راهنمای انتخاب ترانسفورماتور فرودگاه: تأمین انرژی برای روشنایی باند پرواز، بارهای سالن پرواز و شارژ تجهیزات الکتریکی زمینی

یک اپراتور خدمات زمینی در جنوب شرق آسیا، ۲۴ دستگاه تراکتور بارگیری دیزلی را با واحدهای الکتریکی جایگزین کرد و آنها را به گروه شارژی متصل نمود که از ایستگاه فرعی محل ایستادن هواپیما تغذیه می‌شد. یک فصل بعد، ترانسفورماتور ۱۰۰۰ کیلوولت‌آمپری فرودگاهی در آن ایستگاه فرعی در شب گرم‌تر از زمان اوج صبحگاهی عمل می‌کرد، در حالی که ایستگاه مرکزی تقریباً بدون بار بود. هیچ قطعه‌ای خراب نشده بود. طیف جریان شارژر هرگز در مشخصات فنی ذکر نشده بود.

این الگو در اکثر پرسش‌های مربوط به الکتریکی‌سازی که ما ارائه می‌دهیم، دیده می‌شود. یک فرودگاهی یک بار با یک وظیفه نیست. این درون سه سیستم الکتریکی متفاوت قرار دارد که رفتارشان کاملاً متفاوت است: شبکه روشنایی فرودگاه که بر پایه مدارهای سری ساخته شده، ترمینالی پر از خنک‌کننده‌ها، نوارهای نقاله و سیستم‌های امنیتی، و پلکان فرودگاهی (آپرون)‌ای شلوغ از تجهیزات مبتنی بر باتری که باید در بازه زمانی نوبت‌گیری (ترن‌اراوند) شانشارژ شوند.

 

 

 

سه خانواده بار، سه پاسخ متفاوت برای ترانسفورماتور فرودگاهی

از فرودگاه شروع کنید، جایی که روش‌های عملیاتی فرودگاه با کارهای صنعتی معمولی متفاوت است. سازمان هوانوردی فدرال آمریکا (FAA) مجموعه مرجع عمومی خود را در صفحه استانداردهای طراحی و مهندسی فرودگاه نگه می‌دارد صفحه استانداردهای طراحی و مهندسی فرودگاه و بخش عمده‌ای از آن به روشنایی اختصاص دارد: باندهای پرواز، مسیرهای تاکسی، تابلوهای راهنمایی، فانوس‌های هدایتی و تجهیزات کنترلی پشت سر آن‌ها، همه در مدارهای سری که توسط تنظیم‌کننده‌های جریان ثابت تغذیه می‌شوند.

تغییر دوم تجاری است. اتحادیه بین‌المللی حمل‌ونقل هوایی (IATA) تخمین می‌زند که تجهیزات زمینی الکتریکی (GSE) در هر نوبت‌گیری ۳۵ تا ۵۲ درصد کمتر CO۲ و ۵٫۵ تا ۸٫۳ دسی‌بل کمتر صدا نسبت به تجهیزات دیزلی تولید می‌کنند و صفحه‌ای تحت عنوان «برنامه تجهیزات زمینی الکتریکی» منتشر کرده است. صفحه برنامه تجهیزات زمینی الکتریکی برای اپراتورهایی که قصد انتقال را دارند. برنامه‌های آب‌وهوایی فرودگاه‌ها به مکانیزم اجرایی تبدیل شده‌اند: اعتبارسنجی کربن فرودگاهی بیش از ۶۵۰ فرودگاه گواهی‌شده را فهرست می‌کند و سطوح بالاتر آن، اقدام مستندشده توسط ذینفعان ثالث — از جمله ارائه‌دهندگان خدمات زمینی — را الزامی می‌دانند.

خانوادهٔ سوم، خود ترمینال است: سیستم‌های سرمایشی و هوا، سیستم‌های حمل و نقل اموال، تجهیزات بازرسی امنیتی، آسانسورها، پل‌های هوایی و اتاق‌های فناوری اطلاعات و مخابرات که بقیهٔ سیستم‌ها به آن‌ها وابسته‌اند. اگر هر سه دسته را در یک جدول قرار دهید، دلیل شکست مکرر یک مشخصات واحد در محل اجرا به‌راحتی آشکار می‌شود.

