500 кВАраспределительный трансформаторне становится другой машиной, когда ток начинает течь в другую сторону. Это становится машиной, у которой настройка отвода, гармонический режим, коэффициент потерь и координация защиты были выбраны для предположения, которое больше не выполняется - и ни один из четырех факторов не отображается как дефект в отчете о плановых испытаниях. Именно из-за этого пробела исследования фидеров застревают и возникают жалобы на перенапряжение.
Условием большинства этих вызовов являетсяобратный поток мощности: полуденный ток покидает сторону нагрузки трансформатора и возвращается обратно вверх по фидеру. На питателях с тяжелыми солнечными батареями на крыше или коммерческими накопителями это запланированное рабочее состояние, а не диковинка.
Почему обратный поток энергии перестал быть крайним случаем
Лаборатория Беркли публикует данные на уровне проектов примерно по 5,3 миллионам распределенных солнечных систем и систем хранения данных, установленных в Соединенных Штатах до конца 2025 года. Набор данных открыт, и линия тренда не является едва заметной:Лаборатория Беркли Отслеживание базы данных Солнца(https://emp.lbl.gov/tracking-the-sun) – это то, что проектировщики коммунальных услуг используют для моделирования следующего места экспорта.
То, что эти системы могут делать в точке взаимосвязи, определяетсяИЭЭЭ 1547-2018(https://standards.ieee.org/ieee/1547/5915/), активный стандарт соединения DER. Его объем поучителен для покупателя трансформатора: он охватывает РЭР, подключенную к типичным первичным и вторичным распределительным напряжениям, рассматривает радиальные первичные и вторичные распределительные системы как основной случай и фиксирует ненормальные условия, качество электроэнергии и изолированное поведение, с которыми приходится жить трансформатору.
Арифметика на кормушке проста. Цепь, спроектированная таким образом, чтобы ток всегда передавался от подстанции к нагрузке, теперь имеет часы, в течение которыхраспределенные энергетические ресурсыза однимтрансформатор на подставкепревышать эту нагрузку на секцию. Ток поступает в обмотку низкого напряжения и уходит через обмотку высокого напряжения, поэтому блок повышается, и фидер видит источник там, где раньше он видел сток.
В большинстве технических описаний, которые мы получаем, по-прежнему описывается трансформатор, который является источником повышения напряжения, и фидер, который его поглощает – в обратном направлении в течение четырех полуденных часов.
Что реверсируется внутри трансформатора, а что нет
Медь не заботится о направлении. Потери нагрузки остаются пропорциональными квадрату тока независимо от того, поступает ли ток в высоковольтную обмотку или покидает ее, а потери в сердечнике не изменяются. Это обнадеживающая половина, и именно поэтомуобратный поток мощноститак хорошо скрывается: агрегат с обратным потоком может пройти проверку соотношения, проверку сопротивления обмотки и анализ растворенного газа, не сообщив ни о чем.
Все, что построено на предположении о падении напряжения, имеет большое значение. На радиальном фидере напряжение падает по мере удаления тока от подстанции, и ответвитель устанавливается на компенсацию. Обратный ток и тот же импеданс вызывают повышение напряжения вместо падения, поэтому ответвитель, который боролся с прямым падением на 3%, начинает добавлять напряжение в сеть, в которой уже слишком много напряжения. В четырехпроводных, многозаземленных вторичных обмотках ток нейтрали также меняется на противоположное, и система заземляющих электродов становится обратным путем для отводимого тока.
Температурный режим меняется в зависимости от профиля. Блок, который когда-то работал в один вечерний пик, теперь работает в окне экспорта тока, близком к номинальному, в полдень и в переднем пике после захода солнца, поэтому изоляция стареет одновременно от температуры самой горячей точки и времени.
Ловушка для установки крана
Кооперативный инженер на юго-западе США прислал нам спецификацию трехфазной установки мощностью 500 кВА, монтируемой на площадке, для фидера, где фотоэлектрическая установка на крыше достигла примерно 30% минимальной дневной нагрузки. Техническое описание было чистым, а уровень ответвления все еще был на +2.5 % выше номинального значения, установленного несколько лет назад для борьбы с падением напряжения в более длинной цепи. Ясным апрельским днем вторичная обмотка оказалась выше диапазона напряжения сети, при этом агрегат был едва загружен. Ремонт ничего не стоил медью: замена крана, перевыпуск паспортной таблички, одно посещение крана.
