Mobiilimuuntajatasot selitetty: Nimellisarvot, kuljetusrajoitukset ja myrskyjen varalle suunniteltu toiminta

Mobiilimuuntajatasot selitetty: Nimellisarvot, kuljetusrajoitukset ja myrskyjen varalle suunniteltu toiminta

 

Myrskyaalto 138 kV:n alueella. Siirto­muuntaja, jonka toimitusaika on neljätoista kuukautta. Kaupunki, joka käyttää diesel­generaattoreita sähkön tuottamiseen. Kun nämä kolme asiaa tapahtuvat samalla viikolla, sähköverkkoyhtiöiden suunnittelijat lopettavat suuremman muuntajan hankinnan ja alkavat kysyä vaikeampaa kysymystä: mitä voimme tuoda paikalle ja ottaa käyttöön? Tämä tehtävä kuuluu liikuteltava muuntamo-muuntaja , ja rajoitukset, jotka määrittävät sen toimivuuden, liittyvät hyvin vähän nimikilven numeroiden määrittämiin arvoihin.

Useimmat näistä rajoituksista sijaitsevat siellä, missä sähköinsinöörit eivät yleensä etsi niitä: moottoritietä pitkin.

 

 

 

Mitä liikuteltava ala­asemamuuntaja todellisuudessa on

 

IEEE Power & Energy Societyn tekninen esitys aiheesta kuvaa laitetta niin kuin kenttätyöryhmät tekevät – ala­asema pyörillä. Yksi perävaunu sisältää muuntajan sekä sen jäähdytyslaitteet, korkean ja alhaisen jännitteen piirinsuojauksen, mittauslaitteet, suojausrelait, AC- ja DC-apujännitelähteet sekä ylijännitesuojauksen, kaikki valmiiksi kytketty ja testattu yhdistettäväksi.

On olemassa kaksi konfiguraatiota, ja ostajat sekoittavat niitä jatkuvasti. Täydellinen liikuteltava muuntamo-muuntaja paketti pitää korkeajännitekytkennän samalla perävaunulla. Pelkkä liikuteltava muuntaja kuljettaa vain muuntajan, kun taas korkeajännitevarusteet sijaitsevat toisella perävaunulla – tämä on yleisin vaihtoehto, kun MVA-luokituksen tulee pysyä korkeana, mutta tie-olosuhteet eivät salli lisävarusteiden kuljettamista. Toinen vaihtoehto lisää kapasiteettia, mutta sen hintana on toinen vetokaluston käyttö ja pidempi asennusaika.

Riippumatta konfiguraatiosta sama viisi kokoonpanoa esiintyy: korkeajänniteosio, muuntaja ja sen jäähdytys, alhaisen jännitteen osio, ohjaus- ja suojakotelo sekä apuverkkovirtalähteellä varustettu ohjaus- ja suojakotelo sekä neljän edellisen osan ympärille suunniteltu perävaunu.

 

Mobiiliyksikön suurinta rajoitusta määrittää paino, ei MVA

 

Tässä on osa, joka useimmat ostajat ohittavat. Liikuteltavat alaasemat on yleensä luokiteltu 60 MVA:ksi tai vähemmän – ei eristysrajoitusten vuoksi, vaan tietä rajoittavien sääntöjen vuoksi. IEEE PES -materiaali kertoo suoraan syyt: MVA- ja jänniteyhdistelmät rajoittuvat kuljetuspainoon ja -mittoihin.

Yhdysvalloissa liittovaltion laki asettaa yksittäiselle akselille enimmäispainorajan 20 000 lb, kaksiaxeliselle akselille 34 000 lb ja kokonaismassalle 80 000 lb valtatieverkossa, ja sillan kaava voi pienentää näitä arvoja entisestään akselivälien mukaan. Säännöt julkaistaan FHWA:n sillan kaavan painosivulla . Nyt aseta 138 kV:n voimamuuntaja perävaunulle ja yritä pysyä tässä paino- ja mittojen sallimassa rajassa. Muuntaja on yksikön suurin, raskain ja kallein komponentti, mikä on syy siihen, että tällaisen luokan perävaunulla kuljetettava muuntaja suunnitellaan ensin painorajoituksen mukaan eikä käämityspiirroksen perusteella.