خانوادهٔ بار	معیار تعیین رتبه‌بندی	موردی که معمولاً نادیده گرفته می‌شود
روشنایی میدان پرواز (مدارهای سری تغذیه‌شده توسط رگولاتور)	وظیفهٔ رگولاتور در هر مرحلهٔ کاهش شدت نور، علاوه بر تمرکز تک‌فاز	محدودیت هارمونیک در سراسر محدودهٔ تنظیم شدت نور، تهویهٔ سیلو، محدودیت صوتی
سیستم‌های ترمینال و بار	هم‌زمانی سیستم‌های خنک‌کننده، نوار نقاله و فناوری اطلاعات با افزونگی N+1	افزایش دمای پیچش در اتاق محدود و هماهنگی خطای منبع ژنراتور
شارژ در فضای آپرون و تجهیزات زمینی هواپیما (GSE)	تقاضای هم‌زمان شارژر پس از مدیریت بار	طیف جریان شارژر، طرح مدیریت بار و حاشیه اعوجاج

 

روشنایی فرودگاه: چرا ترانسفورماتور تغذیه نیازمند تحلیل جداگانه‌ای است

روشنایی باند فرود و مسیر غیرپروازی بار گروهی محسوب نمی‌شود. هر قطعه یک حلقهٔ سری است که توسط یک تنظیم‌کنندهٔ جریان ثابت با جریان اسمی ۶٫۶ آمپر تأمین می‌شود؛ در برخی کاربردهای با شدت بالا از مدارهای ۲۰ آمپری استفاده می‌شود. هر چراغ پشت یک ترانسفورماتور جداگانهٔ سری به سری قرار دارد، بنابراین یک مدار ممکن است شامل صدها ترانسفورماتور کوچک باشد نه یک ترانسفورماتور بزرگ واحد. سازمان هوانوردی فدرال آمریکا (FAA) ترانسفورماتورهای جداکننده را در سند AC 150/5345-47 و تنظیم‌کننده‌ها را در سند AC 150/5345-10 پوشش داده است.

هیچ‌کدام از آن قطعات سخت‌افزاری مسئلهٔ ترانسفورماتور نیست. مسئلهٔ ترانسفورماتور این است که رگولاتور از سمت اولیه چگونه دیده می‌شود، و سه ویژگی از آن در مشخصات باید ذکر شود.

• تغییر روشنایی، شکل موج را تغییر می‌دهد، نه فقط دامنهٔ آن. رگولاتورهای کنترل‌شده با فاز، جریان اولیه‌ای نامتعادل تولید می‌کنند که محتوای هارمونیک آن در خروجی پایین بدترین حالت را دارد؛ بنابراین واحدی که تنها بر اساس داده‌های روشنایی کامل مشخص شده باشد، برای ساعاتی که در سطح ده درصد کار می‌کند، ناکافی مشخص شده است.
• هر رگولاتور یک فاز است. یک رگولاتور با توان ده‌ها کیلووات روی یک فاز قرار می‌گیرد؛ بنابراین ترانسفورماتوری که چندین رگولاتور را تغذیه می‌کند ممکن است باری به‌شدت نامتعادل را تحمل کند، و گرمایش ناشی از مؤلفهٔ منفی ترتیب در دماسنج روغن بالایی قابل مشاهده نخواهد بود.
• رگولاتور در حال پیگیری یک مرجع است. تنظیم ولتاژ از سمت اولیه مستقیماً بر این میزان که رگولاتور چقدر دقیق نقطهٔ تنظیم‌شده‌اش را حفظ می‌کند تأثیر می‌گذارد؛ به همین دلیل یک اتاق نورپردازی معمولاً شایستهٔ یک تغذیهٔ اختصاصی است نه اینکه از یک واحد ترکیبی با بارهای متنوع انشعاب گرفته شود.

