Unaendesha transfoma ya kVA 500 na laini ya volteji ya chini inayosambaza nyumba 150 na magari yao ya umeme. Mzigo kupita kiasi hupasha insulation joto na kuizeesha haraka; laini ndefu huacha volteji ishuke upande wa mbali. Hatua moja ni dakika 5.
Utakachojifunza
Jinsi joto la mafuta ya transfoma na sehemu ya moto ya koili zinavyofuata mzigo kwa vigezo tofauti sana vya muda (IEEE C57.91 / IEC 60076-7).
Kwa nini kuzeeka ni kwa kielelezo kulingana na joto: saa chache karibu na 140 °C zinaweza kugharimu siku za maisha ya kawaida.
Ni vidhibiti gani mwendeshaji wa usambazaji anavyo: upoaji, kuchaji magari ya umeme kunakosimamiwa, kuhamisha mzigo, nguvu tendaji na viteuzi, na udhibiti wa mzigo.
Kiigaji
Muda 0 min
✓Sehemu ya moto ya transfoma chini ya 110 °C
!Sehemu ya moto 110–120 °C (kuzeeka kwa kasi zaidi)
⚠Sehemu ya moto juu ya 120 °C
⌂Nyumba zenye volteji ndani ya masafa
!Nyumba karibu na kikomo cha volteji
✕Nje ya masafa au bila umeme
◎Feni / kapasita zinafanya kazi
•Takriban magari matatu ya umeme yanachaji
Vidhibiti
Feni huongeza uwezo wa kupoza kwa takriban theluthi; mafuta hubaki baridi zaidi kwa mzigo uleule.
Njia zinazosimamiwa hutumika tu kwa madereva waliojiandikisha kwenye programu; wengine huchaji wanapowasili.
Hufunga swichi ya kuunganisha kwa sehemu ya laini. Jirani ana kikomo chake (120 %) na muunganisho mrefu hushusha volteji.
kvar 150 za msaada tendaji: huinua volteji ya upande wa mbali na kupunguza kidogo mkondo.
Kila hatua huinua volteji zote kwa 1.25 % — mzigo ukiwa mdogo inaweza kusukuma upande wa karibu juu ya +5 %.
Udhibiti wa moja kwa moja wa mzigo wa vipasha maji joto na viyoyozi: kizuizi kimoja cha −15 % ya mzigo wa kaya kwa dakika 60, kisha kufungiwa kwa saa 2 vinapopona. Nusu ya nishati iliyoondolewa hurudi baadaye.
Viashiria
Joto la sehemu ya moto ya koili
59°C
kawaida
Upakiaji wa transfoma
42%
kawaida
Mkengeuko mbaya zaidi wa volteji
0.9%
kawaida
Kigezo cha kuongeza kasi ya kuzeeka
0.00×
kawaida
Joto la mafuta ya juu
53 °C
Joto la nje
30.8 °C
Maisha ya insulation yaliyotumika (saa sawa)
0.0 h
Mzigo wa transfoma
202 kW
Nguvu ya kuchaji magari ya umeme
0 kW
Volteji kwenye transfoma
100.9 %
Volteji mwishoni mwa laini
100.0 %
Hasara
3.1 kW
Nishati isiyotolewa
0 kWh
Mzigo ulioondolewa na udhibiti
0 kWh
Nishati ya magari ya umeme inayokosekana bado
0 %
Upakiaji wa transfoma jirani
42 %
Kigezo cha kuanza kwa mzigo baridi
1.00 ×
Mwelekeo
Matukio ya mgogoro
Kiwango 1 · Kilele cha magari ya umeme jioni ya wimbi la joto
Alasiri ya wimbi la joto: viyoyozi vinafanya kazi kila nyumbani na magari ya umeme 100 yataunganishwa kati ya 17:00 na 20:00 — juu ya kilele cha jioni cha kaya. Ni 70 % tu ya madereva waliojiandikisha kwenye uchaji unaosimamiwa. Fika hadi 07:00 bila kupasha joto kupita kiasi au kuangusha transfoma, na bila kutegemea kuondoa mzigo.
Sehemu ya moto isizidi 110 °C kamwe
Maisha ya insulation yaliyotumika ≤ saa 17 (si haraka kuliko kawaida)
Hakuna mteja anayepoteza umeme
Mzigo ulioondolewa ≤ kWh 60
Kiwango 2 · Hitilafu ya jirani: kuchukua wateja wake
Saa 17:00 transfoma jirani huharibika. Nusu ya nyumba zake huhamishiwa upande wa mbali wa laini yako kupitia kebo ndefu ya kuunganisha. Mkondo wa ziada hutiririka kwa urefu wote wa laini yako: weka kila nyumba ndani ya ±5 % ya volteji ya kawaida (ANSI C84.1 Masafa A) na epuka kupakia transfoma yako kupita kiasi.
Kila volteji ndani ya ±5 % (kuanzia dakika 10 baada ya hitilafu)
Hakuna mteja anayepoteza umeme
Sehemu ya moto isizidi 120 °C kamwe
Mzigo ulioondolewa ≤ kWh 60
Kiwango 3 · Kuanza kwa mzigo baridi baada ya hitilafu ya umeme
Kukatika kwa umeme kwa saa sita jioni yenye baridi kali kunaisha saa 18:00. Kila kipasha joto kimezimwa na kila gari la umeme linasubiri kuchaji. Wafanyakazi wanapofunga swichi, mzigo unarudi juu zaidi ya kawaida — ukipoteza utofauti, transfoma inaanguka tena. Rejesha umeme bila kukatika mara ya pili, weka volteji ndani ya masafa na upunguzaji uwe mdogo.
Hakuna hitilafu ya pili (nishati isiyotolewa = 0)
Kila volteji ndani ya ±5 % (kuanzia dakika 10 baada ya kurejesha)
Mzigo ulioondolewa ≤ kWh 120
Kila gari la umeme limechajiwa kufikia 07:00 (≤ 2 % linakosekana)
Mzigo wa transfoma unabaki chini ya kiwango cha kuanza cha relei cha 150 % swichi ikishafungwa (kuanzia 18:05)
Msingi — modeli iliyo nyuma ya namba
Kila uhusiano ambao kiigaji kinatumia, pamoja na chanzo chake. Viwango vilivyowekwa alama kama dhana ni urekebishaji wa mfano.
Mahitaji ya kaya hufuata wasifu wa kila siku na hali ya hewa; kila gari la umeme huchaji kwa kW 7.2 hadi lijae.
P_homes = 150 × 2.0 kW × shape(h) × [1 + 0.025·max(0, θa−24) + 0.02·max(0, 15−θa)] × CLPU(t); P_EV = Σ 7.2 kW while plugged and not full[9]Dhana: wasifu wa mzigo, nambari za magari ya umeme, impedansi za laini, vigezo vya kuanza kwa mzigo baridi na uwezo wa feni ni thamani za kielelezo kwa laini ya kawaida ya viunga vya mji, si data kutoka mtandao halisi.
Kupanda kwa joto la mafuta ya juu hukaribia thamani yake ya mwisho kwa mzigo wa sasa kwa kasi ya kielelezo, kwa kigezo cha muda cha saa kadhaa.
Δθ_TO,U = 55 K · [(K²R+1)/(R+1)]ⁿ; Δθ_TO ← Δθ_TO,U + (Δθ_TO − Δθ_TO,U)·e^(−Δt/τ_TO), τ_TO = 180 min (ONAN) / 150 min (ONAF); R = P_k/P₀ at the rating K is referred to: 5 (ONAN), 5 × 1.33² ≈ 8.8 (ONAF)[1][2]
Sehemu ya moto zaidi ya koili iko juu ya mafuta na hufuata mkondo ndani ya dakika.
Δθ_H,U = 25 K · K^(2m); Δθ_H ← Δθ_H,U + (Δθ_H − Δθ_H,U)·e^(−Δt/(k22·τw)), k22·τw = 8 min; θ_H = θ_A + Δθ_TO + Δθ_H[1][2]Urahisishaji: kupanda kwa sehemu ya moto hufuata kielelezo kimoja cha eksponenti (k21 = 1, kigezo cha muda k22·τw). Kuvuka kwa muda mfupi kwa f2(t) ya maneno mawili ya IEC 60076-7 baada ya ongezeko la ghafla la mzigo hakuigwi, kwa hiyo sehemu ya moto inaweza kuonyesha kwa muda kelvin chache chini.
Hatua ya upoaji: feni hubadilisha vielelezo na uwezo ambao mzigo hurejelewa.
ONAN n = 0.8, m = 0.8; ONAF n = 0.9, m = 0.8 (IEEE C57.91), with K and R referred to the ONAF rating (1.33 × ONAN, R ≈ 8.8)[1][3]Dhana: wasifu wa mzigo, nambari za magari ya umeme, impedansi za laini, vigezo vya kuanza kwa mzigo baridi na uwezo wa feni ni thamani za kielelezo kwa laini ya kawaida ya viunga vya mji, si data kutoka mtandao halisi.
Kuzeeka kwa insulation ukilinganisha na kigezo cha 110 °C; hukaribia kuongezeka mara mbili kila K 6–7.
Kushuka kwa volteji kwa makadirio kando ya transfoma na laini.
ΔV ≈ p·r + q·x (pu); distributed load drops ½ of the lumped value; capacitor Q_c raises V by Q_c·x; V_src = 1.02 + 0.02·(0.5 − shape) + tap × 1.25 %[7]Dhana: wasifu wa mzigo, nambari za magari ya umeme, impedansi za laini, vigezo vya kuanza kwa mzigo baridi na uwezo wa feni ni thamani za kielelezo kwa laini ya kawaida ya viunga vya mji, si data kutoka mtandao halisi.
Masafa ya volteji ya huduma kutoka kwa viwango vya volteji.
target |V − 1| ≤ 5 % (ANSI C84.1 Range A); Range B −8.3 % / +5.8 %; EN 50160: ±10 % for 95 % of 10-min means[4][5][6]
Ulinzi: lini transfoma na jirani hukata.
trip if K ≥ 1.5 for 30 min (accumulated), K ≥ 2.0 at once, or θ_H ≥ 140 °C; neighbour trips if K_B ≥ 1.2 for 30 min; re-energised after 60 min[2]Dhana: mpangilio wa mzigo kupita kiasi wa dakika 30, kipengele cha papo hapo cha 2.0 pu na kukata kwa sehemu ya moto ya 140 °C ni mipangilio ya kielelezo iliyojengwa juu ya mipaka ya IEC 60076-7 kwa transfoma za usambazaji (1.5 pu mzunguko wa kawaida, 2.0 pu dharura ya muda mfupi, 140 °C sehemu ya moto). Ulinzi halisi hutumia mikunjo ya fyuzi au relei.
Baada ya hitilafu ya umeme, mizigo ya thermostat yote huwaka kwa wakati mmoja; mzigo wa ziada hupungua kwa kasi ya kielelezo.
M0 = 1 + 1.4·(1 − e^(−D/90 min)); CLPU(t) = 1 + (M0 − 1)·e^(−t/60 min)[8][1]Dhana: wasifu wa mzigo, nambari za magari ya umeme, impedansi za laini, vigezo vya kuanza kwa mzigo baridi na uwezo wa feni ni thamani za kielelezo kwa laini ya kawaida ya viunga vya mji, si data kutoka mtandao halisi.
Vigezo vingine vinavyotumiwa na modeli.
500 kVA transformer, 30 °C rated ambient (55 K oil + 25 K gradient → 110 °C) · 60 EVs, 6–20 kWh need, arrival ≈ N(18:30, 1 h), depart 07:00 · curtailed charging 3.6 kW · transformer r = 1 %, x = 4 %; feeder r = 4 %, x = 2 %; tie r = 10 %, x = 4 % (500 kVA base) · neighbour 400 kVA, 120 homes, transfer ≤ 40 % · capacitor 150 kvar · tap ±4 × 1.25 % · shedding one 15 % block for 60 min, 120 min lockout, 50 % payback · fans 0.4 kW · ±3 % load noise, ±5 % daily scaleDhana: wasifu wa mzigo, nambari za magari ya umeme, impedansi za laini, vigezo vya kuanza kwa mzigo baridi na uwezo wa feni ni thamani za kielelezo kwa laini ya kawaida ya viunga vya mji, si data kutoka mtandao halisi.
Nasibu: jenereta ya mulberry32 yenye mbegu; mgawanyo unaotumika — sawa, kielelezo (CDF kinyume), kawaida (Box–Muller), Poisson (Knuth). Mbegu inaonyeshwa na inaweza kushirikiwa.
Vyanzo
IEEE Std C57.91-2011 — IEEE Guide for Loading Mineral-Oil-Immersed Transformers and Step-Voltage Regulators (clause 5 ageing, clause 7 temperature, Annex on cold-load pickup) — IEEE, 2011
IEC 60076-7:2018 — Power transformers, Part 7: Loading guide for mineral-oil-immersed power transformers — IEC, 2018
SAE J1772 — Electric Vehicle and Plug-in Hybrid Electric Vehicle Conductive Charge Coupler (AC Level 2 charging, e.g. 32 A × 240 V ≈ 7.7 kW) — SAE International, 2017