Як розробити та перевірити опір короткого замикання трансформатора: від розрахунків струму пошкодження до FAT

Імпеданс короткого замикання часто розглядається як відсоток, прихований у середині таблиці даних трансформатора. У реальній енергосистемі це число впливає на струм пошкодження, падіння напруги, паралельне навантаження, координацію захисту та механічні сили всередині обмоток. У Zisheng Electric ми розглядаємо імпеданс короткого замикання трансформатора як системний параметр, а не значення, вибране виробником окремо. Якщо він занадто низький, очікуваний струм замикання може перевищити робочий режим комутаційного пристрою. Якщо він занадто високий, потужний запуск двигуна та раптові зміни навантаження можуть спричинити неприпустимий провал напруги.

Під час FAT порівняйте виміряний імпеданс із проектною гарантією, договірним допуском і дослідженням несправності системи.

Що означає імпеданс короткого замикання трансформатора

Імпедансна напруга, зазвичай позначається як uk%, є відсотком від номінальної напруги, необхідної для циркуляції номінального струму, коли одна обмотка замкнута накоротко, а зазначена випробувальна напруга прикладена до іншої обмотки з номінальною частотою. Він містить резистивний компонент і реактивний компонент. Реактивний опір витоку зазвичай домінує в середніх і великих силових трансформаторах, але опір, пов’язаний із втратою навантаження, все ще має значення, коли інженери оцінюють пікові показники струму, температури та положення РПН.

Простий розрахунок екранування для симетричного струму, доступного на клемах трансформатора:

Ik ≈ In × 100 / uk%

Розглянемо трансформатор потужністю 2000 кВА, 0,44 кВ з номінальним струмом низької напруги приблизно 2624 А та повним опором 6%. Якщо передбачити, що вихідне джерело має нескінченну пропускну здатність, початковий симетричний струм становить приблизно 43,7 кА. Фактичний розрахунок за проектом повинен додати імпеданс передньої мережі, кабелів, ліній і шин і слідувати методу, визначеному власником, часто IEC 60909. Спрощене рівняння корисне для раннього скринінгу, а не для остаточного звіту про налаштування захисту.

Як встановити цільовий імпеданс

Почніть з однолінійної діаграми та рівня несправності

Специфікації покупки, у якій зазначено лише «імпеданс згідно з IEC», недостатньо. Постачальнику трансформаторів потрібні максимальні та мінімальні рівні пошкодження джерела, напруга системи, група векторів, метод заземлення нейтралі, кількість трансформаторів, підключених паралельно, характеристики навантаження та рейтинг короткочасної витримки розподільного пристрою. Гірничодобувні комбінати, металургійні заводи та насосні станції також повинні надавати перелік великих двигунів і способи запуску. Проекти сонячних батарей і батарей повинні пояснити внесок перетворювача в струм замикання, оскільки він відрізняється від струму обертової машини.

Якщо два трансформатори працюватимуть паралельно, відсотковий імпеданс і допуски співвідношення напруг безпосередньо впливають на розподіл навантаження та циркуляційний струм. Рівні рейтинги не гарантують автоматично задовільної паралельної роботи. У договорі купівлі-продажу має бути визначена прийнятна різниця опорів, принципи синхронізації відводів і дозволене навантаження, коли один блок не працює.

Проекти відновлюваної енергетики повинні узгоджувати цільовий опір з поведінкою перетворювача та опором колекторної системи.

Геометрія обмотки контролює реактивний опір витоку

Опір короткого замикання не можна вільно регулювати після того, як трансформатор був побудований. На реактивний опір впливають радіальні розміри обмотки, осьова висота, основні ізоляційні зазори, розташування дисків і шлях витоку. Коли дизайнер змінює один вимір, команда також повинна переглянути підвищення температури, запас діелектрика, осьову силу затиску та виробничий допуск. Зменшення ізоляційного проміжку лише для досягнення цільового опору може перенести ризик на діелектричні характеристики та міцність при короткому замиканні.

Для ан масляний трансформатор , матеріал провідника, транспозиція та довжина проводу впливають на резистивний компонент. Висота обмотки та радіальна відстань сильно впливають на реактивну складову. Конструкції з високою напругою також вимагають перегляду положення та опору обмотки відводів у всьому діапазоні відводів. Таким чином, наш огляд конструкції фіксує основне, максимальне та мінімальне положення крана замість того, щоб покладатися на одне центральне значення.

Висота над рівнем моря, циклічні гірничі навантаження, поправки на температуру та ізоляцію повинні переглядатися разом.

Стійкість до короткого замикання відповідно до IEC 60076-5

IEC 60076-5:2006 розглядає здатність трансформатора витримувати вплив зовнішнього короткого замикання. Він включає теплові розрахунки та перевірку динамічного опору за допомогою спеціального випробування або теоретичної оцінки. Проектні документи повинні визначати застосовне видання, тривалість і типи помилок. Задовільне вимірювання імпедансу саме по собі не підтверджує стійкість до короткого замикання. Випробування імпедансу підтверджує електричний параметр; оцінка витримки повинна також охоплювати температуру провідника, осьові та радіальні електромагнітні сили, затискання та підтримку проводу.

