I transformatorvärlden är termerna "loopmatning" och "radialmatning" oftast förknippade med HV-bussningslayouten för fackmonterade transformatorer. Dessa termer har dock inte sitt ursprung i transformatorer. De kommer från det bredare begreppet kraftdistribution i elektriska system (eller kretsar). En transformator kallas en slingmatningstransformator eftersom dess bussningskonfiguration är skräddarsydd mot ett slingdistributionssystem. Detsamma gäller transformatorer som vi klassificerar som radiell matning – deras bussningslayout är vanligtvis anpassad för radiella system.
Av de två typerna av transformatorer är loopmatningsversionen den mest anpassningsbara. En loopmatningsenhet kan rymma både radiella och loopsystemkonfigurationer, medan radiella matningstransformatorer nästan alltid förekommer i radiella system.
Radial- och loopmatningsdistributionssystem
Både radiella och slingsystem syftar till att åstadkomma samma sak: skicka mellanspänningseffekt från en gemensam källa (vanligtvis en transformatorstation) till en eller flera nedtrappade transformatorer som betjänar en belastning.
Radiell matning är den enklaste av de två. Föreställ dig en cirkel med flera linjer (eller radianer) som utgår från en mittpunkt, som visas i figur 1. Denna mittpunkt representerar kraftkällan, och rutorna i slutet av varje linje representerar transformatorer för nedtrappning. I denna inställning matas varje transformator från samma punkt i systemet, och om strömkällan avbryts för underhåll, eller om ett fel uppstår, går hela systemet ner tills problemet är löst.
Figur 1: Diagrammet ovan visar transformatorer anslutna i ett radiellt distributionssystem. Mittpunkten representerar källan till elektrisk kraft. Varje kvadrat representerar en individuell transformator som matas från samma enda strömförsörjning.
Figur 2: I ett kretsmatningsdistributionssystem kan transformatorer matas från flera källor. Om ett fel i matarkabeln mot källa A uppstår, kan systemet strömförsörjas av matarkablarna som är anslutna till källa B utan någon betydande förlust av service.
I ett loopsystem kan ström tillföras från två eller flera källor. Istället för att mata transformatorer från en central punkt som i figur 1 erbjuder slingsystemet som visas i figur 2 två separata platser från vilka ström kan tillföras. Om en strömkälla går offline kan den andra fortsätta att leverera ström till systemet. Denna redundans ger kontinuitet i tjänsten och gör slingsystemet till det föredragna valet för många slutanvändare, såsom sjukhus, högskolor, flygplatser och stora industrikomplex. Figur 3 ger en närbild av två transformatorer avbildade i slingsystemet från figur 2.
Figur 3: Ovanstående ritning visar två slingmatningskonfigurerade transformatorer sammankopplade i ett slingsystem med möjlighet att matas från en av två nätaggregat.
Skillnaden mellan radiella och slingsystem kan sammanfattas enligt följande:
Om en transformator får ström från endast en punkt i en krets, är systemet radiellt.
Om en transformator kan ta emot ström från två eller flera punkter i en krets, är systemet loop.
En noggrann undersökning av transformatorerna i en krets kanske inte tydligt indikerar om systemet är radiellt eller loop; som vi påpekade i början kan både loopmatningstransformatorer och radiella matningstransformatorer konfigureras för att fungera i båda kretskonfigurationerna (även om det är sällsynt att se en radialmatningstransformator i ett loopsystem). En elektrisk ritning och enkellinje är det bästa sättet att bestämma ett systems layout och konfiguration. Med det sagt, med en närmare titt på den primära bussningskonfigurationen för radial- och slingmatningstransformatorer, är det ofta möjligt att dra en välinformerad slutsats om systemet.
Radial- och loopmatningsbussningskonfigurationer
I padmonterade transformatorer ligger den huvudsakliga skillnaden mellan radiell och slingmatning i primär/HV-bussningskonfigurationen (vänster sida av transformatorskåpet). I en radiell matningsprimär finns det en bussning för var och en av de tre inkommande fasledarna, som visas i figur 4. Denna layout finns oftast där endast en transformator behövs för att driva en hel anläggning eller anläggning. Som vi kommer att se längre fram, används radiella matningstransformatorer ofta för den sista enheten i en serie transformatorer kopplade ihop med slingmatningsprimärer (se figur 6).
Figur 4:Radiella matningskonfigurationer är designade för en inkommande primärmatning.
Slingfoderprimärer har sex bussningar istället för tre. Det vanligaste arrangemanget är känt som en V-loop med två uppsättningar av tre förskjutna bussningar (se figur 5) – tre bussningar till vänster (H1A, H2A, H3A) och tre till höger (H1B, H2B, H3B), enligt beskrivningen i IEEE Std C57.12.34.
Figur 5: En loopmatningskonfiguration erbjuder möjligheten att ha två primära matningar.
