Ontlaai vs. Onder-belasting Tappeverstellers: Wat is die Verskil?

Wat is 'n Transformator Tapwisselaar?

’n Transformertapwisselaar is ’n toestel wat die effektiewe aantal draaie in een van die transformerdraadwindings verander. Deur die aantal draaie te verander, verander die transformerverhouding en pas dus die sekondêre spanning aan.

Die basiese transformerverhouding kan uitgedruk word as:

V₁ / V₂ ≈ N₁ / N₂

Waar:

V₁ is die primêre spanning;
V₂ is die sekondêre spanning;
N₁ is die aantal primêre windingsdraaie;
N₂ is die aantal windings van die sekondêre winding.

Tikverwisselaars word gewoonlik op die hoëspanningswindings geïnstalleer omdat die stroom aan daardie kant laer is. 'n Laer stroom kan die skakelbelasting en die fisiese grootte van die tikverwisselingsuitrusing verminder. Die werklike windingsposisie hang egter af van die transformatorontwerp en stelselvereistes.

Transformator-tikverwisselaars val gewoonlik in twee kategorieë:

1. Afgeskakelde tikverwisselaars, of DETC's
2. Onder-belasting tikverwisselaars, of OLTC's

Die kritieke verskil is of die tikposisie verander kan word terwyl die transformator aangeskakel is en las voorsien.

Wat is 'n Afgeskakelde Tikverwisselaar?

'n Afgeskakelde tikverwisselaar kan slegs bedryf word wanneer die transformator heeltemal afgeskakel is.

Dit word ook algemeen genoem:

• DETC, of afgeskakelde tikverwisselaar;
• af-kring tapwisselaar;
• niet-last tapwisselaar;
• af-last tapwisselaar.

Hierdie terme word soms in die mark wisselbaar gebruik, maar 'de-energized tap changer' is die duidelikste beskrywing omdat dit die essensiële veiligheidsvoorwaarde aandui: die transformator mag nie tydens bedryf onder spanning wees nie.

Voordat die tapposisie verander word, moet operateurs die transformator van alle moontlike elektriese bronne isoleer, die vereiste uitskakel- en etiketteringsprosedures toepas, die afwesigheid van spanning bevestig en die instruksies van die transformatorvervaardiger volg.

Hoekom kan 'n DETC nie onder spanning bedryf word nie?

'n Konvensionele de-energized tapwisselaar is nie ontwerp om lasstroom aan te sluit of te onderbreek nie.

Tydens 'n tapverandering kan sy kontakte tydelik van een tap losmaak voordat die volgende verbinding tot stand gebring word. Indien die transformator onder spanning sou wees, kan hierdie aksie elektriese boogvorming tussen die kontakte veroorsaak.

Moontlike gevolge sluit in:

• gebrande of verslete kontakte;
• koolstofvorming van insuleringsmateriaal of olie;
• interne kortsluitings;
• tapp-veranderder-faal;
• transformer-beskadiging;
• brand- of personeelsgevaar.

Vir hierdie rede moet ’n DETC nooit net omdat die transformator “lig belaai” lyk, bedryf word nie. Dit moet slegs onder die ontenergiese toestande wat deur die vervaardiger gespesifiseer word, bedryf word.

Voordelé van ’n Ontenergiese Tapp-veranderder

’n DETC het ’n relatief eenvoudige meganiese en elektriese struktuur.

Sy hoofvoordelé sluit gewoonlik in:

• laer aanvanklike koste;
• kompakte konstruksie;
• minder bewegende komponente;
• lae onderhoudsvereistes;
• hoë meganiese betroubaarheid;
• eenvoudige handbedryf;
• geskiktheid vir onreëlmatige spanningaanpassings.

'n DETC is dikwels toepaslik wanneer die voedingsspanning relatief stabiel is en die transformator se tapposisie slegs tydens installasie, inbedryfstelling, seisoenale onderhoud of 'n beplande afskakeling gekies hoef te word.

Beperkings van 'n De-Energized Tap Changer

Die hoofbeperking is dat taaanpassing vereis dat die transformator uit diens geneem word.