گام تغییر روشنایی که در بیشتر مشخصات فراموش شده است

درخواست داده‌های هارمونیک جریان ورودی تنظیم‌کننده را در حداقل، میانی و حداکثر خروجی ارائه دهید؛ سپس ضریب K یا مجوز تلفات هارمونیک مستندشده را بر اساس بدترین حالت از این سه مقدار مشخص کنید. ترانسفورماتورهای زیرزمینی معمولاً در اتاق‌های کوچک با جریان هوای محدود قرار می‌گیرند؛ بنابراین طراحی با افزایش دمای متوسط پیچ‌ها به میزان ۵۵ درجه سانتی‌گراد همراه با برنامه تهویه معمولاً ارزان‌تر از انتخاب ترانسفورماتور با اندازه‌ی بزرگ‌تر است.

صدای تولیدشده نیز محدودیت دیگری است که در پروژه‌های فرودگاهی اغلب باعث مشکل می‌شود. در مواردی که اتاق ترانسفورماتور با ساختمان ترمینال، ساختمان عملیاتی یا برج کنترل دیوار مشترک دارد، حد مجاز سطح صدا باید در سفارش اولیه تعیین شود و نه پس از راه‌اندازی و اجرای نهایی. طراحی کم‌صدا در مرحله ارائه پیش‌فاکتور تعیین می‌شود و امکان اعمال آن به‌صورت پس‌انداز (Retrofit) وجود ندارد.

 

 

 

تعیین ظرفیت محوطه پارکینگ برای شارژ تجهیزات زمینی الکتریکی

تجهیزات زمینی پویاترین بخش بار مصرفی فرودگاه هستند. تراکتورهای بارگیری م Suitcase و لودرهای نواری معمولاً از واحدهای AC با توان ۲۰ تا ۴۳ کیلووات شارژ می‌شوند، در حالی که تراکتورهای هل‌دهنده و تجهیزات سنگین‌تر تجهیزات زمینی الکتریکی به سوی شارژرهای جریان مستقیم با توان ۶۰ کیلووات و بیشتر حرکت کنید. عددی که اندازه‌گیری ترانسفورماتور را تعیین می‌کند، مجموع توان نامی شارژرها نیست؛ بلکه بار همزمان پس از مدیریت بار است.

فرض کنید یک ایستگاه با ۱۲ شارژر جریان مستقیم، هرکدام با توان نامی ۶۰ کیلووات داریم؛ بنابراین توان متصل شده ۷۲۰ کیلووات است. با طرحی برای مدیریت بار که حداکثر توان گروه را در ۴۰۰ کیلووات محدود می‌کند، محاسبه به این صورت است: ۴۰۰ کیلووات تقسیم بر ضریب توان ۰٫۹۲ تقریباً برابر با ۴۳۵ کیلوولت‌آمپر است، به علاوه ۲۵ درصد افزایش برای اعوجاج ورودی شارژرها و کارایی پایین در بارهای جزئی، که در نهایت به حدود ۵۴۵ کیلوولت‌آمپر می‌رسد. یک ترانسفورماتور ۶۳۰ کیلوولت‌آمپری این نیاز را پوشش می‌دهد. اما اگر ترانسفورماتور بر اساس توان نامی متصل شده اندازه‌گیری شود، برای همین ایستگاه ترانسفورماتوری با ظرفیت ۱۰۰۰ کیلوولت‌آمپر پیشنهاد می‌شود: تقریباً دو برابر مقدار مس، هسته و تلفات بدون بار — در حالی که کنترل‌کننده شارژ از پیش این اوج مصرف را جلوگیری می‌کند. ترانسفورماتور توزیع نهایی ، کنترل‌کننده شارژ و الگوی شیفت فرودگاه باید به‌صورت همزمان مشخص شوند، زیرا مدیریت بار تنها زمانی مؤثر است که برنامه‌ریزی شارژ با نحوه عملکرد پهلوی فرودگاه هماهنگ باشد.

