Muuntajan impedanssi

 

 

 

1.1 Impedanssin määritelmä

Määritelmä: Muuntajan impedanssi viittaa vastustuskykyyn, jota se käyttää virralla, kun virta virtaa sen läpi. Se koostuu kahdesta osasta: vastus ja induktiivinen reaktanssi. Impedanssin suuruus ilmaistaan ​​yleensä prosentteina ja merkitään muuntajan tyyppikilpille.

olennainen osa:

• Kestävyys (R): Tämä on muuntajan käämin sähköjohtimen vastusosa, joka määritetään pääasiassa käämityksen materiaalin ja pituuden perusteella. Kestävyys voi aiheuttaa sähköenergian menettämisen lämmönenergian muodossa, jota kutsutaan kuparihäviöksi.

• Induktiivinen reaktanssi (x): Tämä impedanssin osa on peräisin käämityksen induktanssista. Kun vaihtovirta kulkee käämin läpi, induktiivinen reaktanssi estää virran muutosta. Induktiivinen reaktanssi määritetään pääasiassa käämien geometrisen rakenteen ja käämien välisen vuotojen magneettisen vuodon välillä.

 

1.2 Impedanssin ekspressiotila

Kokonaisimpedanssi ilmaistaan ​​yleensä monimutkaisessa muodossa ja koostuu resistenssin ja induktiivisen reaktion yhdistelmästä.

Z=r+jx,  Heidän joukossaan J on kuvitteellinen yksikkö

HUOMAUTUS: Impedanssi ei viittaa yhden korkean jännitteen tai matalan jännitteen impedanssiin, vaan pikemminkin korkeajännitteen yhdistettyyn impedanssiin matalajännitteeseen, vastus- ja reaktanssiin, joita käytetään kuvaamaan muuntajan käämitysten impedanssi tietyn toimintatilan alla.

Esimerkiksi kolmikulan muuntajan impedanssi:

Korkea jännite - matala jännite

Korkea jännite - keskijännite

Keskijännite - matala jännite

 

 

2.1 oikosulun impedanssin määritelmä

Määritelmä: Muuntajan tyyppikilven oikosulkuimpedanssi on erittäin tärkeä parametri, joka heijastaa muuntajan sähköisiä ominaisuuksia oikosulkuolosuhteissa. Oikosuihke impedanssi ilmaistaan ​​yleensä prosentuaalisena (%Z), mikä edustaa sen jännitteen suhdetta, joka on käytettävä ensisijaiseen käämitykseen nimellisvirran tuottamiseksi, kun muuntajan toissijainen käämi on oikosulottu ensisijaisen käämin nimellisjännitteeseen.

 

 

Formulaatio:

Oikosulkuimpedanssi () voidaan ilmaista seuraavalla kaavalla:

Heidän joukossaan:

• Onko ensisijaisen käämityksen tarvittava jännite nimellisvirran saavuttamiseksi, kun toissijainen käämi on oikosulottu.

• on ensisijaisen käämin nimellisjännite.

Oikosulun impedanssin merkitys

 

2.2 Oikosuihkuimpedanssin merkitys

2.2.1 Rajoita oikosulkuvirta

Oikollisimpedanssi määrittää muuntajan tuottaman oikosulun virran suuruuden, kun toissijainen käämi on oikosulku. Oikollisvirta on suurin virta, jota voi esiintyä sähköjärjestelmässä, ja se voi aiheuttaa vakavan uhan laitteiden ja järjestelmien turvallisuudelle.

Mitä suurempi oikosulkuimpedanssi, sitä pienempi oikosulkuvirta, joka auttaa suojaamaan muuntajaa ja alavirran laitteita liiallisen oikosulkuvirran aiheuttamilta vaurioilta.

oikosulku

Annetaan: Muuntajan tyyppikilven kapasiteetti on 100MVA, jännite on 132\/11 kV ja oikosulkuimpedanssi on 10%. Laske oikosulkuvirta sekä korkean että matalan jännitteen sivuilta.

