Wissen Sie, welche Bedingungen für den Parallelbetrieb von Transformatoren erforderlich sind?

Aufgrund der starken Saisonalität der Stromlast können zudem einige Transformatoren in der Niedriglastzeit außer Betrieb genommen werden. Dies reduziert nicht nur die Leerlaufverluste der Transformatoren und verbessert deren Wirkungsgrad, sondern senkt auch den Blindstrom, verbessert den Leistungsfaktor des Netzes und steigert somit die Wirtschaftlichkeit des Stromnetzes.

Welche Voraussetzungen müssen für den Parallelbetrieb von Transformatoren erfüllt sein? Diese Frage wird häufig gestellt. Zunächst betrachten wir die Anforderungen für die Reihenschaltung von Transformatoren und erörtern anschließend die Bedingungen für deren Betrieb.

(1) Im Allgemeinen siehe die folgende Abbildung:

Auf diesem Bild sehen wir zwei Transformatoren, die mit T1 und T2 bezeichnet sind.

Systemwiederherstellungsmethode:

Im tatsächlichen Betrieb werden die beiden Sammelschienen von jeweils einem eigenen Transformator gespeist.

Infolgedessen sind die beiden Eingangsleistungsschalter QF1 und QF2 geschlossen, während der Sammelschienen-Verbindungsschalter QF3 eines einzelnen Sammelschienensegments geöffnet ist; tritt ein Problem mit dem Transformator oder der Mittelspannungsseite einer bestimmten Eingangsleitung auf, wie z. B. ein starker Spannungseinbruch (Unterspannung oder Spannungsausfall) oder ein Ausfall, wird der Eingangsleitungsschalter dieses Abschnitts geöffnet und anschließend der Sammelschienen-Verbindungsschalter QF3 geschlossen; zur Wiederherstellung des Systems gibt es zwei Wiederherstellungsmethoden:

Wiederherstellungsmethode 1: Öffnen Sie den Sammelschienen-Leistungsschalter QF3 und schließen Sie anschließend den zugehörigen Eingangsleistungsschalter. Diese Methode ist einfach, jedoch muss nach einem Stromausfall eine Last an der Sammelschiene, z. B. ein Motor, neu gestartet werden.

Wiederherstellungsmethode 2: Zuerst wird der entsprechende Eingangsleistungsschalter geschlossen, dann werden die Transformatoren parallel geschaltet und anschließend der Sammelschienen-Leistungsschalter geöffnet. Diese Methode ist etwas komplexer, jedoch muss die Last zum Neustart keinen zweiten Stromausfall durchlaufen.

Betrachten wir die Bedingungen für die Gegenüberstellung der Transformatoren:

Erstens: die Bedingungen des Transformators selbst

Einschließlich: Die Verdrahtungsmethode des Transformators entspricht dem Übersetzungsverhältnis, die Impedanzspannung des Transformators ist gleich und die Sekundärspannung des Transformators ist gleich.

Zweitens: Leitungsbedingungen

Dazu gehört, dass die Mittelspannungsseite aus demselben Verteilungsnetz stammen muss, Phase, Anfangsphasenwinkel und Frequenz sowie die Spannungsamplitude übereinstimmen müssen. Gleichzeitig muss die Mittelspannungsseite dem Einschaltstromstoß der Niederspannungsseite standhalten können.

(2) Wenn das System mit einem Generator ausgestattet ist, betrachten wir die folgende Abbildung:

Diese Abbildung ist etwas komplizierter als Abbildung 1. In der Abbildung ist ein in sich geschlossener Generator dargestellt, und der Leistungsschalter des Generators und der Eingangsleistungsschalter des Netzes stehen in einer verriegelten und wechselseitigen Investitionsbeziehung.

Aufgrund der Komplexität der Auswurfbeziehung wird bei ABB häufig eine SPS zur Implementierung der Auswurflogik verwendet. Im Folgenden wird dies kurz erläutert:

1) Im Normalbetrieb ist die Busverbindung geöffnet und die ankommenden Gleise jedes Abschnitts sind geschlossen.

2) Wenn die Netzstromversorgung eines bestimmten Abschnitts ausfällt, öffnen Sie die Zuleitung dieses Abschnitts und schließen Sie dann die Busverbindung.

3) Nach Behebung des Fehlers und Wiederherstellung des Systems erfolgt die Wiederherstellung auf zwei Arten: mit parallel geschalteten und mit nicht parallel geschalteten Transformatoren. Die Bedingungen für die Parallelschaltung von Transformatoren entsprechen den oben beschriebenen.