پایانه‌های شارژر بارهای غیرخطی هستند. یک پایانهٔ شش‌پالسی بدون فیلتر، طیف جریانی را می‌کشد که عمدتاً شامل هارمونیک‌های پنجم و هفتم است؛ این هارمونیک‌ها سیم‌پیچ‌ها و فولاد مخزن را گرم می‌کنند به‌گونه‌ای که مدل ۶۰ هرتزی نمی‌تواند آن را پیش‌بینی کند. محاسبهٔ عدد K-factor همان روشی است که برای هر بار سنگین موتوری نیز به کار می‌رود: عدد K مجموع مربع جریان هارمونیک به‌صورت واحد نسبی ضرب‌در مربع مرتبهٔ آن هارمونیک است؛ بنابراین یک هارمونیک پنجم با دامنهٔ ۲۵ درصد، به‌تنهایی ۰٫۲۵² × ۵² = ۶٫۲۵ واحد نسبی از تلفات گردابی ایجاد می‌کند. یک پایانهٔ فعال (active front end) عمدتاً از این مشکل جلوگیری می‌کند؛ به همین دلیل از شما صفحهٔ اطلاعات فنی (datasheet) شارژر را درخواست می‌کنیم نه صفحهٔ نام‌بر (nameplate).

یک جزئیات از پوشش (apron) تعیین‌کنندهٔ محفظه است نه ظرفیت کیلوولت‌آمپر. نقاط شارژ معمولاً کیوسک‌های بیرونی یا واحدهای روی پایه (pad-mounted) هستند و در منطقهٔ خلیج فارس یا ساحل، این یعنی محیط طراحی شده برای دمای ۵۰ درجهٔ سانتی‌گراد، گرمای تابیده از بتن و گرد و غباری که توسط باد به داخل می‌آید. ترانسفورماتورهایی که برای مکان‌های گرم و گردوجوش طراحی شده‌اند از قوانین متفاوتی نسبت به یک واحد در اتاق الکتریکی با شرایط کنترل‌شده پیروی می‌کند.

 

ایستگاه‌های پایانی ترانسفورماتور: گواهینامه، بازدهی و مهلت سال ۲۰۲۹

اتاق‌های الکتریکی پایانی معمولاً به‌صورت ایستگاه‌های ترانسفورماتور دوطرفه کار می‌کنند، با دو منبع تغذیه و اتصال شین (باستای) و با قابلیت اطمینان N+1 یا ۲N برای تابلوهای غربالگری، فناوری اطلاعات و مخابرات. واحدهای داخلی معمولاً از نوع خشک رزینی هستند که نیاز به حفاظت از روغن، ساختار جمع‌آوری روغن و جداکننده‌های آتش را از طراحی حذف می‌کنند.

برای پروژه‌های آمریکای شمالی، پرسش دربارهٔ بازدهی اکنون تاریخ مشخصی دارد. وزارت انرژی ایالات متحدهٔ آمریکا برنامهٔ استانداردهای ترانسفورماتورهای توزیع طبقه‌بندی دقیق کلاس محصول را تعیین می‌کند: ولتاژ ورودی ۳۴٫۵ کیلوولت یا کمتر، ولتاژ خروجی ۶۰۰ ولت یا کمتر، فرکانس کار ۶۰ هرتز، و ظرفیت ۱۰ تا ۲۵۰۰ کیلوولت‌آمپر برای واحدهای غوطه‌ور در روغن و ۱۵ تا ۲۵۰۰ کیلوولت‌آمپر برای واحدهای خشک. استانداردهای اصلاح‌شدهٔ آن برای واحدهایی اعمال می‌شوند که از تاریخ ۲۳ آوریل ۲۰۲۹ یا پس از آن ساخته شده‌اند؛ بنابراین، یک مشخصات فنی که در سال ۲۰۲۶ تدوین شده و از مقادیر تلفات قدیمی استفاده کرده است، باید پیش از تحویل در سال ۲۰۲۹ مجدداً نقل‌قول‌گیری شود.

اساس کلی الزامات برای واحدهای غوطه‌ور در روغن IEEE C57.12.00-2021 که برای ترانسفورماتورهایی با ولتاژ بالاترین سیم‌پیچ ۶۰۱ ولت و بیشتر اعمال می‌شود و همچنین به‌طور مفید مشخص می‌کند که چه مواردی را شامل نمی‌شود: ترانسفورماتورهای اندازه‌گیری، یکسوکننده، کوره قوسی، تخصصی، اتصال به زمین، موبایل و معدن خارج از حیطه آن قرار دارند. علامت تأیید و استاندارد طراحی، دو مدرک مجزا هستند که مرجع صدور مجوز از آنها درخواست می‌کند.

