Mis on impedantsi pinge?
Vastavalt standardile IEC 60076-1 on impedantspinge vahelduvpinge nimisagedusel, mida rakendatakse ühele mähisele, samal ajal kui vastasmähis on lühises ja seda reguleeritakse seni, kuni mähiseid läbib nimivool. See rakendatud pinge, väljendatuna protsendina mähise nimipingest, on impedantsi pinge Uk%.
Füüsiliselt tähistab Uk% trafo kogu sisemise takistuse ühiku väärtust. See sisaldab kahte eraldi komponenti: vaskmähise takistusest tulenev takistuskomponent ja primaar- ja sekundaarmähise vahelisest lekkevoost tulenev reaktiivne komponent, mida nimetatakse lekkereaktantsiks. Tüüpiliste 11 kV õliga sukeldatud jaotustrafode puhul domineerib lekkereaktants kogutakistusest, samas kui takistuslik osa on suhteliselt väike. Kõik impedantsi pinge testimise tulemused peavad olema viidatud standardtemperatuurile 75 kraadi. Vase takistus tõuseb koos temperatuuriga; mõõdetud impedantsi näidud triivivad, kui temperatuuri korrigeerimine ära jäetakse, mis on tehase katsesertifikaatide ja objekti vastuvõtuaruannete kohustuslik nõue.
Laialdaselt viidatud näide: 11 kV / 0,4 kVõliga sukeldatud trafo4% impedantspingega tähistatud tähis tähendab, et kui madalpinge mähis on lühises, juhib ainult 4% nimikõrgpingest rakendades nimivoolu poolidesse. See üks protsent reguleerib otseselt allavoolu jaotusvõrgu tulevast rikkevoolu taset.
Impedantsi pinge mõõtmine lühisetesti abil
Impedantsi pinge saadaksetrafolühisekatse, üks kohustuslikest tüübikatsetest tootmises ja rutiinsetes kohapealsetes vastuvõtukatsetes. Katseprotseduur järgib standardiseeritud samme. Esiteks lühistatakse sekundaarmähise klemmid kindlalt kolmes faasis. Muutuva sagedusega sobitatud vahelduvvooluallikas on ühendatud primaarpoolega. Katsepinget tõstetakse järk-järgult, samal ajal kui primaarvoolu pidevalt jälgitakse. Kui primaarvool jõuab trafo nimivooluni, pinge reguleerimine peatub ja rakendatud pinge väärtus registreeritakse. Takistusprotsent arvutatakse, jagades mõõdetud pinge nimipingega ja korrutades 100%, seejärel korrigeeritakse matemaatiliselt 75-kraadise võrdlustemperatuurini.
Lühistesti ajal jääb raudsüdamiku sees olev magnetvoo tihedus äärmiselt madalaks, seega võib tühikäigukadu ignoreerida. Peaaegu kogu sisendvõimsus hajub mähise koormuse kadudes. See selgitab, miks lühisetesti kasutatakse samaaegselt koormuskadude mõõtmiseks ja seda tehakse tavaliselt koos tühikäigutestiga kogu trafo testimiskomplektis.
Tüüpilised Uk% vahemikud ja IEC tolerants 11kV õliga sukeldatud trafodele
Tavavoolu 11kV jaoksõliga sukeldatud jaotustrafodsealhulgas S11, S13 ja S22 seeriad võimsusega vahemikus 50 kVA kuni 2500 kVA, on standardtakistusastmed 4%, 4,5% ja 6%. 4% ja 6% on kõige sagedamini määratud valikud.
- Väiksemad seadmed kuni 500 kVA: parema pinge reguleerimiseks eelistatakse 4% impedantsi.
- Keskmised ja suured trafod alates 800 kVA ja üles: 6% impedants on sageli ette nähtud, et piirata rikkevoolu ja vähendada mähistele mõjuvaid hävitavaid elektromagnetilisi jõude lühise korral.
