In de transformatorwereld worden de termen "lusvoeding" en "radiale voeding" meestal geassocieerd met de HV-busindeling voor gecompartimenteerde padmount-transformatoren. Deze termen zijn echter niet afkomstig van transformatoren. Ze komen voort uit het bredere concept van stroomverdeling in elektrische systemen (of circuits). Een transformator wordt een lusvoedingstransformator genoemd omdat de doorvoerconfiguratie is afgestemd op een lusdistributiesysteem. Hetzelfde geldt voor transformatoren die we classificeren als radiale voeding; hun busindeling is doorgaans geschikt voor radiale systemen.
Van de twee typen transformatoren is de lusvoedingsversie het meest aanpasbaar. Een lusvoedingseenheid is geschikt voor zowel radiale als lussysteemconfiguraties, terwijl radiale voedingstransformatoren bijna altijd voorkomen in radiale systemen.
Radiale en lustoevoerdistributiesystemen
Zowel radiale als lussystemen hebben hetzelfde doel: middenspanningsvermogen van een gemeenschappelijke bron (meestal een onderstation) naar een of meer neerwaartse transformatoren sturen die een belasting bedienen.
Radiale voeding is de eenvoudigste van de twee. Stel je een cirkel voor met verschillende lijnen (of radialen) die uit één middelpunt komen, zoals weergegeven in figuur 1. Dit middelpunt vertegenwoordigt de krachtbron en de vierkanten aan het einde van elke lijn vertegenwoordigen step-down transformatoren. In deze opstelling wordt elke transformator gevoed vanaf hetzelfde punt in het systeem, en als de stroombron wordt onderbroken voor onderhoud of als er een fout optreedt, valt het hele systeem uit totdat het probleem is opgelost.
Figuur 1: Het bovenstaande diagram toont transformatoren die zijn aangesloten in een radiaal distributiesysteem. Het middelpunt vertegenwoordigt de bron van elektrische energie. Elk vierkant vertegenwoordigt een individuele transformator die wordt gevoed door dezelfde enkele voeding.
Figuur 2: In een lusvoedingsdistributiesysteem kunnen transformatoren door meerdere bronnen worden gevoed. Als er zich een storing voordoet in de voedingskabel bovenwinds van Bron A, kan het systeem worden gevoed door de voedingskabels die zijn aangesloten op Bron B, zonder significant serviceverlies.
In een lussysteem kan stroom worden geleverd vanuit twee of meer bronnen. In plaats van transformatoren vanuit één centraal punt te voeden, zoals in figuur 1, biedt het in figuur 2 getoonde lussysteem twee afzonderlijke locaties van waaruit stroom kan worden geleverd. Als de ene stroombron offline gaat, kan de andere het systeem van stroom blijven voorzien. Deze redundantie zorgt voor continuïteit van de dienstverlening en maakt het ringleidingsysteem de voorkeurskeuze van veel eindgebruikers, zoals ziekenhuizen, universiteitscampussen, luchthavens en grote industriële complexen. Figuur 3 geeft een close-up van twee transformatoren afgebeeld in het lussysteem uit figuur 2.
Figuur 3: De bovenstaande tekening toont twee met lusvoeding geconfigureerde transformatoren die met elkaar zijn verbonden in een lussysteem met de mogelijkheid om gevoed te worden vanuit een van de twee voedingen.
Het onderscheid tussen radiale en lussystemen kan als volgt worden samengevat:
Als een transformator stroom ontvangt van slechts één punt in een circuit, is het systeem radiaal.
Als een transformator stroom kan ontvangen van twee of meer punten in een circuit, dan is het systeem een lus.
Een nauwkeurig onderzoek van de transformatoren in een circuit geeft mogelijk niet duidelijk aan of het systeem radiaal of lusvormig is; zoals we in het begin hebben aangegeven, kunnen zowel lusvoedingstransformatoren als radiale voedingstransformatoren worden geconfigureerd om in beide circuitconfiguraties te werken (hoewel het ook hier zeldzaam is om een radiale voedingstransformator in een lussysteem te zien). Een elektrische blauwdruk en één lijn zijn de beste manier om de lay-out en configuratie van een systeem te bepalen. Dat gezegd hebbende, is het vaak mogelijk om een goed geïnformeerde conclusie over het systeem te trekken als we de primaire busconfiguratie van radiale en lusvoedingstransformatoren nader bekijken.