Korkeus ja leveys ovat myös rajoittavia tekijöitä. Standardinmukainen liikuteltava yksikkö on rakennettu noin 2,59 metriä leveäksi ja 4,11 metriä korkeaksi. Jos nämä mitat ylittyvät, yksikkö siirtyy ylikoolta ja ylipainoiselta luokiteltavien ajoneuvojen alueelle – reittitutkimukset, ohjausajoneuvot ja rajoitetut kuljetusaikavälit. Tämä on juuri se työpaperityö, jota sähköverkkoyhtiö yrittää välttää hätätilanteen sähköntoimitus .

 

Parametri	Perinteinen muuntamo-muuntaja	Liikuteltava muuntamo-muuntaja
Teollisuusalue	833 kVA yksivaiheinen ja suurempi	Yleensä enintään 60 MVA, kuljetusrajoitettu
Rajoittava tekijä	Eristys, lämpötila ja oikosulkuvirta	Akselikuormitus, kokonaismassaa ja tietä rajoittava tila
Impedanssiprosentti	ANSI/IEEE:n standardiarvot	Tyypillisesti noin 2-kertainen standardiarvo
Jäähdytys	ONAN tai ONAF, staattinen	ODAF, pumput ja tuuletin käytössä yksikön kanssa
Käämityksen lämpötilan nousu	55 °C tai 65 °C tyypillisesti	95 °C hybridinomex-eristystä käyttäen painon vähentämiseksi
Kummipohjat	Standardikorkeus, ilma tai öljy	Alapuolella kiinnitetty; polymeeri, kun paino on tärkeää
Tappiot ja melu	Arvioitu ja optimoitu	Häviöitä ei yleensä arvioida; NEMA:n standardimukainen ääni
Korkeajännitekytkentä	Kiinteä piharakennelma	Sama perävaunu tai toinen perävaunu korkealla MVA-arvolla

 

 

Viisi teknistä valintaa, jotka määrittävät, toimiiko laite

 

Useimmat ostajat viittaavat nestemäisesti jäähdytettyihin voimamuuntajiin käyttäen IEEE C57.12.10 -standardia, joka sulkee erityisesti matkamuuntajat pois soveltamisalastaan, koska IEEE-standardien verkkosivu tämä ilmoitetaan. Matkamuuntajan spesifikaatio ei siis voi periä kiinteän muuntamo-ohjelman suunnitteluoletuksia. Viisi päätöstä sisältää suurimman osan riskeistä.

• Impedanssi. Mobiiliyksiköt tyypillisesti toimivat noin kaksinkertaisella ANSI:n standardin prosenttimaisella impedanssilla samalla nimellisarvolla, mikä vaikuttaa jännitteen säätöön ja kuorman jakoon, jos yksikkö kytketään rinnakkain olemassa olevan muuntajan kanssa.
• Höyryttäminen. ODAF, jossa pumput ja tuuletimet ovat päällä aina kun muuntaja on käytössä. Ilman jäähdyttimiä yksikkö ei voi ottaa lainkaan kuormaa. Toimintavarmuus on suunniteltu sisään: yhden pumpun ollessa pois käytöstä hyvin rakennettu jäähdytysryhmä kestää edelleen noin 70 % nimelliskuormasta rajattoman ajan.
• Lämpötilan nousu. 95 °C:n käämityksen lämpötilan nousu parannetulla hybridinomex-eristysjärjestelmällä pitää painon ja koon alhaalla ilman, että odotettua käyttöikää menetetään.
• Eristystaso. Korkeajännite-BIL:n pienentäminen on yksi tehokkaimmista painonsäästöistä. Alhajännite-BIL pidetään normaalisti täydellä tasolla – jopa 25 kV ja 150 kV BIL.
• Jännitteen säätö. Alhaisen jännitteen sivun kuormitustasojen säätö (LV-side load tap changing), yleensä ±10 % ja ±16 askelella. Useita alhaisen jännitteen arvoja näyttää joustavalta paperilla, kunnes kuormitustasojen säädön (LTC) toteuttamiseen tarvitaan sarjakytketty muuntaja – ja tuo sarjakytketty muuntaja lisää suoraan painoa ja kokoa perävaunulle.

