Spiegazione del commutatore di presa del trasformatore: DETC vs OLTC e come la regolazione della tensione modella le vostre specifiche

Due trasformatori da 25 MVA possono essere affiancati sullo stesso alimentatore e comportarsi in modo completamente diverso. Stessi kVA. Stessa impedenza. Stessa classe di efficienza. La differenza è spesso un componente che la maggior parte degli acquirenti non inserisce mai nella propria richiesta di offerta: ilcommutatore del trasformatore. Quando chiediamo ai clienti cosa intendono fare in merito alle fluttuazioni di tensione sul loro sito, il silenzio dall'altra parte della linea ci dice più di qualsiasi scheda tecnica. Questa guida spiega i due tipi principali, quanto costa possederli in vent'anni e esattamente cosa è necessario specificare prima che la fabbrica inizi l'avvolgimento.

Cosa fa realmente un commutatore di presa del trasformatore

Il rapporto di tensione di un trasformatore è fissato dal rapporto spire dei suoi avvolgimenti. ILcommutatore del trasformatoreesiste per cambiare quel rapporto senza riavvolgere nulla: le prese sono punti di connessione staccati dall'avvolgimento ad alta tensione a intervalli regolari, e spostando la connessione da una presa all'altra si sposta il rapporto di un passo definito. Su un'unità di distribuzione, un passaggio standard è2.5%- fai due passi e hai corretto la tensione in uscita del 5%.

Perché è importante? Perché la tensione che arriva al tuo trasformatore non è mai esattamente il valore di targa. Gli alimentatori a monte si abbassano sotto carico, le lunghe linee rurali scendono di parecchie percentuali tra una sottostazione e l'estremità lontana, e i generatori attraversano oscillazioni quotidiane. Senza un commutatore di presa, un trasformatore che eroga 480 V all'ingresso nominale fornirà qualcosa di più vicino a 456 V quando la tensione in ingresso è bassa al 5% e motori, azionamenti e illuminazione lo sentono tutti.

Vale la pena conoscere gli standard tecnici che regolano le prestazioni e i test dei commutatori di presa prima dell'acquisto. In Nord America, IEEE C57.131-2012 stabilisce i requisiti elettrici e meccanici sia per i commutatori sotto carico che per quelli diseccitati: è possibile verificare l'ambito sulPagina IEEE Xplore. A livello internazionale, la norma IEC 60214-1 copre lo stesso argomento per i commutatori sotto carico, a vuoto e a motore.

Commutatore di presa diseccitato (DETC): il cavallo di battaglia della distribuzione

A commutatore diseccitato(DETC) viene commutato solo quando il trasformatore è completamente isolato: senza carico, senza eccitazione, senza eccezioni. All'interno di un'unità riempita d'olio l'interruttore è un contatto rotante sull'estremità dell'avvolgimento; su un trasformatore a secco solitamente è una morsettiera che si ricollega manualmente. La configurazione comune sui trasformatori di distribuzione trifase montati su pad e su palo ècinque posizioni che vanno dal -5% al ​​+5% con incrementi del 2,5%.: che copre la deriva stagionale della tensione riscontrata dalla maggior parte dei servizi di pubblica utilità senza aggiungere una singola parte mobile al normale funzionamento.

Ecco una scena dalla nostra zona di carico. Quando spediamo unità montate su pad in Nord America, il DETC lascia la fabbrica impostato sulla posizione neutra a meno che lo standard del cliente non specifichi diversamente, e appendiamo un'etichetta arancione sul serbatoio che dice: verificare la posizione del rubinetto mediante test del rapporto prima di energizzare. Quel tag esiste perché abbiamo visto le conseguenze di un rubinetto cambiato mentre l'unità era in funzione, e perché gli equipaggi a volte presumono che la posizione dell'interruttore mostrata sulla targhetta corrisponda a dove si trovano effettivamente i contatti interni. Un test del rapporto di due minuti dopo ogni modifica del rubinetto risolve il problema.

La lezione per gli acquirenti: un DETC è semplice, quasi esente da manutenzione ed economico, ma è utile solo se qualcuno conosce la posizione corretta del tuo sito e la controlla prima che l'unità si surriscaldi. Cambiare il rubinetto in un secondo momento significa programmare un'interruzione, che è la ragione principale per cui i progetti passano a una progettazione a carico.

Commutatore sotto carico (OLTC): regolazione senza caduta del carico

UNcommutatore sotto carico(OLTC) fa lo stesso lavoro mentre il trasformatore rimane energizzato e carico. All'interno del serbatoio, un deviatore trasferisce la corrente tra i rubinetti abbastanza velocemente da non interrompere mai l'alimentazione; l'arco viene spento in olio o all'interno di un'ampolla sotto vuoto e un meccanismo di azionamento del motore posiziona il selettore di prese. Un relè di controllo confronta la tensione regolata con un setpoint e comanda automaticamente le variazioni delle prese, spesso con compensazione della caduta di linea per mantenere la tensione all'estremità dell'alimentatore anziché ai terminali del trasformatore.

Una tipica specifica OLTC su un trasformatore di potenza a media tensione èIntervallo ±10% in 17 posizioni, con ogni passo all'1,25%della tensione nominale. Sembra un numero piccolo, ma è la differenza tra un impianto che funziona a 395 V in un pomeriggio caldo e uno che mantiene 400 V durante ogni cambio di turno. La norma IEC 60214-1:2014 definisce i requisiti prestazionali e di prova per questi dispositivi, compresi i modelli più recenti del tipo a vuoto: ilPagina del webstore IECne riassume l'ambito.

