EVALUAREA SOLICITĂRILOR TERMICE ȘI A DURATEI DE VIAȚĂ A TRANSFORMATOARELOR DE DISTRIBUȚIE AFLATE ÎN REGIM PERIODIC NESINUSOIDAL
n/a
DOI:
https://doi.org/10.36801/Cuvinte cheie:
Transformatoare electrice de disctribuţie, Solicitări termice, Regim periodic nesinusoidalRezumat
Transformatoarele electrice reprezintă unele dintre cele mai importante echipamente din tot lanțul de distribuție a energiei electrice. Funcționarea acestora cu valori optime ale parametrilor (electrici, termici și mecanici) asigură alimentarea continuă a consumatorilor, dar și o calitate corespunzătoare a energiei electrice furnizată acestora. Sarcinile electrice moderne pe care transformatoarele le alimentează sunt de multe ori neliniare și generează o serie de probleme de calitate a energiei în rețea, în special distorsionarea formei de undă a curentului ce parcurge înfășurările transformatorului. Sunt, astfel, generate solicitări suplimentare (electrice și termice) ale diferitelor componente ale transformatorului (proiectat inițial pentru a funcționa în regim pur sinusoidal) care pot determina o funcționare anormală (defectuoasă) a transformatorului, ducând în final la reducerea duratei sale de viață (estimată de producător pentru regim permanent sinusoidal). Pentru a preveni sau diminua efectele negative ale regimului deformant asupra transformatorului, se realizează o limitare (reducere) voită a încărcării lui maxime. Procedura este cunoscută sub denumirea de denominare sau declasare a transformatorului (engl. derating). Se urmărește astfel stabilirea unor factori de declasare (denominare) cât mai adecvați, rezultați din corelarea datelor nominale și constructive ale transformatorului cu parametrii de calitate a energiei, măsurați în secundarul acestuia (de regulă, aceștia sunt nivelul de distorsiune al curenților și spectrul lor armonic). Lucrarea de față analizează calitativ și cantitativ aceste aspecte și propune o procedură de declasare pentru transformatoarele aflate în exploatare pe care o ilustrează pe un studiu de caz.
Referințe
(1) F.C. De La Rosa, Harmonics and Power Systems, Taylor & Francis, 2006, p. 27-56.
(2) M. A. S. Masoum, E. Fuchs, Power Quality in Power Systems and Electrical Machines, 2nd Ed. Elsevier Academic Press, 2015.
(3) A. Mohsenzadeh, M. H. Kapourchali, C. Pang, V. Aravinthan, Impact of smart home management strategies on the expected lifetime of the transformer, Transmission, and Distribution IEEE Conf. and Exposition (T&D 2016), Dallas, USA, pp. 1-5, 2016.
(4) H. Turker, S. Bacha and A. Hably, Rule-Based Charging of Plug-in Electric Vehicles (PEVs): Impacts on the Aging Rate of Low-Voltage Transformers, IEEE Trans. on Power Delivery, vol. 29, no. 3, pp. 1012-1019, June 2014.
(5) K. D. McBee, P. Rudraraju, J. Chong, Transformer Rating Due to High Penetrations of PV, EV Charging, and Energy Storage, IEEE Power & Energy Society Innovative Smart Grid Techn. Conf. (ISGT 2019), Washington, USA, pp. 1-5., 2019.
(6) E. Cazacu, L. Petrescu, Expertiza sistemelor electrice industriale, Ed. Printech, 2014.
(7) S. P. Kennedy, Design and application of semiconductor rectifier transformers, IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 38, no. 4, pp. 927-933, 2002.
(8) K. D. McBee, Transformer Aging due to High Penetrations of PV, EV Charging, and Energy Storage Applications, 9th Annual IEEE Green Technologies Conference. pp. 163-170, Denver CO: GreenTech 2017.
(9) S. A. Deokar, L. M. Waghmare, Impact of power system harmonics on insulation failure of distribution transformer and its remedial measures, 3rd Int. Conf. on Electronics Computer Techn., pp. 136-140, Kanyakumari, India, 2011.
(10) M. Yazdani-Asrami, M. Mirzaie, A. A. S. Akmal, Investigation on the impact of current harmonic contents on the distribution transformer losses and remaining life, IEEE Int. Conf. on Power and Energy, pp. 689-694, Kuala Lumpur, Malaysia, 2010.
(11) R. Singh, A. Singh, Aging of distribution transformers due to harmonics, 14th Int. Conf. on Harmonics and Quality of Power, (ICHQP10), pp. 1-8, Bergamo, Italy, 2010.
(12) IEEE Std. C57.110-2018 Recommended Practice for Establishing Liquid-Immersed and Dry-Type Power and Distribution Transformer Capability When Supplying Nonsinusoidal Load Currents.
(13) CENELEC/EN 50464-3-2007 Three-phase oil-immersed distribution transformers 50 Hz, from 50 kVA to 2500 kVA with highest voltage for equipment not exceeding 36 kV; Determination of the power rating of a transformer loaded with nonsinusoidal currents.
(14) IEEE Std. 519-2014 Recommended Practice and Requirements for Harmonic Control in Electric Power Systems.
(15) M. Ghazizadeh, J. Faiz, H. Oraee, Derating of distribution transformers under non-linear loads using a combined analytical-finite elements approach, IET Electric Power Appl. vol. 10, no. 8, pp. 779-787, 2016.
(16) M. A. S. Masoum, P. S. Moses, A. S. Masoum, Derating of Asymmetric Three-Phase Transformers Serving Unbalanced Nonlinear Loads, IEEE Trans on Power Delivery, vol. 23, no. 4, pp. 2033-2041, Oct. 2008.
(17) J. Faiz, B. M. Ebrahimi, M. Ghofrani, Mixed Derating of Distribution Transformers Under Unbalanced Supply Voltage and Nonlinear Load Conditions Using TSFEM, IEEE Trans. on Power Delivery, vol. 25, no. 2, pp. 780-789, 2010.
(18) J. Faiz, M. Ghazizadeh, H. Oraee, Derating of transformers under non-linear load current and non-sinusoidal voltage - an overview, IET Electric Power Applications, vol. 9, no. 7, pp. 486-495, 2015.
(19) E. F. Fuchs, L. Dingsheng, J. Martynaitis, Measurement of three-phase transformer derating and reactive power demand under nonlinear loading conditions, IEEE Trans. on Power Delivery, vol. 21, no. 2, pp. 665-672, 2006.
(20) E. Cazacu, L. Petrescu, V. Ioniţă, Losses and temperature rise within power transformers subjected to distorted currents, 15th IEEE Int. Conf. on Electrical Machines, Drives and Power Systems (ELMA 2017), Sofia, Bulgaria, pp. 362-365, June 2017.
(21) E. Cazacu, V. Ioniţă, L. Petrescu, Thermal Aging of Power Distribution Transformers Operating under Nonlinear and Balanced Load Conditions, Advances in Electrical and Electronic Engineering, vol. 16, no. 1, pp. 92-100, 2018.
(22) E. Cazacu, L. Petrescu, On-site derating of in-service power distribution transformers supplying nonlinear loads, Rev. Roum. Sci. Techn.– Électrotechn. et Énerg., Ed. Acad. Române, tome 59, no. 3, pp. 259–268, Bucarest, 2014.
(23) IEEE Std. C57.123-2010 Guide for Transformer Loss Measurement.
(24) IEEE Std. C57.91-2011 Guide for Loading Mineral-Oil-Immersed Transformers and Step-Voltage Regulators.
(25) IEEE Std. C57.96-2013 Guide for Loading Dry-Type Distribution and Power Transformers.
(26) B. P. Das, Z. Radakovic, Is Transformer kVA Derating Always Required Under Harmonics? A Manufacturer's Perspective, IEEE Trans. on Power Delivery, vol. 33, no. 6, pp. 2693-2699, Dec. 2018.
(27) *** C.A 8335 Qualistar Plus - Three-phase electrical networks analyzer - Operating manual, Chauvin Arnoux Corporation, 2008.
Descărcări
Publicat
Număr
Secțiune
Licență
Copyright (c) 2020 ACTUALITĂŢI ŞI PERSPECTIVE ÎN DOMENIUL MAŞINILOR ELECTRICE
TAceastă lucrare este licențiată în temeiul Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
