Ո՞ր կայծակի պաշտպանության միջոցառումներն են ամենալավը համապատասխանում միակ տրանսֆորմատորներին

Միակ տրանսֆորմատորային տեղակայումների կայծակի վտանգների հասկացություն

Ինչպե՞ս են կայծակի ալիքերը ազդում միակ տրանսֆորմատորային համակարգերի վրա

Երբ կայծակը հարվածում է էլեկտրաբաշխման գծերին մոտ, հաճախ առաջանում են անակնկալ լարման թռիչքներ, որոնք կարող են հասնել 300 կիլովոլտի սահմաններում այն տրանսֆորմատորներում, որոնք ճիշտ պաշտպանված չեն: Հաջորդը, ինչ որ կատարվում է, ավելի քան մտահոգիչ է էլեկտրական համակարգերի համար: Այս հզոր լարման ցատկերը շարժվում են տրանսֆորմատորի գալարներով և ստեղծում են տաքացման կետեր: Ըստ 2021 թվականին հրապարակված IEEE ստանդարտների, ջերմաստիճանի ամեն 10 աստիճան բարձրացումը իրականում կրճատում է մեկուսիչ թղթի էլեկտրականությունը դիմադրելու ունակությունը մոտ 60-ից 80 տոկոսի չափ: Այս տիպի ջերմային վնասները միանգամյա չեն լինում: Կրկնվող ջերմային լարումները իրականում արագացնում են մեկուսացման մաշվածության գործընթացը, ինչն ավելի հավանական է դարձնում տրանսֆորմատորների ամբողջական անջատումը ապագայում:

Սովորական անջատման ռեժիմները մեկ տրանսֆորմատորի պաշտպանության բացակայության դեպքում

Չկանխված լարման ցատկերը բերում են երեք հիմնական անջատման տեսակների.

1. Փոխանցման մեկուսացման անջատում , որը կազմում է կայծակի պատճառած անջատումների 47%
2. Բուշինգ փորցի անջատումներ որոնք առաջացնում են փուլ-հողանցման խափանումներ
3. Սերդենի հագեցում , որը ներմուծում է հարմոնիկ դեֆորմացիա և կարող է պաշտպանողական ռիլեների սխալ աշխատանքի պատճառ դառնալ

Արդյունաբերական տվյալները ցույց են տալիս, որ առաջացած վնասված տրանսֆորմատորների 68%-ի դեպքում անհրաժեշտ է լինում մայրական փորձարկումը վերակառուցել, քան տեղական նորոգումը, ինչը զգալիորեն մեծացնում է կանգառի և արժեքների ծախսերը

Վիճակագրական հնարավորությունը կայանքների մոտ կայծակի հարվածի

Շրջաններում, որտեղ տարեկան ավելի քան 20 ամպրոպով օր է լինում, բաշխման տրանսֆորմատորները 23%-ով ավելի բարձր անջատման հաճախականություն են ապահովում: 15,000 օգտակար սեփականության վերլուծությունը տարբեր տեղակայման վայրերի հիման վրա ցույց է տվել նշանակալի տարբերություններ

Տեղակայություն	Տարեկան Հարվածի Հավանականությունը	Միջին Նորոգման Ծախսը
Քաղաքային ենթակայաններ	1:250	18.000 դրամ
Գյուղական բարձրացված տեղեր	1:85	$42,000

(2023 թ. տվյալներ` Հյուսիսային Ամերիկայի էլեկտրակայունության կորպորացիայի)

Այս եզրակացությունները ընդգծում են մեկ տրանսֆորմատորային տեղակայումների համար հատուկ արձրացված լարման պաշտպանության ռազմավարությունների կարիքը, հատկապես բարձր ազդեցության միջավայրում:

Մեկ տրանսֆորմատորի համար կայծակի պաշտպանության հիմնարար նախագծման սկզբունքներ

Ինչու է ստանդարտ արձրացված լարման պաշտպանությունը բավարար չէ մեկ տրանսֆորմատորների համար

Բազմաթիվ տրանսֆորմատորների ցանցերի համար նախատեսված ընդհանուր արգելակումները հաճախ վատ են աշխատում մեկ տրանսֆորմատորային կառուցվածքներում հետևյալ սահմանափակումների պատճառով.