یک جزئیات اتصال که به‌طور مکرر باعث افزایش هزینه‌های پروژه‌ها می‌شود، تولید پشتیبان برق است. یک ترانسفورماتور توزیع نهایی سیستم هماهنگ‌شده با منبع برق شهری، رفتار متفاوتی نشان می‌دهد وقتی بار توسط ژنراتور تأمین می‌شود، زیرا جریان اتصال کوتاه قابل‌دسترس بسیار کمتر است. تنظیمات حفاظتی و توانایی تحمل اتصال کوتاه عبوری باید در برابر منبع ضعیف‌تر بازبینی شوند.

 

مواردی که باید در درخواست پیشنهاد قیمت (RFQ) گنجانده شوند

این‌ها مواردی هستند که مهندسان ما ابتدا در بسته‌های مربوط به فرودگاه بررسی می‌کنند و بر اساس خانواده بار مرتب‌سازی شده‌اند. بیشتر تأخیرها به دلیل ارسال یکی از این موارد پس از ثبت سفارش رخ می‌دهد.

آیتم	تغذیه روشنایی میدان پرواز	تغذیه شارژ صفحه پارکینگ	دستگاه پایانه
پایه محاسبه ظرفیت	برنامه رگولاتور همراه با داده‌های هارمونیک	توان گروه شارژرهای مدیریت‌شده (کیلووات)	تقاضای همزمان به علاوه N+1
اجازه هارمونیک	مستند‌شده، در هر مرحله از کاهش روشنایی	عامل K یا کاهش ظرفیت، از برگه اطلاعات فنی شارژر	طیف خنک‌کننده و درایو نوار نقاله
طبقه افزایش دمای پیچش	۵۵ درجه سانتی‌گراد برای نصب در محفظه	۶۵ درجه سانتی‌گراد، روی پد بیرونی در سایه	۵۵ درجه سانتی‌گراد در اتاق محدود
سطح صدا	کم‌صدا در صورت نزدیکی به ترمینال یا برج	استاندارد	سفارش کم‌صدا
گواهینامه	UL/ cULus یا CSA به علاوه نشان ملی	همینطور	همان، به علاوه بیانیهٔ بازدهی سال ۲۰۲۹
شواهد آزمایشی	نسبت، تلفات، امپدانس، سطح صوت	به علاوه محاسبهٔ تلفات هارمونیک	به علاوه امضای فرکانسی SFRA پیش از حمل و نقل

 

روش ساخت و آزمایش واحدها برای کار در فرودگاه‌ها

رایان الکتریک از سال ۲۰۰۷ میلادی ترانسفورماتورها را در کارخانه‌ای به مساحت ۱۲۰۰۰۰ مترمربع در جیانگسو تولید کرده است؛ این کارخانه دارای بیش از ۱۸۰ دستگاه تجهیزات تولیدی و آزمایشی و ۳۷ اختراع ثبت‌شده است و محصولات آن دارای گواهی‌های UL، CSA، IEEE، DEKRA، CNAS و CE می‌باشند. واحدهای مورد استفاده در فرودگاه‌ها از دو سوی محل نصب تأمین می‌شوند: واحدهای خشک‌نوع رزینی ریخته‌گری‌شده و VPI برای اتاق‌های ترمینال و اتاق‌های زیرزمینی، و واحدهای غوطه‌ور در مایع یا نصب‌شده روی پایه برای ایستگاه‌های توزیع روی پروازگاه.

