Maanpäällisen muuntajan sulakkeet ja eläinten suojaus: Hyödyllinen tarkistuslista vähemmän katkoja varten

Keskisessä Oklahomaissa työryhmä avasi viime marraskuussa maanpäällisen laitteen, joka oli aiheuttanut kahdesti virtapiirin katkon yhden viikon sisällä. Muuntaja oli kunnossa. Hiiri oli yhdistänyt korkeajännitepiikit, mikä aiheutti kaarun ja jätti hiilijäljen, joka aiheutti uudelleen kaarun jokaisella uudelleenkäynnistyksellä. Kaksi katkoa, yksi eläin, ei yhtään käämitysvikaa ja luotettavuusraportti, joka silti merkitsi laitetta ongelmallisena.

Me valmistamme näitä laitteita, joten suhtaudu tähän ennakkoluuloon epäluottamuksella. Mutta malli on vaikea kiistää: useimmat maanpäällisiä laitteita koskevat kutsut, joista meitä pyydetään antamaan lausuntoa, eivät ala säiliön sisällä. Ne sijaitsevat rajalla – muuntajaa suojaavassa sulakkeessa ja siinä tilassa, jonka tarkoituksena on pitää eläimet ulkona.

 

 

 

Kaksi vikatilannetta, jotka selittävät useimmat maanpäälliset kutsut

Maatasoiset muuntajat ja niiden sulakkeet on ensimmäinen. Pääsulake on ainoa laite, joka erottaa toissijaisen vian ja muuntajan, jonka korvaaminen vie kuukausia. Jos sulake on liian pieni, se aukeaa kylmän kuorman otossa aina kun syöttölinja sulkeutuu uudelleen myrskyn jälkeen. Jos sulake on liian suuri, se sijaitsee läpikuormituskäyrän yläpuolella, mikä tarkoittaa, että muuntaja absorboi viat, jotka sulakkeen olisi pitänyt poistaa.

Toinen on villieläimet. Erityisesti muuntajan eristinreiät, estelevyt ja kotelon katon sekä kaapelikompartementin välinen raoli ovat kaikki pääsykohtia. Pesukarhu kulkee 75 mm:n aukon läpi hidastumatta lainkaan. Käärme ei edes tarvitse aukkoa, jos kaapeli on asennettu maan alle kulkevaan kaapelikaivoon.

Kumpikaan näistä vioista ei ilmene tavallisessa sähkösuunnittelun tarkastuksessa, koska molemmat liittyvät muuntajan määrittelyyn ja sähköverkkoyhtiön suojauksen asetuksiin. Koska maanpäällisten muuntajien valmistajia , kysymykset, jotka saavuttavat meidät viimeisten kahden viikon aikana ennen toimitusta, koskevat melkein aina näitä kahta kohtaa.

 

Lue läpikuormituskäyrä ennen sulakkeiden taulukon lukemista

Jokainen sulakkeen koon valinta alkaa käyrästä, ei taulukosta. IEEE C57.109 määrittelee, kuinka kauan nestemäisesti jäähdytetty muuntaja voi kestää annetun kerroinmäisen nimellisvirran ennen kuin vaurio alkaa kertyä; soveltamisala ja tila löydät sivulta IEEE C57.109-2018 . Ohje esittää koordinaatiokäyriä neljälle muuntajaluokalle, ja käyrät huomioivat sekä lämpökuorman että mekaanisen rasituksen, jonka oikosulku aiheuttaa käämiin.

Tässä on luku, joka tekee asiasta konkreettisen. Otetaan 1 000 kVA:n muuntaja, jonka primääripuolen jännite on 12,47 kV (kolmioläppä), sekundääripuolen jännite 480 V ja impedanssi 5,75 %. Primääripuolen nimellisvirta on 46 A. Sekundääripuolen nimellisvirta on 1 203 A, ja kiinteä oikosulku sekundääripuolen liittimissä aiheuttaa noin 20,9 kA:n virran ennen kuin kaapelien impedanssia otetaan huomioon. Sulakkeen on poistettava tuo oikosulku ennen kuin muuntajan primääripuolelle näkyvä virta ylittää sen C57.109-käyrän, ja se on myös kestettävä seuraavan kytkentähetken magneettinen käynnistysvirta.

