Фузиране и защита от диви животни за трансформатори на наземни основи: Проверочен списък за електроснабдителни компании, за по-малко прекъсвания

Екип в централна Оклахома отворил трансформаторна единица на наземни основи миналия ноември, която била изключвала фидера си два пъти за една седмица. Трансформаторът бил изправен. Един катеричка прескочила високоволтовите изводи, предизвикала дъгов разряд и оставила въглеродна следа, която повтаряла разряда при всяко автоматично включване. Две изключвания, едно животно, нулеви повреди на намотките и отчет за надеждност, който все още сочел тази единица като причина за проблема.

Ние произвеждаме тези устройства, затова трябва да се отнасяте към тази предубеденост с подозрение. Но моделът е трудно оспорим: повечето повиквания за сервиз на наземни трансформатори, за които ни питат, не започват вътре в резервоара. Те се намират на границата – в предпазителя, който защитава трансформатора, и в отделението, което трябва да предотвратява проникването на диви животни.

 

 

 

Два режима на отказ, които обхващат повечето повиквания за сервиз на наземни трансформатори

Предпазване на трансформатори, монтирани на основа е първият. Първичният предпазител е единственото устройство между вторичен дефект и трансформатор, който трябва да бъде заменен при водещо време, измервано в месеци. Ако е с прекалено малък номинал, той се прекъсва при включване на студена натовареност всеки път, когато фидерът се включва повторно след буря. Ако е с прекалено голям номинал, той се намира над кривата на протичащия ток при късо съединение, което означава, че трансформаторът поема повредите, които предпазителят трябваше да отстрани.

Вторият е дивата природа. Отворите за монтиране на втулки, бариерните плочи и пролуката между покрива на корпуса и кабелния отсек са всички входни точки. Един енот минава през отвор с диаметър 75 мм, без да намали скоростта си. Змия изобщо не се нуждае от отвор, ако шкафът има кабелен канал под нивото на земята.

Нито един от двата случая на повреда не се открива при рутинен електротехнически проектен преглед, тъй като и двата се проявяват в интервала между спецификацията на трансформатора и настройките за защита на електроснабдителя. Като производител на трансформатори с наземно монтиране такъв, въпросите, които ни достигат през последните две седмици преди изпращане, почти винаги се отнасят до тези два случая.

 

Прочетете кривата на преходната повреда, преди да прочетете таблицата с предпазители

Всяко решение за размера на предпазителя започва от крива, а не от таблица. IEEE C57.109 определя колко дълго един течностно охлаждан трансформатор може да пренася даден кратен от номиналния ток, преди да започне натрупването на щети; обхватът и статусът са посочени на Страницата на IEEE C57.109-2018 ръководството представя криви на координация за четири категории трансформатори, като тези криви отчитат както термичната товароподемност, така и механичното напрежение, което повредата оказва върху намотките.

Ето числото, което прави нещата конкретни. Вземете един 1000 kVA агрегат с дельта-първична намотка от 12,47 kV, вторична намотка от 480 V и импеданс от 5,75 %. Пълният първичен товарен ток е 46 A. Пълният вторичен товарен ток е 1203 A, а при затворена повреда върху вторичните терминали токът достига приблизително 20,9 kA, преди да се вземе под внимание импедансът на кабела. Предпазителят трябва да изключи тази повреда, преди първичният ток, наблюдаван от трансформатора, да пресече кривата C57.109, и същевременно трябва да издържи магнетизиращия връхов ток при следващото включване.

Тези две изисквания действат в противоположни посоки. Това напрежение е цялата задача и именно поради него графикът за предпазители, копиран от предишния проект, представлява риск, а не ускорение.

 

Трите числа зад избора на байонетен предпазител

Повечето северноамерикански наземни трансформаторни станции използват байонетен предпазител от тип NEMA B в отсека за високо напрежение, а номиналните стойности, които повечето електроснабдителни компании държат на склад, варират от 8 A до 200 A. Три числа определят кой предпазител да се използва.

Ток при пълна товарност. Определя се по номиналната мощност в kVA и първичното напрежение, а не по чертежа на заменения агрегат. Гореспоменатите 46 A са типични за 1000 kVA при система с 12,47 kV.