Il nostro esempio più chiaro proviene dalle sottostazioni che abbiamo fornito per reti rurali da 33 kV dove la lunghezza dell'alimentatore spinge le oscillazioni di tensione diurne oltre il 6%. Un trasformatore a presa fissa consegnerebbe ai clienti finali qualunque sia la linea erogata; un OLTC motorizzato con un relè di controllo automatico della tensione mantiene il bus secondario all'interno del ±2% durante il ciclo giornaliero -regolazione della tensioneun'unità a rubinetto fisso semplicemente non può fornire. Prima che queste unità lasciassero il nostro banco di prova, i nostri ingegneri hanno eseguito un test del rapporto e della polarità in ciascuna delle 17 posizioni di presa, non solo in quella principale, perché un selettore di prese cablato in modo errato viene rilevato solo quando si controlla ogni passaggio.

DETC vs OLTC: confronto affiancato

Ecco il confronto che accompagniamo gli acquirenti in ogni chiamata tecnica:

L'onesta regola empirica che offriamo ai clienti: se la tensione in ingresso rimane entro ±5% e puoi tollerare una breve interruzione per cambiare prese, un DETC è la chiamata giusta e un OLTC è denaro sprecato. Se la rete è debole, l'alimentatore è lungo o il processo non può tollerare un calo quando si regola la presa, un OLTC si ripaga nel primo evento di tensione che impedisce.

Cosa inserire nella richiesta di offerta (e cosa tralasciare)

Prima di scrivere "con commutatore" e fermarsi, fare i conti.

• Misurare il profilo di tensione reale.Registra la tensione in ingresso per due o quattro settimane o estrai i dati dell'utilità. Una specifica basata su un'ipotesi è in ogni caso una scommessa.
• Abbina la gamma allo swing.Un sito che varia del 3% necessita di un DETC del ±5%, non di un OLTC del ±10%. Un sito che varia dell'8% necessita del ±10% dell'OLTCregolazione della tensioneintervallo e nessun DETC lo salverà.
• Richiedere l'impedenza alle prese estreme.La posizione della presa sposta l'impedenza di una quantità misurabile e lo studio sulla coordinazione dei relè dovrebbe utilizzare il valore della presa che verrà effettivamente utilizzata, non della presa principale.
• Dichiarare tempestivamente i requisiti di controllo.Per le unità OLTC, specificare il relè di controllo automatico della tensione, il setpoint, la larghezza di banda e qualsiasi interfaccia SCADA remota (Modbus o IEC 61850) prima di ordinare: aggiornare il controllo in un secondo momento è molto più costoso che specificarlo in anticipo.
• Chiedi cosa cambia tra un tocco e l'altro.Le garanzie di funzionamento a vuoto e di perdita di carico, il livello sonoro e l'aumento della temperatura sono tutti specificati al rubinetto principale. Conferma quali valori valgono agli estremi che utilizzerai.

Niente di tutto questo è complicato, ma ogni articolo è una domanda a cui la maggior parte dei fornitori risponde solo dopo l'ordine e a quel punto la risposta costa la modifica degli ordini.

Come Ryan Electric gestisce le specifiche del commutatore

Ryan Electric costruisce trasformatori di distribuzione e di alimentazione dal 2007 nel nostro stabilimento di 120.000 m² e le specifiche dei commutatori di presa sono una conversazione quotidiana, non occasionale. Come unPartner della joint venture Eatoncon le certificazioni UL, CSA, IEEE e DEKRA nel nostro portafoglio, progettiamo pensando a entrambi i mercati: le unità montate su pad per il Nord America vengono spedite con le posizioni DETC e i dati di test del rapporto previsti dallo standard della vostra utility, mentre le unità di sottostazione per le regioni con rete debole vengono fornite con OLTC motorizzati, schemi elettrici di controllo e il record completo di test per presa.

I nostri ingegneri ti diranno la stessa cosa in ogni chiamata: comunicaci la tensione che ricevi, la tensione di cui hai bisogno e la forma del carico nel mezzo. Da questi tre numeri possiamo consigliare il tipo di commutatore, l'intervallo e le posizioni, solitamente entro un giorno lavorativo.

Non sei sicuro di quale commutatore abbia bisogno il tuo progetto?

Inviaci i dati sulla tensione in ingresso, la tensione di uscita richiesta e la potenza nominale del trasformatoreryan-transformers.come il nostro team di ingegneri tornerà con una raccomandazione sul commutatore, il calcolo dell'intervallo e un programma realistico. ILcommutatore del trasformatoreLa decisione è uno dei pochi elementi specifici che puoi ottenere correttamente in una singola e-mail e sbagliare su un trasformatore da $ 50.000 costa molto di più dell'e-mail.

Informazioni sull'autore:Questo articolo è stato scritto dal team di ingegneri di Ryan Electric, un partner della joint venture Eaton e produttore di trasformatori certificato UL/CSA con sede a Jiangsu, Cina, che serve clienti di servizi pubblici, industriali ed EPC in Nord America, Sud-Est asiatico, Medio Oriente e Africa.