Kuvio toistuu. Jokainen valinta, joka lisää sähköistä joustavuutta, lisää kilogrammoja, ja kilogrammat ovat ainoa budjetti, jolla on lakisääteinen yläraja. Suunnittelut, jotka jättävät tämän huomiotta, päätyvät kahden perävaunun projekteihin, riippumatta siitä, onko ostaja siihen varautunut vai ei. Sama fysiikka on dokumentoitu IEEE PES:n mobiiliala-aseman esityksessä , jossa käydään läpi todellisia 40 MVA:n ja 45 MVA:n yksiköitä sekä niiden taustalla olevia painotaseita.

 

Missä mobiiliyksikkö tuottaa itsensä

 

Myrskyjen ja tulvien torjunta – hätätilanteen sähköntoimitus käyttötapaus, joka myy käsitteen sisäisesti – hyödyntää suurimman osan hyötyyritysten hankintadokumenteissa käytettyä kieltä. Suunniteltu työ on hiljaisempi tuotto: yksikkö, joka ohittaa muuntajan huoltosuunnitelman aikana, pitää asiakkaat energisoituna työn aikana, mikä poistaa poliittisen kustannuksen suunnitellusta katkosta.

• Muuntajan ohitus suunnitellun huollon, tarkastuksen tai testauksen aikana
• Hätäkorvaus muuntajan tai kytkinlaitteiston vian sattuessa
• Väliaikainen kapasiteetti, kun pysyvä alaasema suunnitellaan ja rakennetaan
• Ylikapasiteettipalvelu kausittaisten huippukuormien tai tehtaan käynnistyksen aikana
• Ensisijainen sähköntuotto eristetyille alueille ja kaukaisille rakennuspaikoille
• Varavarmuus maanjäristysten, tulvien tai konfliktien riskin uhkaessa kiinteää infrastruktuuria
• Korkeajännitevoimansiirtojohtojen jäiden poisto erinomaisen kylmässä ilmastossa

Kaupallinen logiikka ei ole monimutkainen. A liikuteltava muuntamo-muuntaja joka seisoo pysäköitynä yhdentoista kuukauden ajan ja palauttaa palvelun yhdessä päivässä, on jo maksanut itsensä, koska vaihtoehtona on uudelleenrakennettava alaasema, jonka toteuttaminen kestää vuosia.

 

Kenttätiedon yksityiskohta, jonka useimmat ostajat oppivat liian myöhään

 

Hyötyyritys Golfin rannikolla pyysi meitä tarjoamaan 138 kV:n laitteen yhdellä perävaunulla. Määrittely oli kolmekymmentä sivua pitkä ja mainitsi moottoritietä vain kerran. Suunnittelutiimin ensimmäinen tehtävä ei ollut valita ydintä – se oli laskea kuljetuskuorma. Painon jakautuminen määrittää, missä muuntaja sijaitsee alustalla, ja tämä päätös rajoittaa kaikkia seuraavia piirroksia.

Keskustelu järjesti projektin uudelleen. Akselien lukumäärä ja akseliväli merkittiin piirrokseen ennen käämiä. Perävaunun suunnitteluun sisällytettiin ohjattavat akselit, ilmakorkeussäätöinen jousitus ja hydraulinen tasaus sekä kiinnityspalat, jotta laite pysyy paikoillaan, kun veturi irrotetaan. Asiakkaan veturi tuli osaksi meidän toimialaamme myös, koska perävaunu ja veturi yhdessä täytyy täyttää ne moottoritietä koskevat säädökset, jotka ovat voimassa niissä osavaltioissa ja piirikunnissa, joissa laitetta käytetään.