IEC 60076 seab impedantsi pingele selged tolerantsipiirid: tehase testimisel mõõdetud väärtus ei tohi erineda andmesildi väärtusest rohkem kui ±7,5%. Paralleeltööks kavandatud trafode puhul on nõutav rangem tolerants, tavaliselt seadmete vahel ±2,5%. Ebaühtlane impedantspinge põhjustab koormuse ebaühtlast jaotumist, tsirkulatsioonivoolu paralleelsete trafode vahel, ülekuumenemist ja rasketel juhtudel katastroofilist riket.
Süsteemi mõju ja peamised kompromissid spetsifikatsiooni ajal
Takistuspinge ei ole oma olemuselt hea ega halb. Insenerid peavad iga projekti jaoks tasakaalustama pinge reguleerimise jõudlust ja rikkevoolu piiranguid.
- Madal takistus, näiteks 4%: sekundaarne pingelang muutuva koormuse korral on minimeeritud, tagades stabiilse pinge tundlike koormuste jaoks, sealhulgas täppistootmisseadmed, andmekeskuse toiteallikad ja meditsiinisüsteemid. Negatiivne külg on kõrgendatud lühisvool, mis nõuab suurema lühiajalise vastupidavusega jaotusseadmeid, siine ja kaableid, mis suurendab üldist kapitalikulu.
- Kõrge takistus, näiteks 6%: rikkevoolu summutatakse tõhusalt. Mähised kannatavad lühisrikete ajal väiksema mehaanilise pinge all, parandades seeläbi trafo lühiskindlust. Kompromiss on suurem pingelang täiskoormusel ja kehvem pingeregulatsioon. Liinilõpu pinge võib suure koormuse korral triivida väljapoole lubatud piire, mille kompenseerimiseks on vaja astmelüliteid või koormuse ajal kraani reguleerimist
Koos identse pingesuhte ja sobitusvektori rühmaga on sobitatud impedantsi pinge üks kolmest jaotustrafode ohutu paralleelse töötamise põhieeldusest.
Levinud väärarusaamad töös ja kontrollis
Paljud ostjad ja hooldustehnikud eeldavad, et impedantsi pinge on staatiline tehase parameeter, mis jääb muutumatuks kogu kasutusaja jooksul. Tegelikkuses võivad lühislöögid põhjustada mähiste nihkumist, isolatsiooniplokkide lõdvenemist ja pooli geomeetria deformeerumist. Need struktuurimuutused muudavad lekkevoo teed ja lekkereaktiivsust, mille tulemuseks on kordustestimise ajal nihkunud Uk% näit. Takistuspinge kordustestimine pärast tõrkesündmust on oluline diagnostiline meetod mähise deformatsiooni tuvastamiseks, mida tavaliselt kombineeritakse sagedusreaktsiooni analüüsiga (FRA) igakülgseks seisundi hindamiseks.
Temperatuuri korrigeerimine on veel üks kergesti tähelepanuta jäetud punkt. Vase takistus langeb madalal temperatuuril ja tõuseb kõrgel temperatuuril. Temperatuuri korrigeerimiseta impedantsi töötlemata näitu ei saa võrrelda tüübisildi väärtusega. 75-kraadine võrdlustemperatuur on rahvusvahelistes trafostandardites üldiselt vastu võetud.
Järeldus
Impedantsi pinge Uk% lingidtrafomehaaniline projekteerimine, jaotusvõrgu omadused ja kaitseskeemid. Määratud mähise geomeetria, vahekauguse ja paigutuse järgi, mõõdetuna lühisetestiga, reguleerib see rikke taset, pinge stabiilsust, paralleelse töö ühilduvust ja lühisetaluvust. Tehnilise spetsifikatsiooni etapis ei tohiks insenerid suvaliselt vaikimisi määrata 4% või 6%. Impedantsi aste tuleb valida pärast ülesvoolu võrgu rikketaseme, koormuse tüübi ja lülitusseadme vastupidavuse hindamist, tasakaalustades püsivat pinge kvaliteeti ja piisavat ohutusvaru lühisekahjustuste vastu.