= oikosulkuvirta

= nimellisvirta

Z%= oikosulkuimpedanssi

 

Korkeajännitteinen puoli:

 

Matalajänniteaine:

 

2.2.2 Jännitesäätely

Oikosulku impedanssi ja jännitteen pudotus

Oikea-impedanssin suuruus vaikuttaa suoraan muuntajan jännitempaan pudotukseen. Suurempi oikosulkuimpedanssi tarkoittaa, että kun muuntaja on kuormituksen alla, myös käämien jännitekasaus on suurempi, mikä johtaa suurempaan lähtöjännitteen pudotukseen. Toisin sanoen, mitä suurempi oikosulkuimpedanssi, sitä huonompi jännitesäätely suorituskyky, koska lähtöjännite vaihtelee enemmän kuormituksen muuttuessa.

2.2.3 Rinnakkaisoperaatio

Kun useita muuntajat toimivat rinnakkain, oikosulun impedanssin suuruus määrittää kukin muuntajan kuorman osuuden. Jos rinnakkaismuuntajien oikosulkuimpedanssit ovat erilaisia, kuorma jakautuu epätasaisesti

• Muuntaja, jolla on pieni impedanssi

Siinä on suhteellisen suuri kuorma. Tämä johtuu siitä, että pienempi impedanssi tarkoittaa pienempää jännitepisaraa, joten se voi siirtää enemmän virtaa, mikä johtaa suurempaan kuormaan.

• Muuntajat, joilla on korkea impedanssi

Sitten siinä on pienempi kuorma. Tämä johtuu siitä, että suurempi impedanssi tuottaa suuremman jännitepisaran, mikä johtaa pienempiin lähetettyyn virtaan ja siten pienempaan kuormaan.

Yksi rinnakkaisoperaation olosuhteista on, että useiden muuntajien impedanssit ovat samat.

Oletetaan, että rinnakkain toimii kaksi muuntajaa:

Muuntajan A oikosulkuimpedanssi on 8%.

Muuntajan B oikosulkuimpedanssi on 10%.

Jos nämä kaksi muuntajaa toimivat rinnakkain, johtuen A: n pienemmästä oikosulkuimpedanssista, sillä on suurempi kuorma kuin B. Esimerkiksi, jos järjestelmän kokonaiskuorma on 1000 kVA, muuntaja A voi olla 600 kVA, kun taas muuntaja B on vain 400KVA.

Tämä epätasainen kuormanjakelu voi johtaa seuraaviin ongelmiin:

• Ylikuormitukset: Matala impedanssilla olevia muuntajat voidaan ylikuormittaa, kun taas korkean impedanssin omaavat voivat olla kevyessä tilassa.

• Matala tehokkuus: Epätasaisen kuormanjakauman vuoksi koko järjestelmän toimintatehokkuus voi vähentyä.

• Lyhennetty elinaika: Ylikuormitusolosuhteissa toimivat muuntajat voivat kokea lyhennetyn elinkaaren lämpörasituksen ja kiihtyneen ikääntymisen vuoksi.

2.2.4 Suojausasetukset

Oikollisimpedanssilla on suora vaikutus suojalaitteiden, kuten releiden ja katkaisijoiden, asettamiseen. Suojalaitteet on yleensä asetettava oikosulkuvirran mukaan varmistaakseen, että viat voidaan katkaista nopeasti ja tehokkaasti, kun oikosulku tapahtuu, vähentäen siten vaikutusta järjestelmän muihin osiin.

Muuntajan oikosulkuimpedanssin ymmärtäminen on hyödyllistä sopivien suojausasetusten suunnittelussa järjestelmän turvallisuuden ja luotettavuuden varmistamiseksi.

 

 

3.1 Korkean impedanssin etu

• Rajoita oikosulkuvirta

Muuntajat, joilla on korkea impedanssi, voivat rajoittaa oikosulkuvirran suuruutta oikosulun tapahtuessa. Tämä auttaa suojaamaan sähköjärjestelmää ja laitteita ja vähentävät vikojen vaikutusta järjestelmään.