Radiale en lusvoedingsbusconfiguraties
Bij padmount-transformatoren ligt het belangrijkste onderscheid tussen radiale voeding en lusvoeding in de configuratie van de primaire/HV-bus (de linkerkant van de transformatorkast). Bij een primaire radiale voeding is er één doorvoer voor elk van de drie inkomende fasegeleiders, zoals weergegeven in figuur 4. Deze lay-out wordt meestal aangetroffen waar slechts één transformator nodig is om een hele locatie of faciliteit van stroom te voorzien. Zoals we later zullen zien, worden radiale voedingstransformatoren vaak gebruikt voor de laatste eenheid in een reeks transformatoren die met elkaar zijn verbonden via primaire lusvoedingstransformatoren (zie figuur 6).
Figuur 4:Radiale invoerconfiguraties zijn ontworpen voor één inkomende primaire invoer.
Primaire lusvoedingen hebben zes bussen in plaats van drie. De meest voorkomende opstelling staat bekend als een V-lus met twee sets van drie verspringende bussen (zie figuur 5) - drie bussen aan de linkerkant (H1A, H2A, H3A) en drie aan de rechterkant (H1B, H2B, H3B), zoals aangegeven in IEEE-standaard C57.12.34.
Figuur 5: Een lusvoedingsconfiguratie biedt de mogelijkheid om twee primaire voedingen te hebben.
De meest gebruikelijke toepassing voor een primaire bus met zes bussen is het met elkaar verbinden van meerdere lusvoedingstransformatoren. In deze opstelling wordt de binnenkomende netvoeding naar de eerste transformator in de opstelling gebracht. Een tweede set kabels loopt van de doorvoeren aan de B-zijde van de eerste unit naar de doorvoeren aan de A-zijde van de volgende transformator in de serie. Deze methode voor het doorlussen van twee of meer transformatoren op een rij wordt ook wel een “lus” van transformatoren genoemd (of “transformatoren aan elkaar koppelen”). Het is belangrijk om onderscheid te maken tussen een “lus” (of serieschakeling) van transformatoren en lusvoeding als het gaat om transformatorbussen en elektrische distributiesystemen. Figuur 6 schetst een perfect voorbeeld van een lus van transformatoren geïnstalleerd in een radiaal systeem. Als er stroom uitvalt bij de bron, zijn alle drie de transformatoren offline totdat de stroom is hersteld. Let op: een nauwkeurig onderzoek van de radiale voedingseenheid uiterst rechts zou duiden op een radiaal systeem, maar dit zou niet zo duidelijk zijn als we alleen naar de andere twee eenheden zouden kijken.
Figuur 6: Deze groep transformatoren wordt gevoed vanuit één enkele bron, te beginnen bij de eerste transformator in de serie. De primaire voeding wordt via elke transformator in de opstelling doorgegeven aan de laatste eenheid, waar deze wordt afgesloten.
Aan elke transformator kunnen interne bajonetzekeringen aan de primaire zijde worden toegevoegd, zoals weergegeven in Afbeelding 7. Primaire zekeringen voegen een extra beschermingslaag toe voor het elektrische systeem, vooral wanneer meerdere met elkaar verbonden transformatoren afzonderlijk zijn gezekerd.
Figuur 7:Elke transformator is uitgerust met een eigen interne overstroombeveiliging.
Als er een fout aan de secundaire zijde optreedt bij één unit (Afbeelding 8), onderbreekt de primaire zekering de stroom van overstroom bij de defecte transformator voordat deze de rest van de units kan bereiken, en zal de normale stroom langs de defecte unit blijven stromen naar de defecte unit. de resterende transformatoren in het circuit. Dit minimaliseert de uitvaltijd en beperkt de storing tot één enkele eenheid wanneer meerdere eenheden met elkaar zijn verbonden in één vertakt circuit. Deze opstelling met interne overstroombeveiliging kan worden gebruikt in radiale of lussystemen. In beide gevallen zal de uitwerpzekering de defecte eenheid en de belasting die deze dient, isoleren.
Figuur 8: In het geval van een storing aan de belastingszijde van één unit in een reeks transformatoren, zal de zekering aan de primaire zijde de defecte unit isoleren van de andere transformatoren in de lus, waardoor verdere schade wordt voorkomen en een ononderbroken werking van de rest van het systeem mogelijk wordt gemaakt.