Kolme kysymystä avautuu nyt jokaisessa mobiililaskutuksemme alussa. Mikä on yksikön ensisijainen jännite ja MVA? Millä osavaltioissa ja reiteillä yksikkö liikkuu, ja kenen omistuksessa veturi on? Ja kuinka monta alajännitettä sivustolla todella tarvitaan – sillä jokainen lisäyksikkö voi vaatia sarjamuuntajan asentamista alustalle?

 

 

 

Ryan Electricin lähestymistapa mobiiliprojekteihin

 

Ryan Electric on valmistanut muuntajia vuodesta 2007 lähtien ja toiminut virallisena Eatonin yhteistyökumppanina vuodesta 2023 lähtien. Tehtaassa on 120 000 neliömetriä tuotantotilaa, yli 180 tuotanto- ja testilaitetta sekä 37 patenttia, ja valmistamme sekä nestemäisesti jäähdytettyjä että kuivatyypin muuntajia. Sama painopohjainen logiikka näkyy myös Pohjois-Amerikan tuotantolinjassamme, jossa muutamat sadat kilogrammat ratkaisevat sen, lähetetäänkö suunnittelu standardimuodossa vai tarvitaanko paikalla nosturin käyttöä. pad-asetettu muuntokas sertifiointikattavuus käsittää UL-, CSA-, IEEE-, DEKRA-, CNAS- ja CE-merkinnät, ja jokainen yksikkö toimitetaan perustestituloksilla – muuntosuhde, käämien vastus, impedanssi, tyhjäkäyntihäviö, kuormitushäviö ja eristystestit.

Liikkuvassa työssä insinöörimme aloittavat kuljetuskuoren käsittelystä ja siirtyvät sisäänpäin: ajoneuvon paino, akseliväli, tietä koskevat rajoitukset ja sitten sähköiset arvot. Jos reittisi ei salli yksittäistä perävaunua, ilmoitamme siitä mieluummin ennen kuin annamme arvon, jota et lainkaan saa kuljettaa. A perävaunulla kuljetettava muuntaja ei ole standardiyksikköä, joka asetetaan tasalaatikolle; perävaunu ja muuntaja on suunniteltu yhdessä jo ensimmäisestä luonnoksesta lähtien. Saman tarkkuuden noudatamme myös pad-asetettu muuntokas tietyn kotelointitason, vapaan tilan ja kaivossuojan vaatimusten mukaan rakennetussa muuntajassa.

 

Suunnittelu ennen seuraavaa myrskykaudetta

 

Liikkuvia yksiköitä tilataan hyödyntävät energiayhtiöt, jotka ovat jo kokeneet huonon viikon, ja toimitusaika ei suosi ketään, joka odottaa myrskyn saapumista ennen tilausta. Jos arvioit yksikköä, lähetä meille ensisijaiset ja toissijaiset jännitteet, kuljetettava MVA-arvo, alapuolen kytkentä ja osavaltiot, joihin yksikkö kuljetetaan. Palautamme sinulle painorajoituksen, perävaunujärjestelyn ja testausasiakirjat, jotka voit antaa omille siirtoverkkosuunnittelijoillesi. Meidän tehokuormamuuntajaryhmämme voidaan saavuttaa meidän yhteydenottosivulta .

Tekijästä: Tämän artikkelin ovat kirjoittaneet Ryan Electricin insinööritiimi. Ryan Electric on Eatonin yhteisyrityskumppani ja UL/CSA-sertifioitu muuntajavalmistaja Jiangsun maakunnassa Kiinassa, joka palvelee sähköverkkoja, tietokeskuksia ja teollisuusasiakkaita Pohjois-Amerikassa, Lähi-idässä, Kaakkois-Aasiassa ja Afrikassa.