Для критичного проекту EPC покупець може вимагати розрахунок теплового короткого замикання, зведення перевірок осьової та радіальної сили, опис затискання обмотки та докази випробувань на коротке замикання або сертифіковану конструкцію. Ці документи мають бути розглянуті перед публікацією основних матеріалів. Якщо потрібне спеціальне випробування на коротке замикання, випробувальна лабораторія, план транспортування, послідовність випробувань і вимірювання після випробування повинні бути узгоджені заздалегідь.

Як FAT підтверджує результат проектування та виробництва

Імпеданс короткого замикання та втрати навантаження зазвичай визначаються під час випробування на коротке замикання. З’єднання, точність приладу, температура обмотки, температурна корекція, частота та положення відводу впливають на зареєстроване значення. Свідок FAT повинен переглядати необроблені вимірювання, а не перевіряти лише слово 'Pass' у остаточному звіті. Виміряне значення необхідно порівняти з гарантією та договірним допуском, а трифазні результати слід переглянути на наявність незвичайного дисбалансу.

Випробування імпедансу супроводжується перевіркою приладдя, паспортної таблички, документів і стану транспортування.

IEC 60076-1 містить загальні вимоги до силових трансформаторів. Точні допуски, що застосовуються до проекту, все одно повинні бути підтверджені договором і відповідними пунктами. Якщо виміряний імпеданс близький до допустимої межі, інженер EPC повинен ввести виміряне значення в модель короткого замикання. Формально прийнятне значення не є прийнятним інженерним результатом, якщо воно спричиняє перевищення навантаження розподільного пристрою.

Що має бути зазначено в специфікації закупівлі

Положення про повний імпеданс має визначати гарантоване значення, MVA та базу температури, положення кранів, допуск, вимогу до паралельної роботи, тривалість несправності, максимальний рівень несправності системи, документи перевірки конструкції та контрольні точки FAT. Проект із використанням кількох номіналів трансформаторів не повинен копіювати одне значення uk% у всьому розкладі. Кожен блок повинен відповідати рівню несправності шини, системі захисту та поведінці навантаження у своєму власному місці.

Дані розподільного пристрою також повинні бути повернуті постачальнику трансформатора. Плата низької напруги, розрахована на 50 кА протягом однієї секунди, не означає, що розрахунок трансформатора повинен наближатися до 50 кА без запасу. Дослідження потребує розумного врахування змін мережі, невизначеності розрахунків і майбутнього розширення. Для a Масляний силовий трансформатор 110 кВ або конструкція з кількома обмотками, специфікація повинна вказувати імпеданс між кожною парою обмоток і її базу потужності.

Проекти прибережних вітряків вимагають спільного перегляду рівня несправності, плану розширення, навколишнього середовища та рейтингів обладнання.

Типове технічне пояснення

Один промисловий проект передбачав трансформатор потужністю 2500 кВА, вторинну обмотку 0,4 кВ і повний опір 5,5%, тоді як розподільний щит низької напруги мав короткочасний номінал 50 кА. Розрахунок екранування нескінченного джерела дав внесок трансформатора приблизно 65,6 кА. Імпеданс кабелю зменшив би значення, але оригінальна конструкція не показала достатнього запасу.

Прояснення не було вирішено шляхом негайної зміни імпедансу до 7%. Команда перевірила пускову напругу двигуна, здатність до несправності вгорі, довжину шини та паралельне розташування. Кінцеве цільове збалансоване обмеження струму замикання з прийнятною продуктивністю кроку навантаження було введено в гарантовані дані та допуск FAT. Цей тип прояснення коштує дуже мало перед виготовленням намотування та може вимагати серйозної переробки після того, як розміри котушки заморожені.

Відповідні питання дизайну обговорюються в нашому посібнику вибір трансформатора для проектів відновлюваної енергетики Південної Америки . Групи із закупівель також можуть переглядати що південноамериканські енергетичні ринки очікують від постачальників трансформаторів.

Зберігайте заводські базові лінії імпедансу та опору обмотки для порівняння після транспортування та встановлення.

Зробіть так, щоб значення імпедансу працювало для проекту

Імпеданс короткого замикання корисний лише тоді, коли він замикає контур між трансформатором, рівнем несправності системи, захистом, розподільним пристроєм і характеристиками навантаження. Zisheng Electric постачає масляні трансформатори, силові трансформатори, сухі трансформатори, компактні підстанції та відповідне обладнання для підстанцій. Ми можемо надати технічну відповідність на основі проектної потужності, рівня напруги, умов навколишнього середовища та технічних характеристик, з початковою відповіддю на запити протягом 24 годин. Однолінійна діаграма, список навантажень і дані про рівень несправностей дозволяють нашим інженерам переглядати цільовий опір, обсяг FAT і необхідні технічні документи на етапі пропозиції.