Den vanligaste applikationen för en primär med sex bussningar är att koppla ihop flera slingmatningstransformatorer. I den här uppsättningen förs det inkommande verktygsflödet till den första transformatorn i serien. En andra uppsättning kablar går från bussningarna på B-sidan på den första enheten till bussningarna på A-sidan på nästa transformator i serien. Denna metod att koppla ihop två eller flera transformatorer i rad kallas också för en "slinga" av transformatorer (eller "sammankoppling av transformatorer"). Det är viktigt att göra skillnaden mellan en "slinga" (eller seriekedja) av transformatorer och slingmatning när det gäller transformatorbussningar och elektriska distributionssystem. Figur 6 visar ett perfekt exempel på en slinga av transformatorer installerade i ett radiellt system. Om strömmen bryts vid källan kommer alla tre transformatorerna att vara offline tills strömmen återställs. Observera att en noggrann undersökning av den radiella matningsenheten längst till höger skulle indikera ett radiellt system, men detta skulle inte vara lika tydligt om vi bara tittade på de andra två enheterna.
Bild 6: Denna grupp av transformatorer matas från en enda källa som börjar vid den första transformatorn i serien. Den primära matningen leds vidare genom varje transformator i uppställningen till den slutliga enheten där den avslutas.
Interna primära sidobajonettsäkringar kan läggas till varje transformator, som visas i figur 7. Primär säkring lägger till ett extra skyddslager för det elektriska systemet – särskilt när flera transformatorer som är anslutna tillsammans är individuellt säkringar.
Figur 7:Varje transformator är utrustad med ett eget inre överströmsskydd.
Om ett sekundärt sidofel inträffar på en enhet (Figur 8), kommer den primära säkringen att avbryta flödet av överström vid den trasiga transformatorn innan den kan nå resten av enheterna, och normal ström kommer att fortsätta att flyta förbi den felaktiga enheten till de återstående transformatorerna i kretsen. Detta minimerar stilleståndstiden och överför felet till en enda enhet när flera enheter är sammankopplade i en grenkrets. Denna uppställning med internt överströmsskydd kan användas i radiella system eller slingsystem – i båda fallen kommer utstötningssäkringen att isolera den felaktiga enheten och den belastning som den betjänar.
Bild 8: I händelse av ett lastsidesfel på en enhet i en serie transformatorer, kommer säkringen på primärsidan att isolera den felaktiga enheten från de andra transformatorerna i slingan – vilket förhindrar ytterligare skador och tillåter obruten drift för resten av systemet.
En annan tillämpning av konfigurationen för slingmatningsbussningen är att ansluta två separata källmatningar (matning A och matning B) till en enda enhet. Detta liknar det tidigare scenariot i figur 2 och figur 3, men med en enda enhet. För denna applikation är en eller flera oljesänkta vridomkopplare installerade i transformatorn, vilket gör att enheten kan växla mellan de två matningarna efter behov. Vissa konfigurationer kommer att tillåta växling mellan varje källmatning utan tillfällig strömförlust till lasten som betjänas – en avgörande fördel för slutanvändare som värdesätter kontinuitet i elektriska tjänster.
Figur 9: Diagrammet ovan visar en slingmatningstransformator i ett slingsystem med möjlighet att matas från en av två nätaggregat.
Här är ett annat exempel på en loopmatningstransformator installerad i ett radiellt system. I denna situation har det primära skåpet endast en uppsättning ledare som landar på A-sidans bussningar, och den andra uppsättningen av B-sidans bussningar avslutas med antingen isolerade kåpor eller armbågsavledare. Detta arrangemang är idealiskt för alla radiella matningsapplikationer där endast en transformator krävs i en installation. Installation av överspänningsskyddsanordningar på B-sidans bussningar är också standardkonfigurationen för den sista transformatorn i en kedja eller serie av slingmatningsenheter (vanligtvis installeras överspänningsskydd vid den sista enheten).
Bild 10: Här är ett exempel på en öglematningsprimär med sex bussningar där de andra tre bussningarna på B-sidan avslutas med döda främre armbågsavledare. Denna konfiguration fungerar för en enda transformator i sig själv, och den används också för den sista transformatorn i en serie anslutna enheter.
Det är också möjligt att replikera denna konfiguration med en radiell matningsprimär med tre bussningar med hjälp av roterbara genomförings- (eller genommatnings) skär. Varje genomföringsinsats ger dig möjligheten att installera en kabelavslutning och en död främre armbågsavledare per fas. Denna konfiguration med genomföringsinsatser gör det också möjligt att landa ytterligare en uppsättning kablar för slingsystemtillämpningar, eller så kan de ytterligare tre anslutningarna användas för att mata ström till en annan transformator i en serie (eller slinga) enheter. Genomgångskonfigurationen med radiella transformatorer tillåter inte att välja mellan en separat uppsättning A- och B-sida bussningar med interna omkopplare vid transformatorn, vilket gör det till ett oönskat val för slingsystem. En sådan enhet skulle kunna användas för en tillfällig (eller hyra) lösning när en slingmatningstransformator inte är lättillgänglig, men det är inte en idealisk permanent lösning.