Nuo kaksi vaatimusta vetävät vastakkaisiin suuntiin. Tämä jännitys on koko työ, ja siksi sulakkeiden aikataulun kopioiminen aiemmasta projektiesta on riski, ei nopeutuskeino.

 

Kolme lukua, jotka määrittävät piikkisulakkeen valinnan

Useimmat pohjoisamerikkalaiset maanpäälliset muuntajat käyttävät korkeajänniteosassa NEMA-tyyppiä B olevaa piikkisulaketta, ja suurin osa hyödyntäjistä varastoi sulakkeita, joiden nimellisvirrat ovat 8–200 A. Kolme lukua määrittää, mikä niistä valitaan.

Kokonaiskuormavirta. Nimellis-kVA-arvosta ja primäärijännitteestä, ei korvattavan yksikön piirroksista. Edellä mainittu 46 A on tyypillinen arvo 1 000 kVA:lle 12,47 kV -järjestelmässä.

Kylmän kuorman käynnistys. Katkon jälkeen jokainen termostaatti, kompressori ja moottori käynnistyy samanaikaisesti. Käynnistysvirran ja kylmän kuorman yhteisvaikutus voi aiheuttaa useita kertoja suuremman virran kuin kokonaiskuormavirta muutaman kymmenesosasekunnin ajan, mikä selittää, miksi sulake, jonka arvo on 1,2-kertainen kokonaiskuormavirtaan nähden, aiheuttaa ärsytystä herkästi kylmänä aamuna.

Ylemmän tason koordinointi. Uudelleenkytkimen nopea käyrä täytyy toimia sulakkeen ennen tilapäisille vioille, ja sulakkeen täytyy toimia uudelleenkytkimen hitaan käyrän ennen pysyvillä vioilla. Jos kahdella käyrällä on yhteinen piste aika–virta-kaaviosta, sähköverkkoyhtiö saa huonoimman mahdollisen tuloksen: sulake palaa vian kohdalla, jonka uudelleenkytkin olisi voinut poistaa.

Käytännössä useimmat sähköverkkoyhtiöiden standardit asettavat bayonettisulakkeen arvon 1,5–2,5-kertaiseksi primäärisestä nimellisvirrasta (FLA), minkä jälkeen tulos tarkistetaan läpivirtausviavien käyrien perusteella. Tämä alue on lähtökohta. Yksikkö, joka syöttää suurta moottorikuormaa, ja yksikkö, joka syöttää kauppa-alueen keskusta, eivät ansaitse samaa vastausta, ja maatasoiset muuntajat ja niiden sulakkeet aikataulussa pitää ilmoittaa, mitä oletusta on käytetty.

Yksi lisätieto, joka ei maksa mitään: pyydä sulakkeen käyrää samalle paperille kuin muuntajan vauriokäyrä. Kun nämä kaksi viivaa tulostetaan yhdessä, koordinaation virhe näkyy viidessä sekunnissa. Kun ne ovat eri asiakirjoissa, virhe näkyy kolmannessa vuodessa.

 

Lajien suojelu on erityiskohta, ei lisävaruste

Muuntajan luonnonvarasuojelu käsitellään yleensä erillisenä kohdekohtaisena kohtana, jonka sähköverkkoyhtiö lisää muuntajan asentamisen jälkeen paikalle. Se kuuluu kuitenkin määrittelyihin, koska halvin paikka ratkaista se on tehdas.