'n DETC is dus minder geskik wanneer:

• spanning wissel gereeld;
• belastinge verander beduidend gedurende die dag;
• produksie mag nie onderbreek word nie;
• spanning moet binne ’n nou bedryfsbereik bly;
• afstand- of outomatiese regulering is nodig;
• hernubare kragopwekking veroorsaak gereelde spanningfluktuasies.

’n Ontlaaide tappuntwisselaar korrigeer ook nie outomaties spanningveranderings nie, tensy ’n bediener die transformator afskakel en handmatig ’n ander posisie kies.

Wat is ’n Lasbelaaide Tappuntwisselaar?

’n Lasbelaaide tappuntwisselaar verander die transformatorverhouding terwyl die transformator steeds onder spanning is en belastingsstroom dra.

Dit word gewoonlik afgekort as OLTC ek is nie'n... In sommige markte word die term laai kraan verander , of LTC, word ook gebruik.

'n OLTC dra die laadslag van een wikkelkraan na 'n aangrensende kraan oor sonder om die toevoer te onderbreek. Hierdie vermoë maak dit geskik vir kragstelsels wat gereelde, outomatiese of afstandspanningreguleer benodig.

IEC 60214 dek prestasie vereistes en toets metodes vir laai en ontlaai kraan veranderers. Volgens die IEC-toepassingsbeginsels is 'n OLTC ontwerp om die transformatorverhouding te verander terwyl die transformator aangedryf en gelaai word sonder om die toevoer te onderbreek.

Tipiese OLTC aansoeke

Aan-laad kraan-veranderende transformators word algemeen gebruik in:

• oordrag substasies;
• verspreidingsaanstallasies;
• kragstasies;
• staal- en metallurgiese fasiliteite;
• myne;
• data-sentrums;
• groot industriële aanlegte;
• hernubare-energieprojekte;
• kritieke infrastruktuur;
• fasiliteite met onderbreking-gevoelige lasse.

---

Hoe werk ’n Onderbelading-Tapwisselaar?

’n OLTC moet twee take gelyktydig voltooi:

1. Behou die las-stroompad tydens die aftak-verandering.
2. Voorkom ’n oormatige sirkulerende stroom tussen aangrensende aftakke.

Aangrensende transformatoraftakke het verskillende elektriese potensiale. Indien hulle direk verbind word, sal ’n sirkulerende stroom ontstaan wat groot genoeg kan wees om die windings of skakeltoerusting te beskadig.

’n OLTC gebruik dus ’n beheerde oorgangsproses.

Maak-voor-Breek-skakeling

’n Tipiese OLTC stel ’n verbinding met die volgende aftak vas voordat die oorspronklike aftak volkome afgeskakel word. Hierdie bedryfsbeginsel word gewoonlik beskryf as maak voor breek .

Tydens die kort oorgangstydperk kan die OLTC aan twee aangrensende aftakke verbind wees.

’n Impedans word ingevoer om die sirkulerende stroom tussen hulle te beperk. Afhangende van die OLTC-ontwerp kan hierdie oorgangsimpedans wees:

• ’n oorgangsweerstand;
• ’n Oorgangsreaktor, soms ’n voorkomende outotransformator genoem.

Megger beskryf die OLTC-proses as die oorbrugging van ’n aangrensende trap voor die lasdraende trap gebreek word. ’n Resisiewe of reaktiewe impedans beperk die sirkulerende stroom terwyl die twee trappe tydelik verbind is.

Tipiese weerstand-tipe OLTC-volgorde

Al hang die presiese volgorde af van die OLTC-ontwerp, is ’n vereenvoudigde weerstand-tipe bedryf soos volg:

1. Die transformator dra die las deur die huidige trap.
2. ’n Oorgangsverbinding verbind die volgende trap deur ’n oorgangsweerstand.
3. Beide trappe word tydelik verbind, terwyl die weerstand die sirkulerende stroom beperk.
4. Die hoofstroompad verskuif na die nuwe trap.
5. Die oorspronklike trap word afskakel.
6. Die oorgangsweerstand word uit die stroombaan verwyder.
7. Die OLTC voltooi die bewerking in die nuwe diensposisie.

Die oorgangsweerstand word slegs vir 'n kort skakelperiode gebruik. Dit is nie bedoel om voortdurend in 'n normale diensposisie verbind te bly nie.

Moderne OLTC's kan konvensionele vonkkontakte, vakuumonderbrekers, weerstandsoorgange, reaktor-oorgange of ander vervaardiger-spesifieke rangskikkinge gebruik.