Старт при студен товар. След прекъсване на захранването всички термостати, компресори и двигателни устройства стартират едновременно. Пиковият пусков ток заедно със студения товар може да достигне няколко пъти стойността на тока при пълна товарност за няколко десети от секундата, поради което предпазител, настроен на 1,2 пъти тока при пълна товарност, често предизвиква нежелани изключвания при студено утринно време.

Координация с по-горното ниво. Бързата характеристика на реклоузъра трябва да се активира преди предпазителя при временни повреди, а предпазителят трябва да се активира преди бавната характеристика на реклоузъра при постоянни повреди. Когато двете характеристики се пресичат в една точка на време-токовата диаграма, електроснабдителната компания получава най-неблагоприятния възможен резултат: изгорял предпазител при повреда, която реклоузърът би могъл да отстрани.

На практика повечето стандартни стойности за електрическите мрежи са между 1,5 и 2,5 пъти номиналния ток на предпазителя за байонетен контакт, след което резултатът се проверява спрямо кривата на тока при външен късо съединителен режим. Този диапазон е отправна точка. Устройството, което захранва голям двигател, и устройството, което захранва търговски център, не заслужават еднакъв отговор, и предпазване на трансформатори, монтирани на основа графикът трябва да показва коя допускаема стойност е използвана.

Още един детайл, който не струва нищо: поискайте кривата на предпазителя на същия лист като кривата на повредата на трансформатора. Когато тези две линии са отпечатани заедно, липсата на координация става видима за пет секунди. Когато те са в отделни документи, тя става видима през третата година.

 

Защитата срещу диви животни е спецификационен елемент, а не аксесоар

Трансформаторна защита от диви животни обикновено се третира като отделен елемент, който електрическата мрежа добавя след монтажа на трансформатора на основата. Тя обаче трябва да бъде включена в техническата спецификация, защото най-евтиното място за решаване на този проблем е фабриката.

IEEE 1656 определя как трябва да се изпитват устройствата за защита на дивата природа по отношение на електрическите, механичните и устойчивостта им към износване в разпределителни системи с номинално напрежение до 38 kV, а IEEE 1656-2010 запис е препратката, която трябва да се цитира, когато доставчик твърди, че капакът ще издържи на открито в продължение на десет години. Изпитвателната последователност отговаря на този въпрос. Техническият паспорт не го прави.

Мерките, които действително намаляват броя на прекъсванията:

Изолирани фланцови гнезда и капаци. За единици с 15 kV и 25 kV — капаци, които остават здраво поставени дори при изтегляне на кабел, а не плъзгащият се тип, който се отнася при първата буря.

Преградни дъски между отделенията. Пълна височина, монтирани преди затваряне на резервоара. Животно, което успее да проникне вътре, все още не бива да достигне до тоководещ елемент.

Вентилационни отвори с екраниране. Неръждаема мрежа на всеки ламелен отвор и в основата, с размери, подходящи за пробник с диаметър 12 mm, а не според това, което производителят има на склад.

Запечатан интерфейс на кабелния канал. Отстранимият екран при входа на канала е разликата между затворено пространство и магистрала за змии.

Нито едно от тези не добавя значима стойност в стадия на проектиране. Всички те изискват екип, комутационна заповед и прекъсване на захранването при модернизация.

 

Какви промени има в завода

Ryan Electric произвежда разпределителни трансформатори от 2007 г. на площ от 120 000 м² с повече от 180 комплекта производствено и изпитателно оборудване и 37 патента. От 2023 г. компанията работи като официален съвместен партньор на Eaton — сертификат, който северноамериканските електрически дружества най-често първи изискват. Устройствата са сертифицирани според UL, могат да се произвеждат според изискванията на CSA C22.2 за канадски проекти и се доставят с данни от рутинни изпитания според IEEE C57.12.90 в пакета за фабрично приемане.