Een andere toepassing van de lusvoedingsbusconfiguratie is het aansluiten van twee afzonderlijke bronvoedingen (Feed A en Feed B) op één enkele eenheid. Dit is vergelijkbaar met het eerdere scenario in Figuur 2 en Figuur 3, maar met één enkele eenheid. Voor deze toepassing zijn in de transformator een of meer in olie ondergedompelde keuzeschakelaars geïnstalleerd, waardoor de unit indien nodig tussen de twee voedingen kan wisselen. Bepaalde configuraties maken het mogelijk om tussen elke bronvoeding te schakelen zonder tijdelijk verlies van stroom naar de aangesloten belasting – een cruciaal voordeel voor eindgebruikers die waarde hechten aan de continuïteit van de elektrische dienstverlening.
Figuur 9: Het bovenstaande diagram toont één lusvoedingstransformator in een lussysteem met de mogelijkheid om gevoed te worden vanuit een van de twee voedingen.
Hier is nog een voorbeeld van een lusvoedingstransformator geïnstalleerd in een radiaal systeem. In deze situatie heeft de primaire kast slechts één set geleiders die op de bussen aan de A-zijde zijn geplaatst, en wordt de tweede set bussen aan de B-zijde afgesloten met geïsoleerde kappen of elleboogafleiders. Deze opstelling is ideaal voor elke radiale voedingstoepassing waarbij slechts één transformator nodig is in een installatie. Het installeren van overspanningsbeveiligingsapparaten op de bussen aan de B-zijde is ook de standaardconfiguratie voor de laatste transformator in een keten of reeks lusvoedingseenheden (conventioneel wordt overspanningsbeveiliging geïnstalleerd op de laatste eenheid).
Figuur 10: Hier is een voorbeeld van een primaire lusvoeding met zes bussen, waarbij de tweede drie bussen aan de B-zijde worden afgesloten met dode voorste elleboogafleiders. Deze configuratie werkt op zichzelf voor één enkele transformator en wordt ook gebruikt voor de laatste transformator in een reeks aangesloten eenheden.
Het is ook mogelijk om deze configuratie te repliceren met een primaire primaire radiale voeding met drie bussen, met behulp van draaibare doorvoerinzetstukken (of doorvoer). Met elk doorvoerinzetstuk heeft u de mogelijkheid om per fase één kabelafsluiting en één dodehoekafleider te installeren. Deze configuratie met doorvoerinzetstukken maakt het ook mogelijk om nog een set kabels aan te sluiten voor lussysteemtoepassingen, of de drie extra aansluitingen kunnen worden gebruikt om stroom te voeden naar een andere transformator in een serie (of lus) eenheden. De doorvoerconfiguratie bij radiale transformatoren biedt geen mogelijkheid om te kiezen tussen een aparte set A-zijde en B-zijde doorvoeren met interne schakelaars bij de transformator, waardoor het een ongewenste keuze is voor lussystemen. Een dergelijke unit zou gebruikt kunnen worden als tijdelijke (of huur) oplossing wanneer een lusvoedingstransformator niet direct beschikbaar is, maar het is geen ideale permanente oplossing.
Figuur 11: Draaibare doorvoerinzetstukken kunnen worden gebruikt om afleiders of een andere set uitgaande kabels toe te voegen aan een opstelling met radiale doorvoerbussen.
Zoals in het begin vermeld, worden lusvoedingstransformatoren veel gebruikt in radiale systemen, omdat ze gemakkelijk kunnen worden uitgerust voor stand-alone werking, zoals hierboven weergegeven in figuur 10, maar ze zijn bijna altijd de exclusieve keuze voor lussystemen vanwege hun zes-buss. indeling. Met de installatie van een in olie ondergedompelde keuzeschakelaar kunnen meerdere brontoevoeren worden geregeld vanuit de primaire kast van de unit.
Het principe met keuzeschakelaars houdt in dat de stroomstroom bij de spoelen van de transformator wordt onderbroken, net als bij een eenvoudige aan/uit-schakelaar, met de extra mogelijkheid om de stroom tussen de bussen aan de A-zijde en de B-zijde om te leiden. De gemakkelijkst te begrijpen configuratie van de keuzeschakelaar is de schakelaaroptie met drie twee standen. Zoals Figuur 12 laat zien, bestuurt één aan/uit-schakelaar de transformator zelf, en regelen de twee extra schakelaars de voedingen aan de A-zijde en de B-zijde afzonderlijk. Deze configuratie is perfect voor lussysteemopstellingen (zoals in Figuur 9 hierboven) waarbij op elk moment tussen twee afzonderlijke bronnen moet worden gekozen. Het werkt ook goed voor radiale systemen waarbij meerdere eenheden in serie zijn geschakeld.