IEEE 1656 määrittelee, miten lajien suojauslaitteita on testattava sähköisesti, mekaanisesti ja kestävyyden osalta jakelujärjestelmissä, joiden jännite on enintään 38 kV, ja IEEE 1656-2010 -standardi on viite, jota on käytettävä, kun toimittaja väittää, että suojus kestää ulkona kymmenen vuotta. Testisarja vastaa tähän kysymykseen. Tekniset tiedot eivät.

Toimet, jotka todella vähentävät katkokkia:

Eristetyt kytkentäpisteiden kotelot ja suojukset. 15 kV:n ja 25 kV:n muuntamissa suojukset, jotka pysyvät paikoillaan kaapelinvetotilanteessa, ei liukuvia suojukset, jotka irtoavat ensimmäisessä myrskytuulissa.

Estelevyt komponenttien välissä. Täysikorkeus, asennettu ennen säiliön sulkeutumista. Kiipeävä eläin, joka pääsee sisään, ei saa silti päästä koskemaan jännitteistä osaa.

Suodatetut ilmanvaihtoaukot. Ruostumaton verkkomateriaali jokaisen lamellin ja alaosan kohdalla, mitattu 12 mm:n mittatangon mukaan eikä valmistajan varastossa olevan materiaalin mukaan.

Tiukentettu kaapelikaivojen liitoskohta. Irrotettava suodatin kaivon sisääntulossa on se ero, joka erottaa suljetun rakenteen käärmeiden kulkualueesta.

Nämä eivät lisää merkittäviä kustannuksia suunnitteluvaiheessa. Kaikki niistä vaativat kuitenkin työryhmän, kytkentätilausmuutoksen ja katkon jälkikäteen asennettaessa.

 

Mitä muuttuu tehtaassa

Ryan Electric on valmistanut jakelumuuntimia vuodesta 2007 lähtien 120 000 neliömetrin alueella, jolla on yli 180 tuotanto- ja testauslaitetta sekä 37 patenttia. Vuodesta 2023 lähtien yritys toimii Eatonin virallisena yhteisyrityskumppanina, mikä on tunnustus, jota pohjoisamerikkalaiset sähköverkkoyhtiöt yleensä kysyvät ensimmäiseksi. Laitteet ovat UL-listattuja, niitä voidaan valmistaa CSA C22.2 -vaatimuksien mukaisesti kanadalaisiin hankkeisiin, ja ne toimitetaan tehdashyväksyntäpaketissa IEEE C57.12.90 -vaatimusten mukaisella tavallisella testidatalla.

Pihakäyttöön tarkoitettujen muuntimien tilauksissa me sisällytämme eläinsuojapaketin perussuunnitteluun eikä tarjoa sitä erillisellä lisävaihtoehdolla: 316-ruostumatonta terästä käytetään kaapelin kiinnitykseen, muuntimen eristyspäät ovat epoksi-pintakäsitteltyjä, estelevyt asennetaan ennen säiliön sulkeutumista ja ilmanottoaukkojen suojaverkot on testattu 12 mm:n mittatangon avulla. Koska maanpäällisten muuntajien valmistajia me toimimme UL- ja CSA-vaatimusten mukaisesti, me haluamme keskustella suojaverkon yksityiskohdasta piirustusvaiheessa pikemminkin kuin selittää käärmeen pääsemistä laitteen käyttöönotossa.

Sulakkeet ovat se paikka, jossa maanpäällisten muuntajien valmistajia tulisi esittää eniten kysymyksiä. Haluamme hyötyverkon suojatutkimuksen tai vähintään katkaisijan käyrät ja saatavilla olevan vikavirran paikalla. Yksi tilaus lähti tehtaastamme 200 A:n bayonettiliittimellä 500 kVA:n yksikössä, koska sulakkeiden mitoitus perustui suurempaan projektiin; virhe havaittiin käyttöönoton aikana, ja kahden viikon viivästys maksoi enemmän kuin muuntajan kuljetus.