1. Ապահովագրության թուլություններ ՝ Առանց զուգահեռ սարքավորումների, որոնք կբաշխեին արձրացված լարման էներգիան, լարումը կենտրոնանում է մեկ միավորի վրա
2. Ջերմային սահմանափակումներ ՝ Ընդհանուր արգելակումները չեն կարող կառավարել առանձնացված տեղակայումներում հաճախ հանդիպող կրկնվող կամ երկարատև ջերմային բեռնվածությունը
3. Լարման չհամընկնում : Նախօրոք կարգավորված սարքերը հազվադեպ են համապատասխանում համակարգային հիմնական մեկուսացման մակարդակներին (BIL), ինչը մեծացնում է գերլարման ռիսկերը

Այս թերությունները վատացնում են պաշտպանության հուսանելիությունը և մեծացնում են երկարաժամկետ նորոգման պահանջները:

Արդյունավետ տրանսֆորմատոր-հատուկ պաշտպանության հիմնական պահանջներ

Մեկ տրանսֆորմատորի համար ամուր ամպրոպային պաշտպանություն պետք է բավարարի չորս փոխկախյալ չափանիշների.

Նախագծման գործոն	Շահագործման շեմ	Անվանական հետևանքներ
Դինամիկ կայունություն	≥ 40 կԱ իմպուլսային հոսանք	Մեխանիկական ճեղքվածք
Ջերմային տարողություն	4.2 կՋ/կՎ էներգիայի կլանման հնարավորություն	Իզոլյացիայի վատթարացում
Պատրաստման ժամանակ	< 25 նանովայրկյան	Լարման գերազանցում
Կոորդինացիայի մեծացում	15-20% ավելի բարձր, քան ԲԻԼ-ը	Շղթայական իզոլյացիոն անջատում

Այս սահմանաչափերին համապատասխանող տեղադրումները կարող են ապահովել կայուն լուծումների համեմատ կայուն հոսանքներից առաջացած անջատումների 73% կրճատում («Սրվակ պաշտպանություն» ամսագիր, 2022)։

Իզոլյացիայի կոորդինացիան և լարման դասակարգումը արգելակիչների նախագծման մեջ

Արդյունավետ բռնապնդման սարքի նախագծումը պահանջում է ճշգրիտ համապատասխանություն տրանսֆորմատորի BIL-ի հետ՝ պահպանելով 15–20% պաշտպանական մարժա։ Սա կանխում է երկուսի առկայությունը՝ անբավարար պաշտպանություն — այն իրավիճակը, երբ մնացորդային լարումը գերազանցում է մեկուսացման ցուցանիշները — և գերազանց պաշտպանություն ՝ որը բերում է բռնապնդման սարքի ավելցուկային մաշվածության արդյունքում առաջացած ավելոց կլամպի գործունեության պատճառով։

Ժամանակակից համակարգերը ներառում են ոչ գծային ռեզիստիվ հարթակներ, որոնք դինամիկ կերպով արձագանքում են անցումային ալիքի թեքությանը, շրջապատող միջավայրի խոնավությանը և նախորդ անգամ առկա հոսանքի արձագանքից առաջացած կուտակված ջերմային լարվածությանը։ Այս ճկուն համաձայնեցման շնորհիվ ապահովվում է ալիքային էներգիայի 94% -ի ցրումը մինչև այն հասնի կրիտիկական մեկուսացման գոտիներին՝ ապահովելով երկարաժամկետ հուսալիություն։

Բռնապնդման սարքերի օպտիմալ տեղադրումը և չափերի ընտրությունը մեկ տրանսֆորմատորի համար

Խորացված հեռավորություն բռնապնդման սարքի և տրանսֆորմատորի եզրական մասերի միջև

Շատ արդյունաբերական ցուցումներ ցուցադրում են ամպրոպի արգելակները տեղադրել ոչ ավելի քան երեք ոտք (մոտ 0.9 մետր) հեռավորության վրա միակ տրանսֆորմատորների եզրերից: Նրանց այդքան մոտ պահելը օգնում է նվազեցնել առաջնային ինդուկտիվությունը, որը կարող է դանդաղեցնել պատասխանման ժամանակը, ինչպես նաև նվազեցնել անցանկալի էլեկտրամագնիսական միջերկրությունը հարակից հաղորդալարերի հետ: Բարձր լարման կարգավորումների դեպքում, ինչպես օրինակ 15 կՎ մակարդակներում աշխատող կարգավորումները, արտադրողները հաճախ սահմանափակում են առաջնային երկարությունը ութ ոտքով (2.4 մետր): Եթե հանգամանքները ստիպում են ավելի երկար միացումներ, համոզվեք, որ այդ հաղորդիչները լրիվ ապապարտված են և առանձնացված են ցանկացած այնպիսի շղթաներից, որոնք չեն պաշտպանված ամպրոպների դեմ: Այս զգուշավորությունը կանխում է այդ անճոռնի ներդաշնակ անցումները խափանել ստորաբաժանման սարքերը:

Առաջնային երկարության ազդեցությունը ամպրոպի պաշտպանության արդյունավետության վրա

Ըստ 2023 թվականի IEEE հրահանգների լարման պաշտպանության վերաբերյալ, տարայի երկարությանը միայն մեկ ոտք ավելացնելը դիմադրությունը բարձրացնում է 18-ից 22 տոկոսի միջակայքում, ինչը նշանակում է, որ պաշտպանողական հնարավորությունները սկսում են արագ անկում ապրել: Երբ դիտարկում ենք իրական տվյալները, տարայի տեղադրման տասը ոտքանոց տարաները թողնում են մնացորդային լարումը մոտ 34% ավելի շատ, քան այն դեպքում, երբ դրանք ճիշտ են տեղադրված պաշտպանվող սարքերի մոտ: Այս ազդեցությունը հատկապես ակնհայտ է արագ լարման թռիչքների դեպքում, որոնք հայտնի են որպես 1.2/50 միկրովայթ ալիքաձևեր, խոշոր բեռնաթափումներ, և անսպասելի հակառակ հոսքեր տարբեր էներգետիկ աղբյուրներից, որոնք վերջերս հայտնվել են ցանցում:

Մոտության և ջերմային լարվածության հարթակի հավասարակշռություն. «Ավելի մոտ միշտ չէ, որ ավելի լավ է» հակասությունը

Տարաների անմիջական տեղադրումը տրանսֆորմատորի մետաղաթիթեղների վրա բարելավում է էլեկտրական աշխատանքը, սակայն դրանք ենթարկում է վնասող ջերմային պայմանների.

Մոտության գործոն	Ջերմային ազդեցություն	Ռիսկերի նվազեցման միջոցառումներ
Գլանակների ջերմաստիճանի բարձրացում	Արագացված MOV մաշվածություն	Օգտագործել II դասի արգելակներ (70°C վարկանիշ)
Արեւային ճառագայթում	Մակերեսի ջերմաստիճանը ամռան ընթացքում գերազանցում է 50°C-ը	Տեղադրել ստվերոտ ամրակցման տակներ
Սխալ հոսանքի ազդեցություն	Ջերմային փախուստ երկարատև սխալերի դեպքում	Ավելացնել հոսանքը սահմանափակող հալոցիկներ

Օպտիմալ մոտեցումը հանգույցները տեղադրելն է 3–5 ոտք կոնտակտներից՝ օգտագործելով կոշտ և ցածր իմպեդանսով ավտոբուսային հաղորդակցություն՝ ճկուն կեղծերի փոխարեն: Այս կառուցվածքը հասնում է ավելի քան 98% պաշտպանության արդյունավետությանը՝ ապահովելով անվտանգ ջերմային գործադուլը:

Միացնելով միայնակ տրանսֆորմատորի պաշտպանությունը համակարգային ամպրոպի ռազմավարություններին

Կոորդինացնելով մեկուսացված միավորների պաշտպանությունը ընդհանուր էլեկտրական ցանցերում

Երբ միացնում են միայնակ տրանսֆորմատորներ, դրանք իրոք պետք է համապատասխանեն ցանցային լարման հարվածների պաշտպանության ընդհանուր պատկերին, եթե ցանկանում ենք խոչընդոտել, որ փոքր խնդիրներ մեծ անջատումներ առաջացնեն: Չնայած այդ տրանսֆորմատորները ֆիզիկապես առանձին են կանգնած, սակայն դրանք էլեկտրական կապ ունեն ինչպես ստորկայաններում իրենցից առաջ գտնվող, այնպես էլ հոսանքատար գծերով իրենցից հետո գտնվող սարքերի հետ: Այս համաձայնեցման ճիշտ կատարումը նշանակում է ամբողջ համակարգում լարման կայունության պահպանում: Անցյալ տարի հրապարակված հետազոտությունները նույնպես ցույց տվեցին արդյունքներ՝ ճիշտ համակարգավորված լարման հարվածների պաշտպանությամբ ցանցերում ընդհանուր առմամբ դադարի տևողությունը 38 տոկոսով պակաս էր, քան առանձին պաշտպանության մեթոդների վրա հենված ցանցերում: Դա տրամաբանական է, եթե մտածենք, թե որքան փոխադեպ կապված են ժամանակակից էլեկտրամատակարարման համակարգերը:

Միայնակ տրանսֆորմատորային կայանների հողանցման համակարգի նախագծում

Լավ հողի վրա տեղադրումը կարեւոր է, երբ խոսքը վերաբերում է հոսանքային հոսանքների ճիշտ կառավարմանը: Միակ տրանսֆորմատորների համար հողային դիմադրությունը 5 օմից ցածր պահելը գրեթե անխոսելի է: Ստեղծագործողների մեծ մասը դա անում է տեղադրման վայրում շարժվող հողային սոսինդերների եւ մաշկի հանցորդների ցանցերի համադրությամբ: Արդյունքում ստացված ցածր իմպեդանտային ուղին կարող է հաղթահարել այդ հսկայական հոսանքային հոսանքները, երբեմն ավելի քան 25 կալա, եւ դրանք անվտանգ ուղղել դեպի հող, որտեղ նրանք պատկանում են: Դիտեք IEEE-ի վերջին ուղեցույցները 2022թ.-ից եւ կտեսնեք, թե ինչ է տեղի ունենում, երբ հողի վրա դրումը չի համապատասխանում բնութագրերին. հակառակ ռիսկերը աճում են 70%-ով: Հետաքրքիր փաստ է, որ փորձը ցույց է տալիս, որ կայանները, որոնք լիցքավորում են իրենց միացությունները մեխանիկական կցորդների փոխարեն, հակված են մոտ 40% -ով ավելի քիչ խնդիրներ ունենալ հողի հետ կապված բարձր հոսքի դեպքերում: Դա իմաստ ունի, քանի որ փայտե կցորդները ավելի լավ են պահվում ժամանակի ընթացքում, ինչը նշանակում է ավելի քիչ անջատման ժամանակ եւ վերանորոգման ծախսեր:

Պահակային ինտեգրումը օդային գծերի եւ ներքեւի անցորդների հետ

Երբ խոսքը վերաբերում է միացումային տրանսֆորմատորների պաշտպանությանը, գոյություն ունի 45 աստիճանային պաշտպանության անկյուն կանոնը, որը բավականին լավ է աշխատում: Ըստ էության, այդ միջամտության հաղորդալարերը տեղադրվում են այնպես, որ կարողանան արգելակել լարման հաղորդալարերին կայծակի ուղղակի հարվածը: Եվ ինչ կարծիք էք ունենում? Այս կառուցվածքը իրականում կարող է շուրջ 98 տոկոսով կայծակի հարվածները շեղել կարևոր սարքերից: Եթե խոսենք իջեցման հաղորդալարերի մասին, ինժեներները սովորաբար դրանք տեղադրում են միմյանցից ոչ ավելի քան 30 մետր հեռավորության վրա հենարանների երկայնքով: Ինչու՞: Որովհետև այդ տեղադրման շնորհիվ հնարավոր է նվազեցնել այդ վտանգավոր կողմնակի կայծակների դեպքերը: Այս դասավորությամբ ստեղծված բազմաթիվ զուգահեռ ճանապարհները ոչ միայն պաշտպանում են կողմնակի կայծակներից, այլ նաև ապահովում են ջերմային կայունություն այն բազմաթիվ պուլսերի դեպքում, որոնք երբեմն տեղի են ունենում ինտենսիվ ամպրոպային փոթորիկների ընթացքում:

Նոր տեխնոլոգիաներ և ապագայի միտումներ միացումային տրանսֆորմատորների լարմային պաշտպանության ոլորտում

Մետաղ-օքսիդային վարիստորների (MOV) կիրառման բնագծում առաջընթացը տրանսֆորմատորների համար

Տեխնոլոգիայի վերջին բարելավումները MOV-ում էներգիայի կլանման հնարավորությունները մեծացրել են մոտ 40%-ով՝ պահպանելով նույն փոքր չափը, ինչպես նախ: Սա դարձնում է այս սարքերը հարմար այն դեպքերում, երբ տեղադրման տեղը սահմանափակ է և տեղավորվում է միայն մեկ տրանսֆորմատոր (Ըստ 2024 թ. ամպրոպային պաշտպանության նյութերի զեկույցի): Նոր բազմաբացի վարիստորային մոդուլները մեկ տնակում միավորում են մի քանի պաշտպանության շերտեր, որոնք մոտ 30%-ով կրճատում են մղձավանդների լարման լարվածությունը համեմատաբար հին մոդելների հետ: Ինչ է սա նշանակում գործնականում: Ավելի երկար կյանք ապրող սարքեր և փոխարինումների ավելի քիչ կարիք նույնիսկ այն տարածքներում, որտեղ հաճախ են լինում ամպրոպներ և լարման ցնցումներ:

Բանական հսկողության համակարգեր իրական ժամանակում ամպրոպների հայտնաբերման և արձագանքման համար

