การทำงานขนานของหม้อแปลง: 5 เงื่อนไขที่ป้องกันกระแสหมุนเวียน (และหลักการแบ่งโหลดที่แท้จริง)

คำตอบก่อนอื่น: ห้าเงื่อนไข หนึ่งกฎอิมพีแดนซ์

คุณสามารถเดินหม้อแปลงจำหน่ายไฟฟ้าสองตัวขนานกันได้อย่างปลอดภัยก็ต่อเมื่อทั้งห้าเงื่อนไขนี้เป็นจริงพร้อมกัน หากขาดเงื่อนไขใดเงื่อนไขหนึ่ง หม้อแปลงทั้งสองจะหยุดแบ่งโหลดร่วมกัน และเริ่มเกิดกระแสหมุนเวียนระหว่างกัน ทำให้ร้อนเกินไป และสามารถทริประบบป้องกันได้แม้ไม่มีโหลดภายนอก:

1. อัตราส่วนแรงดันเท่ากัน — ภายใน ±0.5% (IEC 60076-1 / GB/T 17468)
2. เวกเตอร์กรุ๊ปเข้ากันได้ — มุมเฟส位移เหมือนกัน เช่น Dyn11 กับ Dyn11 ห้ามใช้ Dyn11 กับ Yyn0 (การเลื่อนมุม 30° มีผลเหมือนไฟฟ้าลัดวงจร)
3. อิมพีแดนซ์ต่างกันไม่เกิน 10% — ยิ่งใกล้กันยิ่งดี นี่คือตัวกำหนดการแบ่งโหลด
4. ลำดับเฟสเหมือนกัน (และการหมุนเฟส) ทางด้าน LV และ MV
5. อัตราส่วนกำลังไฟฟ้าไม่เกิน 3:1 — หม้อแปลงขนาด 1,000 kVA ไม่ควรทำงานคู่กับหม้อแปลงขนาด 200 kVA

ตัวเลขหนึ่งที่ควบคุมทุกอย่างคือ แรงดันอิมพีแดนซ์ (Z%) โหลดจะถูกแบ่งในสัดส่วนผกผันกับ Z%: หม้อแปลงที่มีอิมพีแดนซ์ต่ำกว่าจะรับโหลดมากกว่า และหากค่า Z% ของทั้งสองต่างกันเกิน 10% หม้อแปลงที่มีอิมพีแดนซ์ต่ำกว่าจะโอเวอร์โหลดนานก่อนที่คู่หม้อแปลงจะถึงความจุตามพิกัด คู่มือนี้ให้สูตร ตัวอย่างการคำนวณ และการตรวจสอบกระแสหมุนเวียนที่คุณต้องดำเนินการก่อนเชื่อมต่อระบบขนาน หากคุณยังอยู่ในขั้นตอนเลือกหม้อแปลงเอง เริ่มจากคู่มือการเลือกหม้อแปลงของเรา หากคำถามคือระดับแรงดันไฟฟ้า ดูวิธีเลือกระดับแรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสม

เงื่อนไขที่ 1 — อัตราส่วนแรงดัน: รักษาให้อยู่ภายใน ±0.5%

หม้อแปลงสองตัวที่มีอัตราส่วนไม่มีโหลดต่างกันจะต่อสู้กันเอง เมื่อไม่มีโหลดเชื่อมต่อ หม้อแปลงที่มีอัตราส่วนสูงกว่าจะขับกระแสหมุนเวียนผ่านหม้อแปลงที่มีอัตราส่วนต่ำกว่า โดยถูกจำกัดด้วยอิมพีแดนซ์ของทั้งสองตัวที่ต่ออนุกรมกันเท่านั้น กระแสหมุนเวียนคือ:

I_c = ΔU% ÷ (Z₁% + Z₂%) × I_n

โดยที่ ΔU% คือความแตกต่างของแรงดันไม่มีโหลด และ I_n คือกระแสพิกัด ความคลาดเคลื่อนของอัตราส่วน 1% ระหว่างหม้อแปลงสองตัวที่มี Z = 5% เท่ากัน จะสร้างกระแสหมุนเวียนเท่ากับ 1 ÷ (5 + 5) = 10% ของกระแสพิกัด — ก่อนที่คุณจะเชื่อมต่อโหลดแม้แต่ตัวเดียว กระแสนี้ไหลต่อเนื่อง ทำให้ขดลวดทั้งสองร้อน และกินความจุที่คุณซื้อมา นี่คือเหตุผลที่ IEC 60076-1 และ GB/T 17468 จำกัดความแตกต่างของอัตราส่วนไว้ที่ ±0.5% สำหรับการทำงานขนาน และเหตุผลที่ต้องตั้งแทปเชนเจอร์ให้อยู่ในตำแหน่งแทปเดียวกันบนหม้อแปลงทั้งสองตัว

เงื่อนไขที่ 2 — เวกเตอร์กรุ๊ป: ต้องเหมือนกัน ไม่ใช่แค่ "คล้ายกัน"