---

Hoofkomponente van 'n OLTC

'n Tradisionele weerstandstipe OLTC kan insluit:

Tap-selekteerder

Die tap-selekteerder identifiseer die volgende windings-tap. Dit verrig gewoonlik die seleksiefunksie sonder om die volledige lasstroom te skakel.

Afwys-skermskakelaar

Die afwys-skermskakelaar oordra die lasstroom vanaf die oorspronklike tap na die gekose tap.

Oorgangsweerstande

Die oorgangweerstande beperk die sirkulerende stroom terwyl twee aangrensende tappunte tydelik verbind word.

Omskakelaar

'n Omkeer- of grof/fyn-omskakelaar kan die reëlwydte uitbrei sonder dat 'n buitensporige aantal verbindings vir die reëlingswindings benodig word.

Motor-aandrywingmeganisme

Die motor-aandrywingmeganisme verskaf die energie en beheerde volgorde wat nodig is om 'n tapverandering te voltooi.

Afhanklik van die ontwerp, kan die OLTC ook insluit:

• posisie-aanduiers;
• meganiese en elektriese eindswitse;
• bedryfstellers;
• plaaslike en afstandbeheer.
• outomatiese spanning-voorsienings relais;
• olpeil-aanduiders;
• druk- of gas-geaktiveerde beskerming;
• temperatuur-toesig;
• aansluitbare toestand-bepalingsapparate.

Nie elke OLTC bevat dieselfde komponente nie. Vakuum-OLTC’s en droë-tipe OLTC’s, byvoorbeeld, kan verskillende skakel- en isolasie-uitrukkings hê.

---

Hoe beïnvloed tapp-verandering die sekondêre spanning?

Vir ‘n transformator met die regulerende taps op die hoë-spanningswindings en ‘n relatief konstante primêre voorsiening:

• Die verhoging van die effektiewe aantal hoë-spanningswindingsdraadwindinge verhoog die verhouding en verminder gewoonlik die sekondêre spanning.
• Die verlaging van die effektiewe aantal hoë-spanningswindingsdraadwindinge verminder die verhouding en verhoog gewoonlik die sekondêre spanning.

In vereenvoudigde terme:

\[ V_2 \approx V_1 \times \frac{N_2}{N_1} \]

As \(V_1\) en \(N_2\) konstant bly:

• verhoog van \(N_1\) verminder \(V_2\);
• verlaag van \(N_1\) verhoog \(V_2\).

Egter is uitdrukkings soos “verhoog tappunt”, “verlaag tappunt”, “tappunt op”, en “tappunt af” nie wêreldwyd konsekwent nie. Hul betekenis kan afhang van die vervaardiger, nutsmaatskappykonvensie, windingopstelling, beheerstelsel of posisienommermetode.

Operateurs moet dus staatmaak op:

• die transformatornameplaat;
• die tapposisiegrafiek;
• die beheerskematiese diagram;
• die OLTC-gebruikshandboek;
• die goedgekeurde bedryfsprosedure.

Hulle moet nie die spanningrigting aanneem op grond van slegs die tapposisienommer nie.

---

DETC teenoor OLTC: Belangrikste verskille

Die presiese koste, grootte, onderhoudinterval en bedryfsvermoë hang af van die transformator se waardering, spanningklas, tappreef, skakeltegnologie en vervaardiger. 'n Vaste prysverhouding tussen DETC- en OLTC-transformators moet nie as 'n universele reël beskou word nie.

---

Hoekom 'n Transformator met Aanlas-Tapverandering Kies?

1. Spanningsreëling Sonder Gewone Afskakeling

Die hoof voordeel van 'n OLTC is dat dit die transformatorverhouding kan aanpas sonder om die transformator vir elke tapbedryf uit diens te stel.

Dit is waardevol waar 'n beplande onderbreking die volgende sou beïnvloed:

• kontinue vervaardiging;
• kritieke infrastruktuur;
• rekenaar- en kommunikasiestelsels;
• hospitale;
• spoorwegstelsels;
• mynbedrywighede;
• nutsmaatskappy-kliënte.

