Inleiding tot on-load en off-load tap-wisselaarsystemen
Transformatoren gebruiken twee soorten spanningsregelsystemen: de "off-load" tap-wisselaar en de "on-load" tap-wisselaar.
Beide systemen verwijzen naar manieren om de spanning van de transformator aan te passen door de kraanaansluitingen te veranderen. Het belangrijkste verschil ligt echter in hun werking:
onbelaste kraanwisselaar
In dit systeem wordt de spanning aangepast door de hoogspanningszijaftakking te veranderen terwijl de primaire en secundaire wikkelingen van de transformator zijn losgekoppeld van de stroombron. Deze methode verandert het aantal windingen in de wikkeling om de spanningsverhouding aan te passen.
On-load kraanwisselaar
Dit systeem past de spanning aan door de aftakkingen op de transformatorwikkelingen te schakelen zonder de belastingsstroom te ontkoppelen. Door gebruik te maken van een on-load tap changer wordt de spanning geregeld terwijl de transformator nog draait. De on-load tap-wisselaar werkt met een tussenweerstand die voorkomt dat de contacten vonken vormen, waardoor soepele overgangen tussen tapposities mogelijk zijn zonder de belastingsstroom te verstoren.
Het belangrijkste verschil is dat onbelaste kraanwisselaars niet kunnen schakelen onder belasting, omdat het schakelproces een korte stroomonderbreking met zich meebrengt, wat vonkoverslag kan veroorzaken en de kraanwisselaar kan beschadigen. Daarentegen zijn on-load tapwisselaars ontworpen om onder belasting te werken zonder dit probleem te veroorzaken.
2. Waarom kiezen voor off-load tapwisselaars?
Je zou je kunnen afvragen, gegeven het feit dat on-load tap-wisselaars de spanning kunnen aanpassen terwijl de transformator in werking is, waarom zou je dan nog steeds kiezen voor off-load-tap-wisselaars?
De belangrijkste reden zijn de kosten. Typisch zijn off-load-tapwisselaartransformatoren ongeveertweederde van de prijsvan on-load tap-wisselaartransformatoren. Bovendien zijn off-load tap-wisselaars compacter omdat ze het on-load-schakelmechanisme missen, waardoor ze ideaal zijn voor toepassingen waarbij de spanning niet frequent hoeft te worden aangepast of waar budgetbeperkingen een factor zijn.
3. Voordelen van wisselen van kraan tijdens belasting
Dus waarom zou je ondanks de hogere kosten de voorkeur geven aan een on-load tapwisselaar? Dit zijn de belangrijkste voordelen:
Verbeterde spanningsnaleving:Vermogensverliezen in elektrische systemen worden geminimaliseerd als ze in de buurt van de nominale spanning werken. On-load tap-wisselaars zorgen ervoor dat de busspanning op het onderstation binnen een acceptabel bereik blijft, waardoor verliezen worden geminimaliseerd en elektrische apparatuur efficiënt kan werken op de nominale spanning. Door de juiste spanning te handhaven, helpen on-load tapwisselaars te voldoen aan de eisen van het dagelijks leven en industriële behoeften.
Verbeterde reactieve vermogenscompensatie:Vermogenscondensatoren in het systeem zorgen voor blindvermogencompensatie, die evenredig is met het kwadraat van de bedrijfsspanning. Als de systeemspanning daalt, verzwakt het compensatie-effect. Aan de andere kant, als de spanning te veel stijgt, kan dit leiden tot overcompensatie en mogelijke schade aan apparatuur. On-load tap-wisselaars maken een continue aanpassing van de busspanning mogelijk, waardoor de noodzaak wordt voorkomen om apparatuur voor blindvermogencompensatie uit te schakelen en verspilling en verliezen te verminderen.
4. Interne structuur van on-load tapwisselaars
De on-load tapwisselaar bestaat uit twee hoofdcomponenten:
Schakelmechanisme (inclusief het schakelschakelaarlichaam en de oliekamer)
Tap Selector (met polariteitsselector)
5. Hoe werkt de spanningsregeling bij belasting?
Spanningsregeling bij belasting omvat het aanpassen van de spanning door de spanningsverhouding van de transformator te veranderen zonder de belastingsstroom te onderbreken. Het systeem past de hoogspanningszijde aan door het aantal windingen in de wikkeling te vergroten of verkleinen.
Toenemende windingen=Verlagen van de spanning
Afnemende windingen=Verhogen van de spanning
Deze verandering gebeurt soepel omdat de belastingwisselaar overgangsweerstanden gebruikt om de stroom tijdens het schakelen te beheren, waardoor boogvorming wordt voorkomen.
6. Wanneer kan de spanningsregeling bij belasting niet worden uitgevoerd?
Er zijn situaties waarin spanningsregeling onder belasting niet mag worden uitgevoerd, waaronder:
Transformatoroverbelasting:Wanneer de transformator onder overmatige belasting werkt, kan het spanningsregelingsproces de componenten van de kraanwisselaar beschadigen.
Gasalarm in de On-Load Tap Changer:Als het gasrelais in de kraanwisselaar uitschakelt, duidt dit op een probleem dat moet worden geïnspecteerd voordat de spanningsregeling wordt uitgevoerd.
Oliestoring of laag oliepeil:Als de isolatieolie in de kraanwisselaar of de transformator van slechte kwaliteit is of bijna leeg is, mag er geen spanningsregeling worden uitgevoerd.
Overmatige schakelfrequentie:Als de kraanwisselaar het toegestane aantal aanpassingen overschrijdt, kan dit schade aan de apparatuur veroorzaken.
Abnormale omstandigheden in de Tap Changer:Elke storing of afwijking in de kraanwisselaar moet de spanningsregeling verhinderen.
7. Waarom spanningsregeling tijdens overbelasting voorkomen?
Tijdens normaal bedrijf ervaren de primaire en secundaire wikkelingen van de transformator een spanningsverschil, waardoor circulatiestromen ontstaan tijdens het schakelen van de aftakkingen. Om dit te beheren, worden weerstanden gebruikt om de circulatie- en belastingsstromen te omzeilen. Als de transformator echter overbelast is, kan de stroom de nominale capaciteit van de kraanwisselaar overschrijden, waardoor de componenten mogelijk doorbranden.
Om deze reden wordt de spanningsregeling onder belasting geblokkeerd tijdens overbelastingsomstandigheden om schade aan de kraanwisselaar te voorkomen. Als de spanningsregeling wordt geforceerd tijdens overbelasting, kan dit ertoe leiden dat de kraanwisselaar doorbrandt, waardoor een gasrelaisalarm ontstaat en de transformator wordt geactiveerd.