Bild 11: Roterbara genomföringsinsatser kan användas för att lägga till avledare eller en annan uppsättning utgående kablar till en radiell matningsbussningsuppsättning.
Som nämnts i början används loopmatningstransformatorer flitigt i radiella system eftersom de enkelt kan utrustas för fristående drift som visas ovan i figur 10, men de är nästan alltid det exklusiva valet för loopsystem på grund av deras sexbussningar layout. Med installationen av oljesänkt väljaromkopplare kan flera källmatningar styras från enhetens primära skåp.
Principen med omkopplare innebär att strömflödet bryts vid transformatorns spolar precis som en enkel på/av-brytare med den extra förmågan att omdirigera strömflödet mellan A-sidans och B-sidans bussningar. Den enklaste omkopplarkonfigurationen att förstå är omkopplaralternativet med tre tvålägen. Som figur 12 visar styr en på/av-brytare själva transformatorn, och de två extra omkopplarna styr A- och B-sidans matningar individuellt. Denna konfiguration är perfekt för slingsystemuppsättningar (som i figur 9 ovan) som kräver val mellan två separata källor vid varje given tidpunkt. Det fungerar också bra för radiella system med flera enheter sammankopplade.
Figur 12:Ett exempel på en transformator med tre individuella tvålägesbrytare på primärsidan. Denna typ av omkopplare kan också användas med en enda fyrlägesbrytare, men fyralägesalternativet är inte fullt så mångsidigt, eftersom det inte tillåter på/av-omkoppling av själva transformatorn oavsett A-sida och B-sida matningar.
Figur 13 visar tre transformatorer, var och en med tre tvålägesbrytare. Den första enheten till vänster har alla tre strömbrytarna i stängt (på) läge. Transformatorn i mitten har både A- och B-sidans omkopplare i stängt läge, medan omkopplaren som styr transformatorspolen är i öppet (av) läge. I detta scenario tillförs ström till lasten som betjänas av den första transformatorn och den sista transformatorn i gruppen, men inte till den mellersta enheten. De individuella på/av-brytarna på A-sidan och B-sidan gör att strömflödet kan föras vidare till nästa enhet i serien när på/av-brytaren för transformatorspolen är öppen.
Bild 13: Genom att använda flera väljarbrytare vid varje transformator kan enheten i mitten isoleras utan att strömförlusten till de intilliggande enheterna går.
Det finns andra möjliga omkopplarkonfigurationer, till exempel en fyrlägesbrytare - som på ett sätt kombinerar de tre individuella tvålägesbrytarna till en enhet (med några skillnader). Fyra lägesomkopplare kallas även för "slingmatningsbrytare" eftersom de uteslutande används med slingmatningstransformatorer. Slingmatningsbrytare kan användas i radiella eller slingsystem. I ett radiellt system används de för att isolera en transformator från andra i en grupp som i figur 13. I ett slingsystem används sådana switchar oftare för att styra ström från en av två inkommande källor (som i figur 9).
En djupare titt på omkopplare för slingmatning ligger utanför ramen för denna artikel, och den korta beskrivningen av dem här används för att visa den betydande roll som interna transformatorväljare spelar i slingmatningstransformatorer installerade i radiella och slingsystem. För de flesta situationer där en ersättningstransformator behövs i ett loopmatningssystem kommer den typ av omkoppling som diskuterats ovan att krävas. Tre tvålägesbrytare erbjuder den största mångsidigheten, och av denna anledning är de en idealisk lösning i en ersättningstransformator installerad i ett slingasystem.
Sammanfattning
Som en allmän tumregel indikerar en transformator monterad på en radiell matardyna vanligtvis ett radiellt system. Med en transformator monterad på slingmatningsplattan kan det vara svårare att bestämma kretskonfigurationen. Närvaron av interna oljeomkopplare indikerar ofta ett loopsystem, men inte alltid. Som nämnts i början används loopsystem ofta där kontinuitet i tjänsten krävs, såsom sjukhus, flygplatser och högskolor. För kritiska installationer som dessa kommer en specifik konfiguration nästan alltid att krävas, men många kommersiella och industriella tillämpningar kommer att tillåta viss flexibilitet i konfigurationen av den padmonterade transformatorn som levereras – speciellt om systemet är radiellt.
Om du är ny på att arbeta med radial- och slingmatningsdyna-monterade transformatorapplikationer rekommenderar vi att du har den här guiden till hands som referens. Vi vet dock att det inte är heltäckande, så kontakta oss gärna om du har ytterligare frågor. Vi arbetar också hårt för att hålla vårt lager av transformatorer och delar välfyllda, så låt oss veta om du har ett specifikt applikationsbehov.
Posttid: 2024-nov-08