamento, as vedações, os controles e qualquer sistema de fluido separado ainda possuem requisitos definidos.

O acesso para manutenção deve ser fisicamente possível após a instalação. Verifique a remoção da tampa, o acesso à unidade, as provisões para manuseio de óleo quando relevante e a folga necessária para o procedimento de serviço especificado. Esses detalhes práticos pertencem à revisão do projeto, quando ainda podem ser acomodados sem retrabalho.

Envie a tensão e os dados operacionais para correspondência técnica

Para seleção do comutador de taps do transformador , envie o diagrama unifilar, ficha técnica do transformador, registros de tensão de alimentação, programação de carga, faixa de taps proposta e modos de operação necessários. Inclua condições de operação paralela ou alimentação reversa e a especificação de controle do projeto, quando aplicável.

A Zisheng Electric pode fornecer correspondência técnica para distribuição imersa em óleo e transformadores de potência com base na capacidade do projeto, nível de tensão, condições ambientais e especificações técnicas. Nossa equipe de engenharia analisará os requisitos e responderá às consultas do projeto dentro de 24 horas.