IoT տեխնոլոգիայով ապահովված հսկման համակարգերը փոխում են, թե ինչպես ենք հետևում լարման ցատկերին և հսկում MOV-ի առողջությունը առանձին տրանսֆորմատորներում: Ըստ 2024 թվականի ամենավերջին արդյունքների՝ այդ համակարգերը վերլուծում են արտահոսքի հոսանքի օրինաչափություններն ու ջերմաստիճանի փոփոխությունները՝ նպատակ ունենալով հայտնաբերել մեկուսացման անջատումները ամենաշուտ երեք օր առաջ: Ըստ զեկուցման՝ ճշգրտության մակարդակը մոտ 92% է: Որոշ նորագույն մոդելներ իրոք կարողանում են հայտնաբերել այդ անճոռն տաք կետերը, երբ արտահոսքի հոսանքը հասնում է ընդամենը 1մԱ-ի, ինչը մոտ 15 անգամ ավելի բարձր զգայություն է ապահովում համեմատած ավանդական գործիքների հետ, որոնք շուկայում այսօր կարող են առկա լինել: Այս տեսակի վաղ նախազգուշացումները թույլ են տալիս տեխնիկական անձնակազմին պլանավորել նույնիսկ վերանորոգումները՝ խնդիրներ առաջանալուց առաջ, ոչ թե ամեն ինչ կայունանալուց հետո շտապել:

Նանոկոմպոզիտ մեկուսացման նյութերը բարելավում են կայծակների դիմաց դիմադրությունը

Գրաֆենով խառնված էպօքսի խռնվածքները ցուցաբերում են մոտ 60% ավելի լավ դիէլեկտրիկ ամրություն IEEE-ի 2023 թվականի մեկ հետազոտության տվյալների համաձայն: Սա նշանակում է, որ սովորական միակ տրանսֆորմատորները կարող են դիմանալ իմպուլսային լարումներին մինչև 200կՎ առանց թանկարժեք մեկուսացման բարելավումների կարիքի: Որոշ նանոկոմպոզիտների ինքնաբուժման հատկությունները նույնքան էլ արժեքավոր են: Այդ նյութերը իրականում վերացնում են փոքր վնասվածքները, որոնք տեղի են ունենում մասնակի պարպումների ընթացքում, ինչը զգալիորեն դանդաղեցնում է մեկուսացման վատթարացումը ժամանակի ընթացքում: Այն տարածքներում, որտեղ հաճախ են լինում կայծակները, այս նոր նյութերով պատրաստված տրանսֆորմատորները սովորաբար ծառայում են 8-ից մինչև 12 տարի ավելի երկար: Այդպիսի կյանքի տևողությունը էլեկտրական սարքավորումների ամբողջ օգտագործման ընթացքում մեծ գումարների խնայում է նշանակում:

Հաճախ տրվող հարցեր

Անպաշտպան միակ տրանսֆորմատորների ամենատարածված անվանական վնասվածքները ինչ են:

Հիմնական անջատման ռեժիմներն ընդգրկում են փոխադարձ մեկուսացման խախտումը, միջուկի գերկրիչ աղավնուցումը, որն ընդգրկում է հարմոնիկ դեֆորմացիան, ինչպես նաև փուլից հողանցման միջեւ աղեղային պատվածքների առաջացումը:

Ինչու՞ է ստանդարտ լարման պաշտպանությունը բավարար չէ մեկ վոլտային փոխիչների համար:

Ստանդարտ լարման պաշտպանությունը հաճախ ձախողվում է մեկ փոխիչների դեպքում մեկուսացման թուլությունների, ջերմային սահմանափակումների և լարման անհամապատասխանությունների պատճառով, որոնք կարող են հանգեցնել վերահսկվող լարման վտանգների:

Ինչպե՞ս է հաղորդալարի երկարությունը ազդում լարման պաշտպանության արդյունավետության վրա:

Ավելի երկար հաղորդալարերի դեպքում դիմադրությունը մեծանում է, իսկ պաշտպանության հնարավորությունները նվազում են, ինչի արդյունքում լարման ալիքների դեպքում մնացորդային լարումը բարձրանում է և կարող է տեղի ունենալ փոխիչի պաշտպանության ձախողում:

Որո՞նք են վոլտային փոխիչների պաշտպանության համար նախատեսված MOV տեխնոլոգիայի առաջընթացները:

MOV տեխնոլոգիայի առաջընթացները բարելավել են էներգիայի կլանման հնարավորությունները, թույլատվելով MOV-ներին ավելի արդյունավետ կերպով կլանել լարման ալիքների էներգիան և նվազեցնել լարումը փոխիչի գալարների վրա: