Мобилни подстанционни трансформатори – обяснение: номинални стойности, ограничения при транспортиране и реагиране при буря

Мобилни подстанционни трансформатори – обяснение: номинални стойности, ограничения при транспортиране и реагиране при буря

 

Приливна вълна през 138 kV площадка. Трансформатор за пренос, цитиран на четиринадесет месеца. Град, който работи с дизелови генератори. Когато тези три неща се случат в една и съща седмица, плановите специалисти на електроенергийната компания спират да търсят по-голям трансформатор и започват да задават по-труден въпрос: какво можем да докараме и да включим в експлоатация? Тази задача принадлежи на мобилен трансформатор за подстанция , а ограниченията, които решават дали той ще работи, имат много малко общо с числото на табелката му.

Повечето от тези ограничения се намират там, където електроинженерите обикновено не поглеждат: по магистралата.

 

 

 

Какво всъщност представлява мобилният подстанционен трансформатор

 

Техническа презентация на IEEE Power & Energy Society по този въпрос описва оборудването по начина, по който го правят бригадите на терена — подстанция на колела. Един-единствен прицеп носи трансформатора заедно с оборудването за охлаждане, защита на високото и ниското напрежение, измервателни уреди, релейна защита, помощни захранвания за променлив и постоянен ток, както и защита от пренапрежения — всичко това е свързано, изпитано и готово за включване.

Съществуват две конфигурации, които купувачите постоянно бъркат. мобилен трансформатор за подстанция пълен комплект запазва високоволтовото превключване на същия прицеп. Само мобилен трансформатор носи само трансформатора, докато високоволтовото оборудване се намира на втори прицеп – вариант, избран от повечето проекти, когато номиналната мощност в MVA трябва да остане висока, но пътната ширина не позволява допълнителното оборудване. Вторият вариант осигурява по-голяма мощност, като се плаща с необходимостта от второ теглене и по-дълго време за монтаж.

Независимо от конфигурацията, винаги се появяват едни и същи пет съставни части: високоволтната секция, трансформаторът и системата му за охлаждане, нисковолтната секция, шкафът за управление и защита с помощен захранващ източник и прицеп, проектиран специално за първите четири компонента.

 

Спецификацията, която ограничава мобилната единица, е теглото, а не мощността в MVA

 

Това е частта, която повечето купувачи пропускат. Мобилните подстанции обикновено имат номинална мощност 60 МВА или по-малко – не поради ограничения на изолацията, а поради ограничения за движение по пътищата. Материалите на IEEE PES директно посочват причината: комбинациите от МВА и напрежение са ограничени от теглото и размерите при транспортиране.

В Съединените щати федералният закон ограничава товара върху единична ос до 20 000 lb, върху двойна ос до 34 000 lb и общото тегло на превозното средство до 80 000 lb в рамките на междущатската пътна система; формулата за мостове може да намали още повече тези стойности в зависимост от разстоянието между осите. Правилата са публикувани на Страницата на FHWA за тегла според формулата за мостове . Сега представете си 138 kV силов трансформатор, монтиран на платформа, и опитайте се да се поберете в тези граници. Трансформаторът е най-голямото, най-тежкото и най-скъпото устройство в цялата единица, затова трансформатор, монтиран на платформа от този клас се проектира първоначално въз основа на бюджет за тегло, а не въз основа на чертеж на намотките.

Височината и ширината също са от значение. Стандартната мобилна единица има приблизителни размери 8 фута и 6 инча ширина и 13 фута и 6 инча височина. При превишаване на тези стойности единицата попада в категорията „голяма и тежка“, за която се изискват специални разрешения – проучвания на маршрута, ескорти и ограничени часове за превоз. Точно тази документация е това, което електроенергийната компания се опитва да избегне по време на възстановяване на аварийно захранване .

 

Параметър	Конвенционален трансформатор за подстанция	Мобилен трансформатор за подстанция
Диапазон на номинална мощност	833 кВА еднофазен и по-високи стойности	Обикновено 60 МВА или по-малко, ограничено от възможностите за транспортиране
Определящо ограничение	Изолация, термична устойчивост и способност да издържи късо съединение	Натоварване на осите, общо тегло на превозното средство, габаритни размери на пътя
Процентно съпротивление	Стандартни стойности ANSI/IEEE	Обикновено около 2 пъти стандартните стойности
Хладна	ONAN или ONAF, статични	ODAF, помпи и вентилатори включени заедно с уреда
Повишаване на температурата на намотките	55 °C или 65 °C обикновено	95 °C с хибридна изолация от Nomex за намаляване на теглото
Подушките	Стандартна височина, въздушно или маслено охлаждане	Монтирана отдолу; полимерна там, където теглото има значение
Загуби и шум	Оценени и оптимизирани	Загубите обикновено не се оценяват; звук според стандарта на NEMA
Високоволтово превключване	Фиксирана структура на площадката	Същият полуприцеп или втори полуприцеп при висока MVA

 

 

Пет технически избора, които определят дали единицата ще работи

 

Стандартът, който повечето покупатели цитират за течностно потопени силови трансформатори — IEEE C57.12.10 — изрично изключва мобилните трансформатори от своя обхват, тъй като Страницата със стандарти на IEEE го посочва. Следователно спецификацията за мобилна единица не може да наследи проектните предположения на фиксирана подстанционна единица. Пет решения носят най-голямата част от риска.

• Импеданс. Мобилните единици обикновено имат приблизително два пъти по-висок процент импеданс според ANSI-стандарта за същата мощност, което променя регулирането на напрежението и разпределението на натоварването при паралелно включване с вече съществуващ трансформатор.
• Охлаждане. ODAF, с включени помпи и вентилатори, когато трансформаторът е под напрежение. Без работещи охладители единицата изобщо не може да поема товар. Предвидена е резервност: при извадена от строя една помпа правилно проектирана охладителна банка все още може да поема около 70 % от номиналния товар без ограничения по време.
• Повишаване на температурата. Повишаване на температурата на намотките до 95 °C при модернизирана хибридна изолационна система Nomex осигурява намаляване на теглото и размерите, без да се жертва очакваният срок на експлоатация.
• Ниво на изолация. Намаляването на импулсното изолационно ниво (BIL) за високо напрежение е едно от най-ефективните решения за намаляване на теглото. Импулсното изолационно ниво (BIL) за ниско напрежение обикновено се запазва на пълно ниво — до 25 kV и 150 kV BIL.
• Регулиране на напрежението. Промяна на стъпките за товара от страната на ниското напрежение (LV), обикновено ±10 % в 32 стъпки (±16). Няколкото възможни напрежения от страната на ниското напрежение изглеждат гъвкави на хартия, докато не се окаже, че променящият стъпките под товар (LTC) трансформатор изисква серийно свързан трансформатор, за да обхване всички диапазони — а този серийно свързан трансформатор веднага връща теглото и размерите обратно върху платформата.

Шаблонът се повтаря. Всеки избор, който добавя електрическа гъвкавост, струва килограми, а килограмите са единственият бюджет с юридически таван. Проектите, които пренебрегват това, завършват като проекти с два прицепа, независимо дали покупателят го е планирал или не. Същата физика е задокументирана в презентацията на IEEE PES мобилна подстанция , която разглежда реални единици от 40 MVA и 45 MVA и компромисите с теглото зад тях.

 

Къде мобилната единица оправдава своето съществуване

 

Реакция при бури и наводнения — възстановяване на аварийно захранване на езика на повечето документи за набавки от страна на електроenerгийни компании — е употребата, която продава концепцията вътрешно. Планираната работа е по-тихият начин за възвръщане на инвестициите: единица, която заобикаля трансформатор по време на програма за поддръжка, осигурява енергия на клиентите, докато работата протича, което премахва политическата цена на планирано прекъсване.

• Заобикаляне на трансформатор по време на планирана поддръжка, инспекция или изпитания
• Аварийна замяна след повреда на трансформатор или комутационно оборудване
• Временна мощност, докато се проектира и строи постоянна подстанция
• Услуга с превишена мощност по време на сезонни върхове или пускане в експлоатация на завода
• Основно захранване за изолирани райони и отдалечени строителни площадки
• Резервно захранване при риск от земетресение, наводнение или конфликт, който заплашва фиксираната инфраструктура
• Отстраняване на лед от високоволтови предавателни линии в много студени региони

Търговската логика не е сложна. Една мобилен трансформатор за подстанция която стои паркирана в продължение на единадесет месеца и възстановява захранването за един ден, вече се е окупила, тъй като алтернативата е реконструкция на подстанция, която отнема години.