Figuur 12:Een voorbeeld van een transformator met drie individuele tweestandenschakelaars aan de primaire zijde. Dit type keuzeschakelaar kan ook worden gebruikt met een enkele schakelaar met vier standen, maar de optie met vier standen is niet zo veelzijdig, omdat het niet mogelijk is de transformator zelf aan/uit te schakelen, ongeacht de A-zijde en B-zijde feeds.
Figuur 13 toont drie transformatoren, elk met drie tweestandenschakelaars. De eerste unit aan de linkerkant heeft alle drie de schakelaars in de gesloten (aan) positie. De transformator in het midden heeft zowel de A-kant als de B-kant schakelaars in de gesloten stand, terwijl de schakelaar die de transformatorspoel bestuurt in de open (uit) stand staat. In dit scenario wordt stroom geleverd aan de belasting die wordt bediend door de eerste transformator en de laatste transformator in de groep, maar niet aan de middelste eenheid. Dankzij de afzonderlijke aan/uit-schakelaars aan de A- en B-zijde kan de stroom worden doorgegeven aan de volgende eenheid in de opstelling wanneer de aan/uit-schakelaar voor de transformatorspoel open is.
Figuur 13: Door bij elke transformator meerdere keuzeschakelaars te gebruiken, kan de eenheid in het midden worden geïsoleerd zonder stroomverlies naar de aangrenzende eenheden.
Er zijn andere mogelijke schakelaarconfiguraties, zoals een schakelaar met vier standen, die in zekere zin de drie afzonderlijke schakelaars met twee standen combineert in één apparaat (met een paar verschillen). Vier positieschakelaars worden ook wel “lusvoedingsschakelaars” genoemd, omdat ze uitsluitend worden gebruikt met lusvoedingstransformatoren. Lusvoedingsschakelaars kunnen worden gebruikt in radiale of lussystemen. In een radiaal systeem worden ze gebruikt om een transformator te isoleren van anderen in een groep, zoals in Figuur 13. In een lussysteem worden dergelijke schakelaars vaker gebruikt om de stroom van een van de twee inkomende bronnen te regelen (zoals in Figuur 9).
Een diepere blik op lusvoedingsschakelaars valt buiten het bestek van dit artikel, en de korte beschrijving ervan hier wordt gebruikt om te laten zien welke belangrijke rol interne transformatorkeuzeschakelaars spelen in lusvoedingstransformatoren die zijn geïnstalleerd in radiale en lussystemen. Voor de meeste situaties waarin een vervangende transformator nodig is in een lusvoedingssysteem, zal het hierboven besproken type schakeling vereist zijn. Drie tweestandenschakelaars bieden de meeste veelzijdigheid en zijn daarom een ideale oplossing in een vervangende transformator die in een lussysteem is geïnstalleerd.
Samenvatting
Als algemene vuistregel duidt een op een radiaal voedingspad gemonteerde transformator meestal op een radiaal systeem. Met een op een lusvoedingspad gemonteerde transformator kan het moeilijker zijn om een beslissing te nemen over de circuitconfiguratie. De aanwezigheid van interne, in olie ondergedompelde keuzeschakelaars duidt vaak op een lussysteem, maar niet altijd. Zoals in het begin vermeld, worden lussystemen vaak gebruikt waar continuïteit van de dienstverlening vereist is, zoals in ziekenhuizen, luchthavens en universiteitscampussen. Voor kritische installaties zoals deze zal vrijwel altijd een specifieke configuratie vereist zijn, maar veel commerciële en industriële toepassingen zullen enige flexibiliteit mogelijk maken in de configuratie van de geleverde padgemonteerde transformator, vooral als het systeem radiaal is.
Als u nieuw bent bij het werken met radiale en lusvoedingstransformatortoepassingen, raden we u aan deze handleiding als naslagwerk bij de hand te houden. We weten echter dat deze niet volledig is, dus neem gerust contact met ons op als u nog vragen heeft. We werken er ook hard aan om onze voorraad transformatoren en onderdelen goed gevuld te houden, dus laat het ons weten als u een specifieke toepassingsbehoefte heeft.
Posttijd: 08-nov-2024