'n OLTC ondersteun die voortdurende versorging, maar dit verseker nie dat 'n elektriese stelsel nooit 'n uitval sal ervaar nie. Transformatorfoute, beskermingswerking, afstromingstoringe, onderhoud en ander stelselgebeurtenisse kan steeds die kragvoorsiening onderbreek.

2. Verbeterde spanningvolhoubaarheid

Spanning wissel as gevolg van veranderende las, voerderimpedansie, kragvloorigting, generasie-uitset en toestande op die afstromingnetwerk.

'n OLTC kan help om die beheerde busspanning binne sy gespesifiseerde reeks te handhaaf. Die instandhouding van aanvaarbare spanning ondersteun:

• korrekte toestelbedryf;
• kragkwaliteit;
• motorprestasie;
• isolasielangte;
• kliëntspanningsnalewing;
• stelselbedryfsstabiliteit.

3. Betere Samestelling met Reaktiewe-Kragkompensasie

Die reaktiewe-kraguitset van ’n parallelle kapasitor is ongeveer eweredig aan die vierkant van die bedryfspanning:

\[ Q \propto V^2 \]

Indien die spanning daal, produseer die kapasitorbank minder reaktiewe krag. Indien die spanning buitensporig styg, neem die reaktiewe-kraguitset toe en kan dit bydra tot oorspanning of oorkompensasie.

Die samestelling van OLTC-beheer met kapasitorbanke, reaktore, statiese VAR-kompensators, STATCOM’s en inverter-gebaseerde hulpbronne kan algehele spanning- en reaktiewe-kragbestuur verbeter.

Die beheerstrategie moet noukeurig ontwerp word. Swak samestelling kan oormatige tappery, kapasitor-omskakeling, beheerjag of ongunstige reaktiewe-kragvloei veroorsaak.

4. Verminderde netwerkverliese onder sekere bedryfsomstandighede

Om die stelselspanning binne ’n toepaslike bedryfsband te handhaaf, kan oormatige stroom verminder en sekere netwerkverliese vermy word.

Dit is egter te algemeen om te beweer dat elke OLTC-bedryf outomaties verliese minimeer. Die werklike resultaat hang af van:

• laskenmerke;
• kragfaktor;
• voederimpedansie;
• spanningsafhanklike vraag;
• transformer-verliese;
• reaktiewe-kragvloei;
• verspreide generasie;
• beheerdoelwitte.

Moderne spanningbeheerstrategieë oorweeg dus meer as net spanning alleen.

5. Afstand- en outomatiese bedryf

’n OLTC kan beheer word deur:

• plaaslike drukknoppies;
• ’n afstandbeheerstelsel;
• SCADA;
• ’n outomatiese spanningreëlrelais;
• gesameerde substasie-outomatisering.

Outomatiese regulering laat die beheerstelsel toe om die gemeete spanning met 'n teikenwaarde te vergelyk en opdragte om op te voer of af te gaan uit te gee nadat die gekonfigureerde tydvertraging en dooieband-voorwaardes bevredig is.

Die dooieband en vertraging voorkom onnodige bedrywighede wat deur klein of tydelike spanningveranderings veroorsaak word.

---

Wanneer moet 'n OLTC nie bedryf word nie?

Daar is nie een universele lys wat op elke OLTC van toepassing is nie. Toelaatbare bedryf hang af van sy gewaardeerde deurstroom, ontwerp, beskermingstelsel, bedryfshandboek, transformatorstoestand en werfprosedures.

Operateurs moet die instruksies wat deur die transformator- en OLTC-fabrikante verskaf word, volg.

Tap-verandering mag in die volgende toestande geblok of gestop moet word.

Stroom oorskry die toelaatbare skakelbepligting

’n OLTC het ’n nominaal deurstroom en ’n gespesifiseerde bedryfsvermoë. Indien die transformatorstroom die toegelate waarde vir tappery-verandering oorskry, kan skakeling die oorgangskontakte, vakuumonderbrekers, oorgangsweerstande of ander stroomdraende komponente oorbelas.

Sommige OLTC’s het ’n gespesifiseerde oorbelastingvermoë, terwyl ander bo ’n gekonfigureerde stroomdrempel geblokkeer moet word. Oorbelastingbedryf moet dus geëvalueer word teenoor die werklike OLTC-rangskikking en die vervaardiger se handleiding—nie teen ’n algemene reël nie.