นี่คือเงื่อนไขที่ทำให้เกิดความผิดพลาดร้ายแรงที่สุด เวกเตอร์กรุ๊ปบ่งบอกมุมเฟส位移ระหว่างแรงดันไฟฟ้าด้านปฐมภูมิและทุติยภูมิ — Dyn11 ให้ +30° (LV นำหน้า HV 30°), Yyn0 ให้ 0°, Dyn1 ให้ −30° หม้อแปลงที่ขนานกันต้องมีมุม位移เดียวกัน:

มุม位移 30° ไม่ใช่ "ความคลาดเคลื่อนเล็กน้อย" — มันมีพฤติกรรมเหมือนไฟฟ้าลัดวงจรระหว่างขดลวดทุติยภูมิ กระแสถูกจำกัดด้วยอิมพีแดนซ์ (ซึ่งมีค่าน้อย) เท่านั้น โดยทั่วไปอยู่ที่ 5–10 เท่าของกระแสพิกัด ดังนั้นระบบป้องกันจะทริปทันที (ถ้าโชคดี) หรือขดลวดจะเสียหายก่อน อ่านเวกเตอร์กรุ๊ปจากป้ายพิกัดเสมอ ไม่ใช่จากใบสั่งซื้อ

เงื่อนไขที่ 3 — อิมพีแดนซ์: กฎ 10% และวิธีการแบ่งโหลด

การแบ่งโหลดระหว่างหม้อแปลงที่ขนานกันถูกกำหนดโดยอิมพีแดนซ์ ไม่ใช่พิกัด kVA สำหรับหม้อแปลงสองตัวที่มีพิกัดเท่ากัน A และ B:

S_A ÷ S_B = Z_B% ÷ Z_A%

สำหรับพิกัดไม่เท่ากัน การแบ่งโหลดเป็นสัดส่วนกับพิกัดหารด้วยอิมพีแดนซ์:

S_A ÷ S_B = (S_An ÷ Z_A%) ÷ (S_Bn ÷ Z_B%)

วางหม้อแปลงขนาด 800 kVA (Z = 4.5%) คู่กับหม้อแปลงขนาด 400 kVA (Z = 4.5%) โหลด 1,200 kVA จะแบ่งเป็น 800 + 400 — ตามสัดส่วนพิกัด เพราะอิมพีแดนซ์เท่ากัน ตอนนี้เปลี่ยนหม้อแปลง 400 kVA เป็น Z = 6% โหลดเดียวกันจะแบ่งเป็น (800 ÷ 4.5) ÷ (400 ÷ 6) ≈ 2.67 ดังนั้นหม้อแปลง 800 kVA จะรับโหลดประมาณ 873 kVA (109% ของพิกัด — โอเวอร์โหลด) ในขณะที่หม้อแปลง 400 kVA ทำงานเบาที่ประมาณ 327 kVA ยิ่งรักษา Z% ให้ใกล้กันมากเท่าไร การแบ่งโหลดก็จะยิ่งใกล้เคียงพิกัดมากขึ้นเท่านั้น กฎการออกแบบทั่วไป (IEC และสาธารณูปโภคส่วนใหญ่) คือรักษาอิมพีแดนซ์ของทั้งสองให้ต่างกันไม่เกิน 10% และอัตราส่วนกำลังไฟฟ้าอยู่ภายใน 3:1 สำหรับรายละเอียดทางเศรษฐศาสตร์ว่าควรซื้อเกรดประสิทธิภาพใด ดูการเปรียบเทียบเกรดการสูญเสีย S11 vs S13 vs S20ของเรา

เงื่อนไขที่ 4 และ 5 — ลำดับเฟสและอัตราส่วนกำลังไฟฟ้า

ลำดับเฟส: ด้าน LV ของทุกหน่วยต้องเชื่อมต่อเพื่อให้เฟส R-S-T (A-B-C) ตรงกันทุกหน่วย การกลับลำดับเฟสของหม้อแปลงหนึ่งตัวจะสร้างกระแสหมุนเวียนเหมือนกับความผิดพลาดของเวกเตอร์กรุ๊ป ยืนยันการหมุนเฟสด้วยเครื่องวัดลำดับเฟสก่อนปิดเบรกเกอร์ขนาน และตรวจสอบอีกครั้งหลังการต่อสายใหม่ทุกครั้ง

อัตราส่วนกำลังไฟฟ้า ≤ 3:1: แม้อิมพีแดนซ์จะตรงกัน หม้อแปลงขนาดใหญ่มากคู่กับหม้อแปลงขนาดเล็กมากจะไม่เสถียร — อิมพีแดนซ์ของหม้อแปลงขนาดเล็กจะครอบงำเส้นทางฟอลต์ การประสานงานระบบป้องกันเชื่อถือได้น้อยลง และทรานเซียนต์สามารถผลักหม้อแปลงขนาดเล็กให้โอเวอร์โหลดได้ รักษาหม้อแปลงที่ใหญ่ที่สุดให้ไม่เกินประมาณสามเท่าของหม้อแปลงที่เล็กที่สุด