Изменения в технических характеристиках, имеющие значение для фидера с большим DER
Это список, который мы прорабатываем, когда покупатель сообщает нам, что фидер будет иметь двустороннее питание.
| Элемент | Односторонняя спецификация | Спецификация, готовая к обратному потоку |
| Расположение кранов | Два отвода на 2,5 % выше номинала и два ниже номинала, настроены на защиту от прямого падения напряжения. | Отвод выбран при худшем из условий прямого и обратного напряжения, затем заблокирован и сфотографирован. |
| Проверка напряжения | Проверено только при пиковой нагрузке | Проверено на соответствие диапазону рабочего напряжения электросети при пиковой прямой нагрузке и пиковом экспорте. |
| Гармонический долг | Стандартный блок, без допуска гармоник | Допуск на гармонические потери или установленный К-фактор, соответствующий измеренному спектру тока инвертора. |
| Взвешивание потерь | Потеря нагрузки несет большую часть оценочной стоимости | Потери без нагрузки имеют больший вес, поскольку часы экспорта добавляют часы потерь ядра при низкой нагрузке. |
| Повышение температуры | Средний подъем обмотки 65 градусов | Подъем на 55 градусов, когда двунаправленные пики совпадают с горячей площадкой или плохо вентилируемым хранилищем. |
| Низковольтный интерфейс | Клеммы низкого напряжения и нейтраль рассчитаны на ток нагрузки | Клеммы низкого напряжения, нейтраль и втулка рассчитаны на экспортный ток |
| Защита | Устройства, скоординированные только по току повреждения на стороне сети | Координация, включающая обратную связь DER через трансформатор. |
| Паспортная табличка и документы | Отчет о плановых испытаниях | Отчет о плановых испытаниях, а также измеренные потери на холостом ходу и под нагрузкой, запись отводов и отчет о потерях на гармониках. |
Три из этих предметов бесплатны, а два повышают цену. Выбор ответвителя, маркировка паспортной таблички и документированные цифры потерь не требуют ничего, кроме дисциплины. Допуск на гармоники и подъем на 55 градусов требуют затрат на медь и сердечник, и оба этих фактора должны быть обоснованы данными фидера, а не предпочтениями.
Не уверены, какой из восьми применим к вашей схеме? Отправьте нам однолинейную диаграмму и дневную минимальную нагрузку черезryan-transformers.comи наши инженеры проработают этот список вместе с вами перед размещением заказа.
Почему взвешивание потерь меняется
При оценке текущей стоимости денежная стоимость за ватт потерь без нагрузки сравнивается с долларовой стоимостью за ватт потерь под нагрузкой, дисконтированной на срок службы устройства. Потери на холостом ходу накапливаются каждый час в году; потеря нагрузки увеличивается пропорционально квадрату нагрузки. Фидер с длинным окном экспорта сохраняет часы потери сердечника и смещает часы потери нагрузки на часть дня с более низким током, что меняет вес в сторону более качественной стали сердечника.
Защита, когда сторона нагрузки может пропускать ток
Трансформатор, который может иметь обратное питание, является проблемой координации, прежде чем проблемой приобретения. При возникновении неисправности на стороне электросетираспределенные энергетические ресурсынисходящий продолжает пропускать в него ток - через трансформатор, от обмотки низкого напряжения к обмотке высокого напряжения - а высоковольтный предохранитель никогда не видит этого вклада, потому что ток не проходит через него в прямом направлении.
Четыре вопроса относятся к разговору о трансформаторе, а не к более позднему исследованию: направленная сверхтока при подключении генерации, время устранения короткого замыкания при обратном питании, которое могут выдержать обмотки, повторное включение, когда фидер все еще находится под обратным питанием, и непреднамеренное секционирование. Попросите исследование защиты электросети — или, как минимум, паспортную табличку агрегата DER и ожидаемое сквозное замыкание — вместе со спецификацией, поскольку оно определяет выбор низковольтного выключателя и, иногда, процентное сопротивление.
Тепло, гармоники и старение: три цифры для запроса цен
Первое число — 65 градусов, среднее повышение температуры обмотки при номинальной нагрузке, на которое рассчитана система изоляции типичного распределительного трансформатора с жидкостным погружением. Также предполагается, что двунаправленная нагрузка незаметно прекращается, поскольку теперь устройству приходится поглощать два пика в день в окружающей среде, которую оно не может контролировать.
Второе — руководство по загрузке.IEEE C57.91-2025(https://standards.ieee.org/ieee/C57.91/7163) описывает, как нагрузка, указанная выше паспортной таблички, влияет на изоляцию, выделяет газ в масле и сокращает срок службы, а также как температура окружающей среды, высота над уровнем моря и метод охлаждения меняют фактическую мощность. Промышленная практика считает, что срок службы изоляции сокращается примерно вдвое на каждые 6–8 градусов выше эталонной температуры самой горячей точки.
Третье — искажение.ИИЭР 519-2022(https://standards.ieee.org/ieee/519/10677/) устанавливает целевые показатели искажения формы сигналов напряжения и тока в точке общего соединения. Инверторная генерация является нелинейным источником, и гармонический ток, который он подает, нагревает обмотки и сталь резервуара так, как этого не хватает модели нагрузки с частотой 60 Гц. Попросите измеренный спектр тока, затем примите указанный К-фактор или допуск на потери на гармоники.
Два ежедневных пика, горячая площадка и ток с высоким содержанием гармоник увеличивают потери и старение устройства, рассчитанного на один пик и чистую форму сигнала.
Что мы проверяем на заводе перед отправкой устройства, готового к работе с обратным потоком
Ryan Electric производит масляные трансформаторы с 2007 года и является партнером совместного предприятия Eaton с 2023 года. Наш завод в Цзянсу занимает площадь 120 000 м², имеет более 180 комплектов производственного оборудования и 37 патентов, а портфолио продукции сертифицировано UL, CSA, IEEE, DEKRA, CNAS и CE. Агрегаты двустороннего действия проходят стандартный испытательный стенд с пятью дополнительными позициями в том же сертификате, что и агрегаты двухстороннего действия.производитель трансформаторов, монтируемых на подставкеупаковка:
- Нажмите запись положения- кран действительно установлен, фотография на паспортной табличке до крепления крышки.
- Потери на холостом ходу и при нагрузке измерены при 50 % и 100 % на единицу нагрузки.- чтобы покупатель мог оценить убытки на реальных цифрах, а не на гарантированном максимуме.
- Проверка превышения температуры на соответствие заданному классу повышения температуры- 65 градуса для стандартных агрегатов, 55 градусов, если исследование фидера требует температурного запаса.
- Проверка гармонических потерь или К-фактора- если спецификация включает допуск на искажения, проверка конструкции записывается, а не предполагается.
- Паспортная табличка и пакет документов- соотношение, полное сопротивление, значения потерь, сертификационный знак, серийный номер и положение обратной подачи, указанные на паспортной табличке.
Полевые ошибки по-прежнему обходятся дороже, чем заводские. Повторяющиеся три на двунаправленных фидерах представляют собой отвод, оставленный в старой настройке после реконфигурации фидера, нейтральный размер для исходной прямой нагрузки и исследование защиты, проведенное до первого коммерческого массива в цепи.
Отправьте данные источника перед отправкой заказа на поставку
Если ваша схема движется в сторонуобратный поток мощностиПять документов превращают общий разговор в цитируемое уточнение:
- Питатель однолинейный, показывающий расположение трансформатора относительно подстанции и генерации.
- Паспортная табличка агрегата за трансформаторомпо технологии – фотоэлектрические, аккумулирующие, комбинированное производство тепла и электроэнергии.
- Дневная минимальная нагрузка и вечерний пик, взятые из интервальных данных, а не из среднегодовых значений.
- Диапазон рабочего напряжения электросети и предпочтения ответвителя, включая то, хотят ли они установить кран для экспорта или условия импорта.
- Цель сертификации- Список UL или cULus для проектов в США, сертификация CSA для проектов в Канаде, с допуском на искажения, указанным в спецификации.
Отправьте эти пять предметов черезryan-transformers.comи наши инженеры вернут чертеж резервуара, рекомендации по отводу и оценку потерь, основанную на вашем собственном профиле нагрузки. Цена пропуска этого шага проявляется в виде посещения крана и жалоб на напряжение, обычно во второе лето.
Об авторе: Эта статья была написана командой инженеров компании Ryan Electric, сертифицированного UL/CSA производителя трансформаторов в Цзянсу, Китай, который поставляет масляные трансформаторы и трансформаторы сухого типа для коммунальных предприятий, центров обработки данных, промышленных и возобновляемых источников энергии в Северной Америке, на Ближнем Востоке, в Юго-Восточной Азии и Африке.
