În lumea transformatoarelor, termenii „alimentare în buclă” și „alimentare radială” sunt cel mai frecvent asociați cu aspectul bucșei HV pentru transformatoarele cu montare pe suport compartimentate. Acești termeni, totuși, nu au originea cu transformatoare. Ele provin din conceptul mai larg de distribuție a energiei în sistemele electrice (sau circuite). Un transformator se numește transformator de alimentare cu buclă deoarece configurația sa bucșei este adaptată pentru un sistem de distribuție în buclă. Același lucru este valabil și pentru transformatoarele pe care le clasificăm ca alimentare radială - dispunerea lor bucșe este de obicei potrivită pentru sistemele radiale.
Dintre cele două tipuri de transformatoare, versiunea de alimentare în buclă este cea mai adaptabilă. O unitate de alimentare cu buclă poate găzdui atât configurațiile radiale, cât și cele ale sistemului de buclă, în timp ce transformatoarele de alimentare radiale apar aproape întotdeauna în sistemele radiale.
Sisteme de distribuție a alimentării radiale și în buclă
Atât sistemele radiale, cât și cele cu buclă urmăresc să realizeze același lucru: să trimită putere de medie tensiune de la o sursă comună (de obicei o substație) la unul sau mai multe transformatoare descendente care servesc o sarcină.
Alimentarea radială este cea mai simplă dintre cele două. Imaginați-vă un cerc cu mai multe linii (sau radiani) care pornesc dintr-un punct central, așa cum se arată în Figura 1. Acest punct central reprezintă sursa de putere, iar pătratele de la capătul fiecărei linii reprezintă transformatoare descendente. În această setare, fiecare transformator este alimentat din același punct din sistem, iar dacă sursa de alimentare este întreruptă pentru întreținere sau dacă apare o defecțiune, întregul sistem se defectează până când problema este rezolvată.
Figura 1: Diagrama de mai sus prezintă transformatoare conectate într-un sistem de distribuție radială. Punctul central reprezintă sursa de energie electrică. Fiecare pătrat reprezintă un transformator individual alimentat de la aceeași sursă de alimentare unică.
Figura 2: Într-un sistem de distribuție a alimentării în buclă, transformatoarele pot fi alimentate de mai multe surse. Dacă are loc o defecțiune a cablului de alimentare în amonte de Sursa A, sistemul poate fi alimentat de cablurile de alimentare conectate la Sursa B fără pierderi semnificative de serviciu.
Într-un sistem în buclă, puterea poate fi furnizată din două sau mai multe surse. În loc să alimenteze transformatoarele dintr-un punct central ca în Figura 1, sistemul de buclă prezentat în Figura 2 oferă două locații separate din care poate fi furnizată energie. Dacă o sursă de alimentare este offline, cealaltă poate continua să furnizeze energie sistemului. Această redundanță asigură continuitatea serviciului și face ca sistemul de bucle să fie alegerea preferată pentru mulți utilizatori finali, cum ar fi spitale, campusuri universitare, aeroporturi și complexe industriale mari. Figura 3 oferă o vedere de aproape a două transformatoare descrise în sistemul de buclă din Figura 2.
Figura 3: Desenul de mai sus prezintă două transformatoare configurate cu alimentare în buclă conectate împreună într-un sistem în buclă cu opțiunea de a fi alimentate de la una dintre cele două surse de alimentare.
Distincția dintre sistemele radiale și cele cu buclă poate fi rezumată după cum urmează:
Dacă un transformator primește putere dintr-un singur punct dintr-un circuit, atunci sistemul este radial.
Dacă un transformator este capabil să primească energie din două sau mai multe puncte dintr-un circuit, atunci sistemul este în buclă.
O examinare atentă a transformatoarelor dintr-un circuit poate să nu indice clar dacă sistemul este radial sau în buclă; așa cum am subliniat la început, atât transformatoarele de alimentare cu buclă, cât și cele de alimentare radială pot fi configurate să funcționeze în oricare dintre configurațiile de circuit (deși, din nou, este rar să vezi un transformator de alimentare radială într-un sistem de buclă). Un plan electric și o singură linie este cea mai bună modalitate de a determina aspectul și configurația unui sistem. Acestea fiind spuse, cu o privire mai atentă la configurația bucșei primare a transformatoarelor de alimentare radiale și bucle, este adesea posibil să tragem o concluzie bine informată despre sistem.
Configurații de bucșă de alimentare radială și buclă
La transformatoarele cu montare pe suport, principala distincție între alimentarea radială și cea în buclă constă în configurația de bucșă primară/HV (partea stângă a dulapului transformatorului). Într-un primar de alimentare radială, există o bucșă pentru fiecare dintre cei trei conductori de fază de intrare, așa cum se arată în Figura 4. Acest aspect este cel mai adesea găsit acolo unde este nevoie de un singur transformator pentru a alimenta un întreg site sau instalație. După cum vom vedea mai târziu, transformatoarele de alimentare radială sunt adesea folosite pentru ultima unitate dintr-o serie de transformatoare conectate împreună cu primare de alimentare în buclă (vezi Figura 6).
Figura 4:Configurațiile de alimentare radială sunt proiectate pentru o singură alimentare primară de intrare.
Primarele de alimentare în buclă au șase bucșe în loc de trei. Cel mai obișnuit aranjament este cunoscut sub numele de buclă în V cu două seturi de trei bucșe eșalonate (vezi Figura 5) - trei bucșe în stânga (H1A, H2A, H3A) și trei în dreapta (H1B, H2B, H3B), așa cum este subliniat. în IEEE Std C57.12.34.
Figura 5: O configurație de alimentare în buclă oferă posibilitatea de a avea două fluxuri primare.
Cea mai comună aplicație pentru un primar cu șase bucșe este conectarea mai multor transformatoare de alimentare în buclă împreună. În această configurație, alimentarea de utilități de intrare este adusă în primul transformator din linie. Un al doilea set de cabluri trece de la bucșele pe partea B ale primei unități la bucșele pe partea A ale următorului transformator din serie. Această metodă de conectare în lanț a două sau mai multe transformatoare la rând este denumită și „buclă” de transformatoare (sau „transformatoare în buclă împreună”). Este important să se facă distincția între o „buclă” (sau lanț în margaretă) de transformatoare și alimentarea în buclă în ceea ce privește bucșele transformatorului și sistemele de distribuție electrică. Figura 6 prezintă un exemplu perfect de buclă de transformatoare instalate într-un sistem radial. Dacă alimentarea este pierdută la sursă, toate cele trei transformatoare vor fi offline până când alimentarea este restabilită. Rețineți că o examinare atentă a unității de alimentare radială din extrema dreaptă ar indica un sistem radial, dar acest lucru nu ar fi la fel de clar dacă ne-am uita doar la celelalte două unități.
Figura 6: Acest grup de transformatoare este alimentat de la o singură sursă începând cu primul transformator din serie. Alimentarea primară este transmisă prin fiecare transformator din linie până la unitatea finală unde este terminată.
Siguranțele interne baionetă pe partea primară pot fi adăugate la fiecare transformator, așa cum se arată în Figura 7. Siguranța primară adaugă un strat suplimentar de protecție pentru sistemul electric – mai ales atunci când mai multe transformatoare conectate împreună sunt fuzibile individual.
Figura 7:Fiecare transformator este echipat cu propria sa protecție internă la supracurent.
Dacă apare o defecțiune secundară pe o unitate (Figura 8), siguranța primară va întrerupe fluxul de supracurent la transformatorul defect înainte ca acesta să poată ajunge la restul unităților, iar curentul normal va continua să curgă pe lângă unitatea defectă. transformatoarele rămase în circuit. Acest lucru reduce timpul de nefuncționare și trimite defecțiunea la o singură unitate atunci când mai multe unități sunt conectate împreună într-un circuit de ramură. Această configurație cu protecție internă la supracurent poate fi utilizată în sisteme radiale sau în buclă – în ambele cazuri, siguranța de expulzare va izola unitatea defectată și sarcina pe care o servește.
Figura 8: În cazul unei defecțiuni pe partea de sarcină a unei unități dintr-o serie de transformatoare, siguranța pe partea primară va izola unitatea defectată de celelalte transformatoare din buclă – prevenind deteriorarea ulterioară și permițând funcționarea neîntreruptă pentru restul sistemului.
O altă aplicație a configurației bucșei de alimentare în buclă este conectarea a două surse de alimentare separate (Feed A și Feed B) la o singură unitate. Acesta este similar cu scenariul anterior din Figura 2 și Figura 3, dar cu o singură unitate. Pentru această aplicație, în transformator sunt instalate unul sau mai multe comutatoare de selectare de tip rotativ cu scufundare în ulei, permițând unității să alterne între cele două alimentări după cum este necesar. Anumite configurații vor permite comutarea între fiecare sursă de alimentare fără o pierdere momentană a energiei la sarcina deservită - un avantaj crucial pentru utilizatorii finali care apreciază continuitatea serviciului electric.
Figura 9: Diagrama de mai sus prezintă un transformator de alimentare cu buclă într-un sistem cu buclă cu opțiunea de a fi alimentat de la una dintre cele două surse de alimentare.
Iată un alt exemplu de transformator de alimentare în buclă instalat într-un sistem radial. În această situație, dulapul primar are un singur set de conductori aterizat pe bucșele pe partea A, iar al doilea set de bucșe pe partea B este terminat fie cu capace izolate, fie cu descărcători de cot. Acest aranjament este ideal pentru orice aplicație de alimentare radială unde este necesar un singur transformator într-o instalație. Instalarea dispozitivelor de protecție la supratensiune pe bucșele din partea B este, de asemenea, configurația standard pentru ultimul transformator dintr-un lanț sau o serie de unități de alimentare în buclă (în mod convențional, protecția la supratensiune este instalată la ultima unitate).
Figura 10: Iată un exemplu de alimentare prin buclă primară cu șase bucșe în care cele trei bucșe din partea B sunt terminate cu dispozitive de oprire a cotului frontal. Această configurație funcționează singur pentru un singur transformator și este, de asemenea, utilizată pentru ultimul transformator dintr-o serie de unități conectate.
Este, de asemenea, posibil să se reproducă această configurație cu un primar de alimentare radială cu trei bucșe, folosind inserții de trecere (sau de trecere) rotative. Fiecare inserție de trecere vă oferă opțiunea de a instala o terminație de cablu și un descărcător de cot frontal pe fază. Această configurație cu inserții de trecere face posibilă, de asemenea, aterizarea unui alt set de cabluri pentru aplicații de sistem cu buclă, sau cele trei conexiuni suplimentare ar putea fi utilizate pentru a alimenta puterea unui alt transformator într-o serie (sau buclă) de unități. Configurația de trecere cu transformatoare radiale nu permite opțiunea de a selecta între un set separat de bucșe pentru partea A și partea B cu comutatoare interne la transformator, ceea ce o face o alegere nedorită pentru sistemele cu buclă. O astfel de unitate ar putea fi utilizată pentru o soluție temporară (sau de închiriere) atunci când un transformator de alimentare în buclă nu este ușor disponibil, dar nu este o soluție permanentă ideală.
Figura 11: Inserțiile de trecere rotative pot fi utilizate pentru a adăuga descărcătoare sau alt set de cabluri de ieșire la o configurație de bucșă de alimentare radială.
După cum sa menționat la început, transformatoarele de alimentare cu buclă sunt utilizate pe scară largă în sistemele radiale, deoarece pot fi echipate cu ușurință pentru funcționare independentă, așa cum se arată mai sus în Figura 10, dar sunt aproape întotdeauna alegerea exclusivă pentru sistemele cu buclă datorită celor șase bucșe. aspect. Odată cu instalarea comutatorului selector cu scufundare în ulei, alimentarea cu surse multiple pot fi controlate din dulapul primar al unității.
Principiul cu comutatoarele selectoare implică întreruperea fluxului de curent la bobinele transformatorului la fel ca un simplu comutator pornit/oprit, cu capacitatea suplimentară de a redirecționa fluxul de curent între bucșele pe partea A și pe partea B. Cea mai ușor de înțeles configurația comutatorului selector este opțiunea de comutare cu trei poziții. După cum arată Figura 12, un comutator pornit/oprit controlează transformatorul în sine, iar cele două comutatoare suplimentare controlează alimentarea pe partea A și pe partea B în mod individual. Această configurație este perfectă pentru setările de sistem în buclă (ca în Figura 9 de mai sus) care necesită selectarea între două surse separate la un moment dat. De asemenea, funcționează bine pentru sistemele radiale cu mai multe unități conectate în lanț.
Figura 12:Un exemplu de transformator cu trei comutatoare individuale cu două poziții pe partea primară. Acest tip de comutare selector poate fi folosit și cu un singur comutator cu patru poziții, cu toate acestea, opțiunea cu patru poziții nu este la fel de versatilă, deoarece nu permite pornirea/oprirea transformatorului în sine, indiferent de partea A și Fete B.
Figura 13 prezintă trei transformatoare, fiecare cu trei comutatoare cu două poziții. Prima unitate din stânga are toate cele trei comutatoare în poziția închis (pornit). Transformatorul din mijloc are atât comutatoarele pe partea A cât și pe partea B în poziția închis, în timp ce comutatorul care controlează bobina transformatorului este în poziția deschis (oprit). În acest scenariu, puterea este furnizată sarcinii care este deservită de primul transformator și ultimul transformator din grup, dar nu și de unitatea din mijloc. Comutatoarele individuale de pornire/oprire pe partea A și pe partea B permit trecerea fluxului de curent către următoarea unitate din linie atunci când comutatorul de pornire/oprire pentru bobina transformatorului este deschis.
Figura 13: Prin utilizarea mai multor comutatoare selectoare la fiecare transformator, unitatea din centru poate fi izolată fără pierderea energiei la unitățile adiacente.
Există și alte configurații posibile de comutator, cum ar fi un comutator cu patru poziții – care într-un fel combină cele trei comutatoare individuale cu două poziții într-un singur dispozitiv (cu câteva diferențe). Comutatoarele cu patru poziții sunt, de asemenea, denumite „comutatoare de alimentare în buclă”, deoarece sunt utilizate exclusiv cu transformatoarele de alimentare în buclă. Comutatoarele de alimentare cu buclă pot fi utilizate în sistemele radiale sau în buclă. Într-un sistem radial, ele sunt folosite pentru a izola un transformator de alții dintr-un grup, ca în Figura 13. Într-un sistem de buclă, astfel de comutatoare sunt mai des folosite pentru a controla puterea de la una dintre cele două surse de intrare (ca în Figura 9).
O privire mai profundă asupra comutatoarelor de alimentare în buclă depășește scopul acestui articol, iar o scurtă descriere a acestora aici este folosită pentru a arăta rolul semnificativ pe care comutatoarele de selectare a transformatorului intern îl joacă în transformatoarele de alimentare în buclă instalate în sistemele radiale și în buclă. Pentru majoritatea situațiilor în care este necesar un transformator de înlocuire într-un sistem de alimentare în buclă, va fi necesar tipul de comutare discutat mai sus. Trei comutatoare cu două poziții oferă cea mai mare versatilitate și, din acest motiv, sunt o soluție ideală într-un transformator de înlocuire instalat într-un sistem de buclă.
Rezumat
Ca regulă generală, un transformator de alimentare radială montat pe suport indică de obicei un sistem radial. Cu un transformator montat pe suport de alimentare în buclă, poate fi mai dificil să se stabilească configurația circuitului. Prezența comutatoarelor selectoare interioare imersate în ulei va indica adesea un sistem de buclă, dar nu întotdeauna. După cum sa menționat la început, sistemele de buclă sunt utilizate în mod obișnuit acolo unde este necesară continuitatea serviciului, cum ar fi spitale, aeroporturi și campusuri universitare. Pentru instalații critice ca acestea, aproape întotdeauna va fi necesară o configurație specifică, dar multe aplicații comerciale și industriale vor permite o oarecare flexibilitate în configurația transformatorului montat pe suport care este furnizat – mai ales dacă sistemul este radial.
Dacă sunteți nou în lucrul cu aplicații de transformatoare cu alimentare radială și în buclă, vă recomandăm să păstrați acest ghid la îndemână ca referință. Știm însă că nu este cuprinzător, așa că nu ezitați să ne contactați dacă aveți întrebări suplimentare. De asemenea, muncim din greu pentru a menține inventarul nostru de transformatoare și piese bine aprovizionat, așa că anunțați-ne dacă aveți o anumită nevoie de aplicație.
Ora postării: 08-nov-2024