ตัวอย่างการคำนวณ: 800 kVA + 400 kVA ขนานกัน

ด้วยอิมพีแดนซ์และเวกเตอร์กรุ๊ปที่ตรงกัน โหลด 1,200 kVA จะแบ่งเป็น 800 + 400 kVA ตามสัดส่วนพิกัด การตรวจสอบกระแสหมุนเวียน: ที่ ΔU% = 0.5% ในกรณีแย่ที่สุด I_c = 0.5 ÷ (4.5 + 4.5) = 5.6% ของพิกัด — ยอมรับได้ หากหน่วย B เป็นหม้อแปลง Yyn0 มุม位移 30° จะสร้างแรงดันหมุนเวียนเท่ากับ 2 × sin(15°) ≈ 0.52 ต่อหน่วย หารด้วยอิมพีแดนซ์รวม 9% ≈ 5.8 เท่าของกระแสพิกัด ไหลระหว่างหม้อแปลงทั้งสองโดยไม่มีอะไรเชื่อมต่อ — ไฟฟ้าลัดวงจรที่ทริประบบป้องกันทันที หากหน่วย B มี Z = 6% โหลดจะแบ่งเป็น 2.67:1 และหน่วย A จะทำงานที่ประมาณ 109% ของพิกัด ในขณะที่หน่วย B ทำงานเบาที่ 82% สำหรับอุปกรณ์ต่อเนื่องทั้งหมด downstream ของหม้อแปลง — เบรกเกอร์ สายเคเบิล และการตั้งค่าระบบป้องกัน — ดูวิธีออกแบบขนาดระบบจำหน่ายไฟฟ้า

เมื่อใดควรขนาน — และเมื่อใดควรซื้อเครื่องที่ใหญ่กว่าเครื่องเดียว

การทำงานขนานให้ประโยชน์สามอย่าง: ความซ้ำซ้อน N+1 (หน่วยหนึ่งเสีย อีกหน่วยรับโหลดวิกฤตต่อ), การขยายตัวที่ยืดหยุ่น (เพิ่มหน่วยเมื่อโหลดเพิ่มขึ้นแทนการเปลี่ยนใหม่), และ การสูญเสียไม่มีโหลดต่ำลงเมื่อโหลดเบา (ปิดหนึ่งหน่วยในเวลากลางคืน) แต่ต้องแลกกับระบบป้องกันที่ซับซ้อนขึ้น ความเสี่ยงกระแสหมุนเวียนดังกล่าวข้างต้น และพื้นที่และการสูญเสียไม่มีโหลดรวมที่สูงขึ้นเล็กน้อยเมื่อทั้งสองทำงาน หลักเกณฑ์โดยทั่วไป:

• หากคุณต้องการความซ้ำซ้อนหรือการขยายตัวเป็นระยะ ให้ขนานหม้อแปลงสองหรือสามหน่วยที่ตรงกัน
• หากคุณเพียงต้องการ kVA มากขึ้นและโหลดคงที่ หม้อแปลงขนาดใหญ่หนึ่งตัวมักจะถูกกว่าและป้องกันง่ายกว่า — หม้อแปลง S13-M ตัวเดียวสูงถึง 5,000 kVA มีจำหน่ายในกลุ่มผลิตภัณฑ์หม้อแปลงน้ำมันของเรา

รายการตรวจสอบสุดท้ายก่อนปิดเบรกเกอร์ขนาน

• อัตราส่วนแรงดันตรงกันภายใน ±0.5% ตำแหน่งแทปเดียวกันทุกหน่วย
• เวกเตอร์กรุ๊ปเหมือนกัน (Dyn11 + Dyn11 ไม่ใช่ Dyn11 + Yyn0)
• อิมพีแดนซ์ต่างกันไม่เกิน 10% อัตราส่วนกำลังไฟฟ้า ≤ 3:1
• ลำดับเฟสและการหมุนเฟสยืนยันด้วยเครื่องวัดลำดับเฟส
• การตั้งค่าระบบป้องกันประสานงานสำหรับระดับฟอลต์รวมของทั้งสองหน่วย

ส่งรายละเอียดป้ายพิกัดของหน่วยที่คุณวางแผนจะขนานให้เรา — พิกัด อัตราส่วนแรงดัน เวกเตอร์กรุ๊ป และ Z% — เราจะคำนวณการแบ่งโหลดและตรวจสอบกระแสหมุนเวียนให้คุณ จากนั้นเสนอราคาหน่วยที่ตรงกันพร้อมรายงานการทดสอบ เพื่อให้คู่หม้อแปลงทำงานตามที่ออกแบบไว้ตั้งแต่การจ่ายไฟครั้งแรก ส่งป้ายพิกัดสองใบเข้า รับระบบขนานหนึ่งระบบออก