 

Lyhyt tarkistusluettelo ennen piirustuksen hyväksymistä

Kuusi kohtaa, ja useimmat paikallisesti asennettavien muuntajayksiköiden suojaukselliset ongelmat katoavat ennen yksikön lähtöä tehtaasta.

1. Primäärisen nimellisvirran laskeminen nimellistehosta (kVA) ja nimellisjännitteestä.

2. Sulakkeen koko 1,5–2,5-kertainen nimellisvirta, jonka jälkeen se tarkistetaan IEEE C57.109 -käyrän perusteella saatavilla olevan vikavirran suhteen.

3. Kylmän kuorman otto -profiilin vahvistaminen hyötyverkon kuormatutkimustietojen perusteella, erityisesti sähkölämmitystä tai kastelukuormaa sisältävillä syöttölinjoilla.

4. Katkaisijan nopea ja hitaakäyrä piirretty samalle aika-virta-kaaviolle kuin sulake.

5. Luonnonvarapaketti määritellään testistandardin perusteella, ei kuvausten perusteella. Pyydä IEEE 1656 -testijärjestelmää tai sen vastaavaa.

6. Esteiden ja suojaverkkojen yksityiskohdat esitetään hyväksyntäpiirustuksessa, mukaan lukien kaapelikaivannon liitännät.

 

 

 

Virheellisten valintojen hinta

Huonosti koordinoitu sulake ei epäonnistu dramaattisesti. Se avautuu, työryhmä vaihtaa sen, ja lokitiedot merkitsevät hetkellistä katkoksa. Tee tämä kolme kertaa samalla syöttölinjalla yhden vuoden aikana, ja sähköverkkoyhtiö on käyttänyt enemmän työvoimaa ja kytkentätoimintoja kuin koordinaatiotutkimuksesta olisi tullut kustannuksia. muuntajan luonnonvarasuojelu paketti noudattaa samaa laskutoimitusta: suojaverkko maksaa kymmeniä dollareita, mutta käärme toissijaisen kytkentälaatikon napojen välillä aiheuttaa viikon mittaisen palvelukatkon sekä uuden yksikön poimimisen varattujen tuotantovarausten joukosta.

Tämä on perustelu sille, että molemmat yksityiskohdat ratkaistaan piirustusvaiheessa. maanpäällisten muuntajien valmistajia estelevyä voidaan vaihtaa lähes ilman kustannuksia ennen kuin säiliö suljetaan. Kun laite on asennettu paikalleen, sama muutos muuttuu kenttämuutokseksi, johon liittyy katkos.

Jos määrittelet padoissa asennettuja jakeluyksiköitä toimitusajalle 2027, suojauksen ja villielinten yksityiskohdat kannattaa sulkea nyt. Tehtaan valmistusajat ovat niin pitkiä, että piirustusmuutos julkaisun jälkeen maksaa sen, mitä se ei maksanut viisi vuotta sitten.

 

Seuraava vaihe

Lähetä meille yksiviivakaavio, uudelleenkäynnistyskäyrät ja saatavilla oleva oikosulkuvirta padoissa. Insinööryhmämme palauttaa sulakeluettelon ja villielinten paketin, joka vastaa standardiaasi, yleensä kolmen työpäivän kuluessa.

Kirjoittajasta

Tämän artikkelin on laatinut myynti-insinööryhmä Ryan Electricissä, joka on muuntajien valmistaja ja tuottaa padoissa asennettuja, kuivatyyppisiä ja öljyupotettuja yksiköitä energiayhtiöille ja EPC-urakoitsijoille Pohjois-Amerikassa, Lähi-idässä, Kaakkois-Aasiassa ja Afrikassa. Ryhmä tukee projekteja teknisten vaatimusten määrittämisestä tehdastason hyväksymistestaukseen asti. Tekniset kysymykset tästä artikkelista voidaan esittää myynti-insinööryhmälle osoitteessa ryantransformers.com.