Empedans Gerilimi Nedir?
IEC 60076-1 tarafından tanımlandığı gibi empedans gerilimi, karşı sargı tamamen kısa devre edilirken bir sargıya uygulanan nominal frekansta AC voltajıdır ve sargılardan nominal akım akana kadar ayarlanır. Nominal sargı geriliminin yüzdesi olarak ifade edilen bu uygulanan gerilim, empedans geriliminin Uk% yüzdesidir.
Fiziksel olarak Uk%, transformatörün toplam dahili empedansının birim başına değerini temsil eder. İki ayrı bileşen içerir: bakır sargı direncinden gelen dirençli bileşen ve sızıntı reaktansı olarak bilinen, birincil ve ikincil sargılar arasındaki kaçak akıdan kaynaklanan reaktif bileşen. Tipik 11kV yağlı dağıtım transformatörleri için, kaçak reaktansı toplam empedansa hakimdir, direnç kısmı ise nispeten küçüktür. Tüm empedans voltaj testi sonuçları, 75 derecelik standart sıcaklığa referans verilecektir. Bakır direnci sıcaklıkla birlikte artar; Fabrika test sertifikaları ve saha kabul raporları için zorunlu bir gereklilik olan sıcaklık düzeltmesi atlanırsa, ölçülen empedans okumaları sapacaktır.
Yaygın olarak başvurulan bir örnek: 11kV / 0,4kVyağlı transformatör%4 empedans voltajıyla etiketlenmiş olması, AG sargısı kısa devre olduğunda, nominal HV voltajının yalnızca %4'ünün uygulanmasının bobinler boyunca nominal akımı sağlayacağı anlamına gelir. Bu tek yüzde, alt dağıtım ağının olası arıza akımı seviyesini doğrudan yönetir.
Kısa Devre Testi ile Empedans Gerilim Ölçümü
Empedans voltajı şu şekilde elde edilir:trafoKısa devre testi, imalatta zorunlu tip testlerinden ve rutin saha kabul testlerinden biridir. Test prosedürü standart adımları takip eder. İlk olarak, sekonder sargı terminalleri üç fazda güvenli bir şekilde kısa devre yapılır. Birincil tarafa değişken frekans uyumlu bir AC kaynağı bağlanır. Primer akım sürekli olarak izlenirken test voltajı kademeli olarak yükseltilir. Primer akım transformatörün anma akımına ulaştığında gerilim ayarı durdurulur ve uygulanan gerilim değeri kaydedilir. Yüzde empedans, ölçülen voltajın nominal voltaja bölünmesi ve %100 ile çarpılmasıyla hesaplanır, ardından matematiksel olarak 75 derece referans sıcaklığına düzeltilir.
Kısa devre testi sırasında demir çekirdeğin içindeki manyetik akı yoğunluğu son derece düşük kalır, dolayısıyla yüksüz kayıplar göz ardı edilebilir. Giriş gücünün neredeyse tamamı sargı yükü kaybı olarak dağılır. Bu, kısa devre testinin neden yük kayıplarını ölçmek için aynı anda kullanıldığını ve genellikle komple bir transformatör test paketinde yüksüz testle birlikte yapıldığını açıklar.
11kV Yağlı Transformatörler için Tipik İngiltere % Aralıkları ve IEC Toleransı
Ana akım 11kV içinyağlı dağıtım transformatörleriKapasitesi 50 kVA ile 2500 kVA arasında değişen S11, S13 ve S22 serileri dahil olmak üzere standart empedans dereceleri %4, %4,5 ve %6. 4% olup, en sık belirtilen seçenekler %6'dır.
- 500 kVA'ya kadar daha küçük üniteler: Üstün voltaj regülasyonu için %4 empedans tercih edilir.
- 800 kVA'dan itibaren orta ve büyük transformatörler: Arıza akımını kısıtlamak ve kısa devre olayları altında sargılar üzerindeki yıkıcı elektromanyetik kuvvetleri azaltmak için sıklıkla %6 empedans belirtilir.