Abnormale OLTC-beskermingswaarskuwing

Oliegedompelde OLTC’s kan toegewyde drukrelais, olievloei-relais, gas-geaktiveerde toestelle of ander beskermingsuitrusting hê.

’n Waarskuwing kan op vonkvlamme, gasvorming, ’n oliesisteemprobleem of ’n ander abnormale interne toestand dui. Verdere tappery-bedryf moet nie probeer word nie totdat die waarskuwing volgens die bedryfsinstruksies ondersoek is.

Beskermingsreëlings verskil vir konvensionele olie-OLTC’s, vakuum-OLTC’s, gasgeïnsuleerde eenhede en droë-tipe tappveranderders.

Onvoldoende isolerende medium

Vir ’n oliegeïnsuleerde OLTC kan bedryf verbied word as:

• die olievlak onder die toegelate reeks is;
• die deurslagsterkte onaanvaarbaar is;
• die olie sterk besoedel is;
• lekkasie opgespoor word;
• die oliekompartment of drukstelsel abnormaal is.

Hierdie toestande pas nie op dieselfde wyse op elke tappveranderder-tegnologie toe nie.

Aandrywing- of posisie-aanduiding is abnormaal

Die bedryf moet gestop word as die OLTC die volgende toon:

• onvolledige tappverandering;
• posisie-onderlinge verskil;
• motor-aandrywingstoring;
• meganiese vasval;
• onverwagte geraas;
• herhaalde beskermende afskakelings;
• beskadigde eindswitse;
• ’n bedryfsteller- of tydsduuranomalie.

Herhaalde bevele na ’n vasgeloop of onvolledige OLTC kan die skade vererger.

Onderhoudslimiet is bereik

'n OLTC het inspeksie- of onderhoudskriteria gespesifiseer gebaseer op faktore soos:

• aantal bedrywings;
• geskakelde stroom;
• kontakverslet;
• olie-toestand;
• tyd in diens;
• vervaardiger se aanbevelings;
• toestandsmonitoringresultate.

Indien 'n onderhoudsdrempel bereik is, mag voortgesette bedryf nie toegelaat word nie tot die vereiste inspeksie of diens voltooi is.

---

Hoekom kan hoë stroom gevaarlik wees tydens ’n tap-wisseling?

Tydens ’n weerstand-tipe OLTC-oorgang moet die skakelsisteem die transformatorlasstroom dra terwyl dit ook die sirkulerende stroom tussen aanliggende taps beheer.

Die oorgangskomponente ondergaan gekombineerde elektriese en termiese spanning. Indien die bedryfsstroom bo die OLTC se toelaatbare skakelvermoë is, kan die spanning op kontakte en oorgangsweerstande styg tot buite hul ontwerpgraeanse.

Moontlike gevolge sluit in:

• oormatige kontakversletting;
• oormatige verhitting;
• geweldige vonkvlamme;
• skade aan oorgangsweerstande;
• olie-ontbinding;
• drukstyging;
• beskermende werking;
• OLTC- of transformator-fout.

Daarom sluit baie transformatorbeheerstelsels ’n oorstroomblokkeringfunksie vir outomatiese tapp-veranderbevele in.

Die blokkeringwaarde moet egter gebaseer wees op die werklike OLTC-rangskikking, transformatorontwerp, relaisinstellings en die vervaardiger se instruksies.

---

Hoe om tussen DETC en OLTC te kies

’n Ontlaaide tappversteller kan die beter keuse wees wanneer:

• die ingaanspanning stabiel is;
• tappaanpassing selde nodig is;
• geplanne afskakelings aanvaarbaar is;
• eenvoud ’n prioriteit is;
• outomatiese beheer nie nodig is nie;
• ’n Laer aanvanklike koste is belangrik.

’n Onder-belasting tappuntversteller kan verkieslik wees wanneer:

• spanningsveranderings gereeld voorkom;
• belastings beduidend wissel;
• voortdurende versorging belangrik is;
• outomatiese spanningsreëling vereis word;
• afstandbeheer vereis word;
• hernubare kragopwekking die spanning beïnvloed;
• die beheerde bus binne ’n nou spanningsband moet bly.

Die besluit moet lewensiklusvereistes oorweeg eerder as net die aanvanklike transformatorkoste.