• Joustavuus yhdensuuntaisen toiminnan aikana

Samanaikaisesti toimivissa muuntajissa, jos impedanssissa on pieni ero (mutta kohtuullisella alueella), kuorman jakaminen on helpompaa ja välttää kuorman liiallinen pitoisuus yhdelle muuntajalle liian pienen impedanssin vuoksi.

• Kustannukset voivat olla suhteellisen alhaisia

Joissakin malleissa kasvava impedanssi voi vähentää käytetyn käämitysmateriaalin määrää, mikä vähentää valmistuskustannuksia.

 

3.2 Korkean impedanssin haitta

Jännitesäätelyn suorituskyky on huono

Muuntajat, joilla on korkea impedanssi, kokevat merkittävät lähtöjännitteen heilahtelut kuormituksen muuttuessa. Tämä on epäsuotuisa kuormille, jotka vaativat vakaan jännitteen, ja jännitteen pudotus on suhteellisen suuri

Suhteellisen suuri energian menetys

Suurempi impedanssi tarkoittaa suurempaa vastustuskykyä ja reaktiivisuutta, mikä voi johtaa suurempaan energian menetykseen ja vähentää muuntajan tehokkuutta.

 

3.3 Pienimpedanssin edut

Sillä on hyvä jännitesäätely suorituskyky

Matala impedanssi muuntajilla on pienempi lähtöjännitevaihtelu, kun kuorma muuttuu, ja ne voivat tarjota vakaamman jännitteen. Tämä on erittäin tärkeää laitteille, jotka ovat herkkiä jännitteiden vaihteluille, kuten elektronisille laitteille ja tietokeskuksille, joissa jännitteen pudotus on suhteellisen pieni.

Korkea hyötysuhde

Pienempi impedanssi tarkoittaa alhaisempaa vastustuskykyä ja reaktanssia, mikä johtaa yleensä suurempaan energiatehokkuuteen ja vähentää häviöitä toiminnan aikana.

 

3.4 Matalan impedanssin haitta

Oikollisvirta on suhteellisen suuri

Matala impedanssi tarkoittaa, että kun oikosulku tapahtuu, virta on erittäin suuri, mikä voi aiheuttaa merkittävän vaikutuksen järjestelmään ja laitteisiin. Tämä vaatii monimutkaisempia ja kalliimpia suojatoimenpiteitä.

Korkeat valmistuskustannukset

Matalan impedanssin saavuttaminen vaatii yleensä enemmän materiaaleja (kuten paksumpia johtoja tai suurempia ytimiä) ja monimutkaisempien valmistusprosessien, mikä lisää kustannuksia.

 

3.5 kompromissi valinta

Käytännöllisissä sovelluksissa muuntajasuunnittelijoiden on yleensä löydettävä tasapainopiste impedanssin suuruuksien välillä.

Tämä tasapainopiste riippuu:

• Suojausvaatimukset sähköjärjestelmille

Jos oikosulkuvirta on valvottava tiukasti, voidaan valita malli, jolla on suurempi impedanssi.

• Kuorman jännitteen vakausvaatimukset

Jos tarvitaan erittäin vakaa lähtöjännite, voidaan valita pienempi impedanssi.

• Kustannusten huomio

Suorituskykyvaatimusten täyttämisen lähtökohtana kustannukset ovat usein tärkeä päätöksentekoa.

 

 

4.1 Testitarkoitus

Oikosympäristöimpedanssi- ja kuormitustesti on tärkeä testi muuntajille, jota käytetään muuntajan oikosulun impedanssin (%z) määrittämiseen ja kuormitushäviön (ts. Kuparihäviö) oikosulkuolosuhteissa. Tämä testi voi tarjota muuntajan tärkeitä sähköisiä ominaispiirteitä tietyissä työoloissa, mikä on hyödyllistä muuntajan suunnittelun laadun ja suorituskyvyn todentamisessa.

• Mittaa oikosulkuimpedanssi (%Z)

Oikollisimpedanssi heijastaa muuntajan vastus- ja reaktanssin yhdistettyä vaikutusta ja on ratkaisevan tärkeä muuntajan suorituskyvyn arvioimiseksi vikaolosuhteissa.