IEC 60076, empedans voltajı için açık tolerans sınırları belirler: fabrika testinde ölçülen değer, etiket değerinden ±%7,5'ten fazla sapmamalıdır. Paralel çalışma için planlanan transformatörler için, normalde üniteler arasında ±%2,5 aralığında daha sıkı bir tolerans gereklidir. Uyumsuz empedans voltajı, düzensiz yük paylaşımına, paralel transformatörler arasında dolaşım akımına, aşırı ısınmaya ve ciddi durumlarda ciddi arızalara neden olur.
Sistem Etkisi ve Spesifikasyon Sırasında Önemli Dengeler
Empedans voltajı doğası gereği ne iyi ne de kötüdür. Mühendisler her proje için voltaj düzenleme performansını ve arıza akımı sınırlamasını dengelemelidir.
- %4 gibi düşük empedans: Değişken yük altında ikincil voltaj düşüşü en aza indirilerek hassas üretim ekipmanları, veri merkezi güç kaynakları ve tıbbi sistemler dahil olmak üzere hassas yükler için sabit voltaj sağlanır. Dezavantajı ise yüksek kısa devre akımıdır; şalt donanımı, baralar ve daha yüksek kısa süreli dayanım kapasitesine sahip kablolama gerektirir, bu da genel sermaye harcamasını artırır.
- %6 gibi yüksek empedans: Arıza akımı etkili bir şekilde bastırılır. Kısa devre arızaları sırasında sargılar daha az mekanik strese maruz kalır ve bu da transformatörün kısa devreye dayanma kapasitesini artırır. Bunun karşılığı, tam yükte daha büyük voltaj düşüşü ve daha zayıf voltaj regülasyonudur. Hat sonu voltajı, ağır yükleme altında izin verilen sınırların dışına çıkabilir ve telafi için kademe değiştiriciler veya yükte kademe düzenlemesi gerekebilir.
Eş voltaj oranı ve eşleşen vektör grubunun yanı sıra, eşleşen empedans voltajı, dağıtım transformatörlerinin güvenli paralel çalışması için üç temel ön koşuldan biridir.
Operasyon ve Denetimde Yaygın Yanılgılar
Birçok alıcı ve bakım teknisyeni, empedans voltajının servis ömrü boyunca değişmeden kalan statik bir fabrika parametresi olduğunu varsayar. Gerçekte, kısa devre şokları sargının yer değiştirmesine, yalıtım bloklarının gevşemesine ve bobin geometrisinin deforme olmasına neden olabilir. Bu yapısal değişiklikler kaçak akı yolunu ve kaçak reaktansını değiştirerek yeniden test sırasında %Uk okumasının değişmesine neden olur. Bir arıza olayından sonra empedans voltajının yeniden test edilmesi, sargı deformasyonunu tanımlamak için hayati bir teşhis yöntemidir ve genellikle kapsamlı durum değerlendirmesi için Frekans Yanıtı Analizi (FRA) ile birleştirilir.
Sıcaklık düzeltmesi kolayca gözden kaçan başka bir noktadır. Bakır direnci düşük sıcaklıkta düşer, yüksek sıcaklıkta yükselir. Sıcaklık düzeltmesi olmadan ham empedans okumaları doğrudan isim plakası değeriyle karşılaştırılamaz. 75 derecelik referans sıcaklığı, uluslararası transformatör standartlarında evrensel olarak benimsenmiştir.
Çözüm
Empedans voltajı İngiltere% bağlantılarıtrafomekanik tasarım, dağıtım ağı özellikleri ve koruma şemaları. Kısa devre testiyle ölçülen sargı geometrisi, aralığı ve düzeniyle belirlenen bu sistem, arıza seviyesini, voltaj kararlılığını, paralel çalışma uyumluluğunu ve kısa devre dayanım gücünü yönetir. Teknik spesifikasyon aşamasında mühendisler keyfi olarak %4 veya %6'yı varsayılan olarak seçmemelidir. Empedans derecesi, yukarı akış ağ arıza seviyesi, yük tipi ve anahtarlama donanımı dayanım derecesi, sabit voltaj kalitesi dengelenmesi ve kısa devre hasarına karşı yeterli güvenlik marjı değerlendirildikten sonra seçilmelidir.