Belangrike evaluasiefaktore sluit in:

• spanningsreguleringsreeks;
• aantal en grootte van die tapprosesse;
• maksimum deurstroom;
• frekwensie van bedrywighede;
• lasprofiel;
• kurssluitingsbelasting;
• isolasievlak;
• onderhoudshulpbronne;
• beheer- en kommunikasievereistes;
• vereiste betroubaarheid;
• omgewingsvoorwaardes;
• toepaslike standaarde.

Gereelde vrae

Kan ’n gedeaktiveerde tappversteller bedryf word wanneer die transformator geen las het nie, maar steeds onder spanning is?

Gewoonlik nie.

’n Gedeaktiveerde tappversteller vereis gewoonlik dat die transformator elektries gedeaktiveer word, nie net onbelas nie. ’n Onder-spanning-transformator kan steeds spanning oor die tappverstellerkontakte aanwend, selfs as die sekondêre lasstroom laag of afwesig is.

Volg altyd die vervaardiger se isolasieprosedure.

Maak ’n OLTC die transformator onderbrekingsvry?

Nommer

’n OLTC voorkom ’n afskakeling slegs vir normale tappaanpassing. Dit beskerm nie die stelsel teen elke transformator-, netwerk-, beskermings- of opgaande voorsieningsfaling nie.

Kritieke fasiliteite mag steeds dubbele transformators, dubbele kragbronne, UPS-stelsels, generators, oordragstelsels of ander kontinuïteitsmaatreëls vereis.

Gebruik elke OLTC oorgangsweerstande?

Nommer

Baie OLTC’s gebruik oorgangsweerstande, maar ander gebruik oorgangstroeë. Moderne ontwerpe kan ook vakuumonderbrekers en verskillende kies- of afleier-skermskakelaarreëlings gebruik.

Is ’n OLTC altyd outomaties?

Nommer

’n OLTC kan handmatig bedryf word, elektries vanaf ’n plaaslike beheerpaneel, op afstand deur SCADA, of outomaties deur ’n spanningregulerende relais.

Verhoog ’n hoër tapnommer altyd die sekondêre spanning?

Nie noodwendig nie.

Tapposisienommering en “verhoog/verlaag”-konvensies wissel. Operateurs moet die transformator se tapgrafiek en beheerdokumentasie nakien.

Is ’n DETC betroubaarder as ’n OLTC?

’n DETC is meganies eenvoudiger en vereis gewoonlik minder onderhoud. ’n OLTC is meer kompleks omdat dit lasstroom moet skakel sonder dat die voorsiening onderbreek word.

Egter hang werklike betroubaarheid af van ontwerp, toepassing, onderhoud, bedryfsbelasting, installasie en vervaardigingskwaliteit.

Hoe dikwels moet ’n OLTC onderhou word?

Daar is geen universele interval nie.

Onderhoud kan afhang van verloop van tyd, aantal bedryfsiklusse, stroomverbruik, kontaktslytasie, oliekondisie, diagnostiese resultate en die vervaardiger se instruksies. Vakuum-OLTC’s mag ander onderhoudsvereistes hê as konvensionele olie-geswitste OLTC’s.

Gevolgtrekking

Die verskil tussen ’n ontlaaide tappuntwisselaar en ’n belaaide tappuntwisselaar is eenvoudig:

• A DETC verander die transformatorverhouding slegs wanneer die transformator ontlaai is.
• 'n OLTC verander die verhouding terwyl die transformator aangeskakel is en las dra.

Die ingenieurswerk agter ’n OLTC is meer ingewikkeld. Dit moet die lasstroompad handhaaf terwyl dit omwentelende stroom tussen aanliggende windingstappunte beperk. Dit word bereik deur ’n beheerde skakelvolgorde wat oorgangweerstand of -reaktans gebruik, afhangende van die ontwerp.

DETC's is ekonomies, kompakt en geskik vir ongereelde aanpassing. OLTC's is beter geskik vir toepassings wat gereelde spanningreëling, afstandbeheer, outomatiese bedryf of verbeterde kontinuïteit tydens tappveranderinge vereis.

Die finale keuse moet gebaseer word op die kragstelsel, bedryfsvereistes, onderhoudstrategie, toepaslike standaarde en totale lewenssikluskoste.