За поръчките за пад-маунт инсталации ние включваме пакета за защита от диви животни в основния дизайн, вместо да го цитираме като опция: фурнитура от неръждаема стомана марка 316 за кабинета, бушони с епоксидно покритие, бариерни дъски, монтирани преди затваряне на резервоара, и решетки с проверена защита срещу пробник с диаметър 12 мм. Като производител на трансформатори с наземно монтиране работим според изискванията на UL и CSA, предпочитаме да обсъждаме детайла на решетката на етапа на чертежите, отколкото да обясняваме проникването на змия при пускането в експлоатация.

Фузирането е мястото, където производител на трансформатори с наземно монтиране трябва да зададете най-много въпроси. Искаме проучването на електрическата защита от страна на електроснабдителя или поне кривите на реклоузърите и наличния ток при късо съединение в точката на пад-маунт инсталацията. Една поръчка напусна нашата фабрика с 200 А байонетен патрон за 500 кВА агрегат, защото графикът на предпазителите беше взет от по-голям проект; проблемът беше забелязан при пускането в експлоатация и двуседмичното забавяне струва повече от транспортните разходи за трансформатора.

 

Кратък контролен списък преди одобряване на чертежа

Шест точки — и повечето проблеми с защитата на пад-маунт инсталациите изчезват още преди агрегатът да напусне фабриката.

1. Първичният ток при пълна натовареност се изчислява от номиналната мощност в кВА и номиналното системно напрежение.

2. Предпазителят има номинален ток между 1,5 и 2,5 пъти по-голям от тока при пълна натовареност (FLA) и след това се проверява спрямо кривата IEEE C57.109 при наличния ток на късо съединение.

3. Профилът на тока при студено включване се потвърждава чрез данните за товарно проучване на електроснабдителната компания, особено за фидерите с електрическо отопление или напояващи товари.

4. Бързата и бавната характеристики на реклоузъра се нанасят върху същата време-токова диаграма като предпазителя.

5. Комплектът за защита от диви животни се определя според изпитателния стандарт, а не според описанието. Поискайте изпитателната последователност IEEE 1656 или еквивалентна.

6. Подробностите за бариерата и екрана са показани на чертежа за одобрение, включително интерфейсът с кабелната траншея.

 

 

 

Цената на грешката

Предпазител с неправилна координация не излиза от строя спектакуларно. Той просто прекъсва веригата, екип го заменя и регистърът отбелязва преходно прекъсване. Ако това се случи три пъти на един и същи фидер през една годишна сезона, електроснабдителната компания ще похарчи повече за труд и превключване, отколкото би струвало изследването за координация. трансформаторна защита от диви животни пакетът следва същата аритметика: екранът струва десетки долари, а змията, преминаваща през вторичните терминали, струва седмица загубена услуга плюс заместващо устройство, отнето от заделен слот за производство.

Това е аргументът за уреждане на и двете подробности още на етапа на чертане. Една производител на трансформатори с наземно монтиране може да промени бариерна плоча преди затваряне на резервоара почти без допълнителни разходи. След като устройството вече е монтирано на основата, същата промяна става полева модификация с прикачена прекъсване на услугата.

Ако определяте разпределителни устройства с монтаж на основа за доставка през 2027 г., защитните мерки и мерките срещу животни са достатъчно важни, за да бъдат уточнени още сега. Времето за производство в завода е толкова дълго, че промяна в чертежа след неговото издаване струва толкова, колкото не струваше преди пет години.

 

Следваща стъпка

Изпратете ни еднолинейната схема, кривите на реклоузъра и наличния ток при повреда на основата. Инженерният ни екип ще ви върне график на предпазители и пакет за защита срещу животни, съответстващ на вашите стандарти, обикновено в рамките на три работни дни.

За автора

Тази статия е подготвена от групата по продажби и инженерни решения на Ryan Electric (Руан Електрик), производител на трансформатори, който предлага уреди с наземно монтиране, сухи типове и с маслено потапяне за електроснабдителни компании и EPC-изпълнители в Северна Америка, Близкия изток, Югоизточна Азия и Африка. Групата подкрепя проекти от етапа на техническите спецификации до фабричното приемане и изпитания. Техническите въпроси относно тази статия могат да бъдат отправени към екипа по продажби и инженерни решения чрез ryantransformers.com.