4) Falls ein Teil der Netzstromversorgung nach einem Ausfall nicht wiederhergestellt werden kann und ein anderer Teil der Netzstromversorgung erneut ausfällt oder zwei Teile der Netzstromversorgung gleichzeitig ausfallen, startet das System den Generator. Abhängig vom Startvorgang des Generators wird entschieden, ob die Sammelschienenverbindung hergestellt wird.

5) Nach Wiederherstellung der Netzversorgung gibt es zwei Vorgehensweisen: Die erste Methode (siehe Abbildung 2) sieht vor, dass die Netzzuleitung und die Generatorzuleitung verriegelt sind und jeweils nur eine Seite geschlossen werden darf. Öffnen Sie zunächst die Generatorzuleitung und schließen Sie anschließend die Netzzuleitung. Die zweite Methode sieht keine Verriegelung zwischen Netzzuleitung und Generatorzuleitung vor. Nach Wiederherstellung der Netzversorgung wird der Generator systemgesteuert quasi-synchronisiert. Anschließend wird die Netzzuleitung geschlossen und der Generator evakuiert.

Die zweite Methode kann verhindern, dass die Last nach dem zweiten Stromausfall wieder anspringt. Wir können feststellen, dass der Zustand parallelgeschalteter Transformatoren dem allgemeinen Fall entspricht.

(3) Parallelbetrieb von Transformatoren, wenn die Belastbarkeit eines einzelnen Transformators nicht ausreicht

Die Bedingungen für die Parallelschaltung von Transformatoren bleiben unverändert. Tritt unter diesen Bedingungen ein Kurzschluss auf der Lastseite auf, muss der Kurzschlussstrom mit der Anzahl der parallelgeschalteten Transformatoren multipliziert werden. Siehe dazu die folgende Abbildung:

In der Abbildung sind die beiden Zuleitungen und die Busverbindung geschlossen, und die Transformatoren T1 und T2 sind parallel geschaltet.

Wenn die Last eines Busabschnitts kurzgeschlossen wird, tragen beide Transformatoren zum Kurzschlussstrom am Kurzschlusspunkt bei, sodass der Kurzschlussstrom an der Last dem Doppelten des Kurzschlussstroms eines einzelnen Transformators entspricht.

Die Bedingungen für den Parallelbetrieb der Transformatoren sind daher folgende: Das Abschaltvermögen des Abzweigleistungsschalters an jedem Abschnitt der Sammelschiene muss doppelt so hoch sein wie das des Eingangsleistungsschalters. Andernfalls ist ein Parallelbetrieb der Transformatoren nicht zulässig.

In der Spezifikation ist festgelegt, dass für den Parallelbetrieb von Transformatoren bei kurzer Schaltzeit die Abschaltleistung des lastseitigen Leistungsschalters unter normalen Bedingungen ohne Verdopplung gewählt werden kann.

(4) Vorteile und Zweck des Parallelbetriebs von Transformatoren

Die Wirtschaftlichkeit des Transformatorbetriebs wird verbessert. Wenn die Last so weit ansteigt, dass die Kapazität eines Transformators nicht mehr ausreicht, kann ein zweiter Transformator parallel geschaltet werden. Sinkt die Last hingegen so weit, dass beide Transformatoren nicht mehr gleichzeitig Strom liefern müssen, kann ein Transformator außer Betrieb genommen werden.

Insbesondere in ländlichen Gebieten sind die saisonalen Schwankungen des Stromverbrauchs deutlich erkennbar, und der Parallelbetrieb von Transformatoren kann je nach Stromlast angepasst werden. Dadurch lassen sich die Verluste des Transformators minimieren und ein wirtschaftlicher Betrieb gewährleisten.

Die Zuverlässigkeit der Stromversorgung lässt sich verbessern. Wenn einer der parallel geschalteten Transformatoren ausfällt und schnell vom Netz getrennt wird, können die verbleibenden Transformatoren die Stromversorgung weiterhin normal gewährleisten. Die Reparatur eines Transformators beeinträchtigt den Betrieb der anderen Transformatoren nicht, wodurch Störungen und Schäden reduziert werden. Umfang und Häufigkeit von Stromausfällen während Wartungsarbeiten tragen ebenfalls zur Verbesserung der Versorgungssicherheit bei.

Strom sparen, Energieeinsparungen realisieren und die Effizienz steigern. Beispielsweise ist ein Umspannwerk mit zwei Transformatoren mit 4000 kVA und 3150 kVA ausgestattet. Nach Berechnung der Betriebsbedingungen der beiden Transformatoren ergibt sich nach einem Jahr Parallelbetrieb eine Energieeinsparung von 102.000 kWh. Der Energiespareffekt ist deutlich sichtbar, und die Investitionskosten werden reduziert.