 

Детайлите от полевата практика, които повечето покупатели научават прекалено късно

 

Една електрическа компания от региона на заливния бряг ни помоли да направим оферта за 138 kV агрегат на един-единствен прицеп. Спецификацията се състоеше от тридесет страници и споменаваше магистралата само веднъж. Първото нещо, което направи нашият проектен екип, не беше изборът на ядро — а изчисляването на товара при транспортиране. Разпределението на теглото определя къде ще бъде разположен трансформаторът върху платформата, а това решение ограничава всеки последващ чертеж.

Разговорът пренареди проекта. Броят на осите и разстоянието между тях бяха включени в чертежа преди намотката. Проектът на ремаркето завърши с управляеми оси, въздушна окачка и хидравлично нивелиране, както и с клинове, за да остане единицата неподвижна след откачване на тегача. Тегачът на клиента също влезе в нашата сфера на отговорност, тъй като ремаркето и тегачът заедно трябва да отговарят на пътните регулации на щатите и окръзите, където ще се експлоатира единицата.

Три въпроса сега се поставят при всяко мобилно цитиране, което подготвяме. Какво е основното напрежение и мощност в МВА, които единицата трябва да пренася? В кои щати и по кои маршрути ще пътува и кой притежава тегача? И колко ниски напрежения всъщност са необходими на обекта – тъй като всяко допълнително такова напрежение може да изисква серийно трансформаторно устройство на платформата?

 

 

 

Как Райън Електрик подхожда към мобилните проекти

 

Ryan Electric произвежда трансформатори от 2007 г. и работи като официален съвместен предприемач на Eaton от 2023 г. Заводът заема площ от 120 000 квадратни метра, разполага с повече от 180 комплекта производствено и изпитателно оборудване и притежава 37 патента; ние произвеждаме както течностно потопени, така и сухи трансформатори. Същата логика за тегло се проявява и в нашата северноамериканска трансформаторен блок на стойка линия, където няколкостотин килограма решават дали един модел се доставя по стандартна процедура или изисква кран на място. Сертификационното покритие включва UL, CSA, IEEE, DEKRA, CNAS и CE, а всеки един трансформатор се доставя заедно с данни от рутинни изпитания – съотношение, съпротивление на намотките, импеданс, загуби при празен ход, загуби при натоварване и диелектрични изпитания.

При мобилни проекти нашите инженери започват от транспортната обвивка и работят навътре: тегло на превозното средство, разстояние между осите, ограничения за движение по пътищата, а след това – електрически параметри. Ако вашата маршрутизация не позволява използването на един-единствен полуприцеп, предпочитаме да ви уведомим преди да цитираме параметри, които не можете законно да преместите. A трансформатор, монтиран на платформа не е стандартна единица, поставена върху плоска платформа; ремаркето и трансформаторът са проектирани заедно, още от първия набросък. Това е същата дисциплина, която прилагаме и за трансформаторен блок на стойка трансформатор, изработен според специфичен корпус, разстояние до земя и стандарти за подземни инсталации.

 

Планиране преди следващия сезон на бури

 

Мобилните единици се поръчват от електрически компании, които вече са преживели лошата седмица, а времето за изпълнение работи против всеки, който чака бурята да настъпи. Ако оценявате такава единица, изпратете ни основното и вторично напрежение, МVA-мощността, която трябва да пренася, конфигурацията на ниското напрежение и щатите, в които ще пътува единицата. Ще ви предоставим бюджет за тегло, схема на ремаркето и документация за изпитания, която можете да предадете на собствените си планови специалисти по пренос на енергия. Нашата екип за силови трансформатори може да бъде contacted чрез нашата страница за контакт .

За автора: Тази статия е написана от инженерния екип на Ryan Electric, партньор в съвместно предприятие с Eaton и производител на трансформатори, сертифициран от UL/CSA, базиран в Цзянсу, Китай, който обслужва клиенти от енергетиката, центровете за обработка на данни и промишлеността в Северна Америка, Близкия изток, Югоизточна Азия и Африка.