• Mittaa kuormitushäviö

Kuormitushäviö (tai kuparihäviö) on muuntajan käämitysvastuksen aiheuttama tehonhäviö nimelliskuorman alla, joka voidaan mitata oikosulun impedanssikokeilla

 

4.2 Testiperiaate

Oikollisimpedanssikoe sisältää muuntajan suhteellisen alhaisen jännitteen levittämisen primaarikäämitykselle (yleensä korkeajännitepuolelle), kun se on oikosulku toissijaisen käämin (yleensä matalan jännitteen puolella) ja pääkävelyn jännitteen, virran ja voiman mittaamisen. Näiden mittausarvojen perusteella voidaan laskea oikosulun impedanssi ja muuntajan kuormitushäviö.

 

4.3 Testimenettelyt

4.3.1 Testin valmistelu

Kytkentä: Muuntajan toissijainen puoli (matalajännitepuoli) -kävely ja liitä ensisijainen puolen (korkeajännitepuoli) käämillä säädettävään virtalähteeseen.

Laitteiden valmistus: Kytke mittauslaite parametrien, kuten jännitteen, virran ja tehon, tallentamiseen.

4.3.2 Käytetty jännite

Lisää asteittain ensisijaisella puolella olevaa jännitettä nollasta, kunnes ensisijaisella puolella oleva virta saavuttaa nimellisvirran. Tässä vaiheessa toissijaisen puolella olevan oikosulun vuoksi jännitteen tulisi olla lähellä nollaa.

4.3.3 Mitta

Jännite: Mittaa ja tallentaa jänniteensisijaisella puolella

Nykyinen: Mittaa ja tallentaa virtaensisijaisella puolella

Teho: Mittaa ja tallentaa syöttö aktiivinen teho P, joka on pääasiassa käämin kuormitushäviö (kuparin menetys).

4.4.4 Laskenta

Laskentakaava oikosulkuimpedanssista:

Prosenttiosuus oikosulkuimpedanssi (%z):

Heidän joukossaan,on muuntajan nimellisjännite

Kuorman menetys (kuparin menetys) viittaa mitattuun tehon P.

4.4.5 Testiolosuhteet

Testit suoritetaan yleensä huoneenlämpötilassa, mutta lämpötilan merkittävä vaikutus käämityskestävyyteen, todelliset mitatut kuormitushäviöt voivat vaatia lämpötilan korjaamista.

Testissä käytetty jännite on suhteellisen alhainen. Sen on saavutettava nimellisvirta, ei nimellisjännite, koska kun toissijainen käämi on oikosulku, pienemmän jännitteen soveltaminen riittää nimellisvirran tuottamiseen.

4.4.6 Testitulosten analyysi

Oikosulun impedanssiarvo

Mitatun oikosulun impedanssiarvon tulisi olla yhdenmukainen tyyppikilven suunnittelun tai arvon kanssa. Jos erot ovat merkittäviä, se voi viitata siihen, että muuntajan suunnittelussa tai valmistuksessa on ongelmia.

Kuormitushäviö

Mitattua kuormitushäviötä (kuparihäviö) käytetään muuntajan tehokkuuden arvioimiseksi täyden kuormituksen olosuhteissa. Tämän menetyksen tulisi olla suunnittelussa määritellyssä alueella.

4.4.7 Merkitys

Oikea-impedanssitesti ei vain tarkista muuntajan suunnittelu- ja valmistuslaadun, vaan tarjoaa myös avaintiedot järjestelmän vika-analyysille, suojauslaitteiden asettamiselle ja muuntajan rinnakkaiselle toiminnalle. Tämän testin avulla insinöörit voivat varmistaa muuntajan turvallisuuden ja luotettavuuden todellisessa toiminnassa. Yhteenvetona voidaan todeta, että oikosulkuimpedanssitesti on tärkeä vaihe sen varmistamiseksi, että muuntaja noudattaa suunnitteluvaatimuksia ja voi toimia turvallisesti ja tehokkaasti.