اولین سندی که مهندسان کاربردی ما درخواست می‌کنند، برنامهٔ ترانسفورماتور نیست؛ بلکه داده‌های هارمونیک رگولاتور و تنظیمات مدیریت بار کنترل‌کنندهٔ شارژر است، زیرا این دو سند قبل از هر بحثی دربارهٔ قیمت، ظرفیت kVA و میزان تحمل اعوجاج را تعیین می‌کنند. یک واحد فرودگاهی با موارد زیر ارسال می‌شود:

• آزمون‌های دوره‌ای — نسبت، قطبیت، مقاومت پیچش، تلفات بدون بار، تلفات بار، امپدانس، ولتاژ اعمال‌شده و القایی، برای هر واحد.
• شواهد آزمون نوع — افزایش دما، ضربه رعد و برق و تحمل اتصال کوتاه که به طراحی تأمین‌شده مرتبط است.
• محاسبه تلفات هارمونیک — در مواردی که مشخصات شامل مجوز اعوجاج باشد، بررسی طراحی ثبت می‌شود نه اینکه فرض شود.
• اندازه‌گیری سطح صوت — در مواردی که حد دسی‌بل در سفارش ذکر شده باشد، آزمون در حجرهٔ خودمان انجام می‌شود نه اینکه از کاتالوگ نقل شود.
• اثر انگشت SFRA قبل از حمل و نقل — تا آسیب ناشی از حمل و نقل با مقایسه در محل شناسایی شود نه اینکه مورد بحث قرار گیرد.
• عکاسی از پلاک نام و ارجاع به پروندهٔ گواهی — برق‌کار راه‌اندازی، پلاک نامی را قبل از روشن‌کردن عکس می‌گیرد و بازرس همان داده‌ها را می‌خواند.

بسته‌بندی به اندازهٔ آزمایش توجه می‌شود. یک پست فرعی اپرون معمولاً فاصلهٔ جاده‌ای یا ریلی از بندر دارد؛ بنابراین ترانسفورماتورهای با توان بالاتر در حالت مهر و موم‌شده حمل می‌شوند، عایق‌کننده‌ها (بوشینگ‌ها) در صورت لزوم در جعبه‌های جداگانه بسته‌بندی می‌شوند و یک دستگاه ثبت‌کننده ضربه همراه واحد حمل می‌شود.

 

سه زمان‌بندی را پیش از ارسال سفارش ارسال کنید

سه سند، یک پرسش فرودگاهی را به مشخصاتی قابل نقل‌قول تبدیل می‌کنند: زمان‌بندی تنظیم‌کنندهٔ نورپردازی فرودگاه با داده‌های جریان ورودی در هر مرحلهٔ کاهش شدت نور؛ فهرست شارژرهای اپرون با طرح مدیریت بار و برگه‌های اطلاعات فنی شارژرها؛ و نقشهٔ تک‌خطی ترمینال با الزامات پشتیبانی، شرایط محیطی محل نصب و استاندارد گواهی‌دهی مورد نیاز برای بازار مقصد. تاریخی را که از آن به عقب محاسبه می‌کنید نیز اضافه کنید، زیرا زمان روشن‌کردن پست فرعی توسط تحویل نهایی ترمینال تعیین می‌شود.

آن زمان‌بندی‌ها را ارسال کنید تیم مهندسی کاربردی ما و ما نمرات، رده‌بندی‌ها، مجازات‌های هارمونیک و تاریخ تحویل را بر اساس اعداد خودتان ارائه خواهیم داد. همچنین می‌توانید با تیم در آدرس [email protected] یا شمارهٔ +86-15371760308 تماس بگیرید.

هزینهٔ حذف داده‌های هارمونیک از یک فرودگاهی درخواست ناپدید نمی‌شود. این هزینه دو سال بعد ظاهر می‌شود، زمانی که یک دستگاه در سه بامداد در یک فضای خالی تقریباً داغ می‌شود.

درباره نویسنده: این راهنما توسط تیم مهندسی کاربردی شرکت جیانگسو رایان الکتریک محدوده (ترانسفورماتورهای رایان) تهیه شده است که از سال ۲۰۰۷ ترانسفورماتورهای غوطه‌ور در روغن و ترانسفورماتورهای خشک را برای پروژه‌های شبکه‌های برق، مراکز داده، صنعت و زیرساخت‌های حمل‌ونقل طراحی و تولید کرده است. سؤالات خاص پروژه‌ها دربارهٔ تغذیه‌های روشنایی باند فرود، ایستگاه‌های شارژ و گواهینامه‌های بازارهای آمریکای شمالی و IEC به‌طور مستقیم توسط تیم مهندسی در آدرس [email protected] پاسخ داده می‌شوند.