Mobil alállomási transzformátorok ismertetése: Névleges értékek, szállítási korlátozások és viharválasz

Mobil alállomási transzformátorok ismertetése: Névleges értékek, szállítási korlátozások és viharválasz

 

A vihar által kiváltott szökőár egy 138 kV-os kapcsolóállomáson. Egy távvezetéki transzformátor, amelynek szállítási ideje tizennégy hónap. Egy város, amely dízelgenerátorokról működik. Amikor ez a három esemény ugyanabban a héten következik be, az ellátóvállalatok tervezői abbahagyják a nagyobb transzformátor keresését, és egy nehezebb kérdést kezdenek el feltenni: mit tudunk bevezetni és üzembe helyezni? Ezt a feladatot a mobil alállomás-transzformátor végzi, és azok a korlátok, amelyek meghatározzák, hogy működik-e, nagyon keveset szólnak a névleges értékkel megjelölt számról.

A legtöbb ilyen korlát olyan helyen található, ahol az elektromérnökök általában nem szoktak keresni: az autópályán.

 

 

 

Mi is valójában egy mobil alállomás-transzformátor?

 

Egy IEEE Power & Energy Society műszaki előadás e tárgyról úgy írja le a berendezést, ahogy a terepi személyzet teszi – egy kerekre szerelt alállomás. Egyetlen pótkocsi tartalmazza a transzformátort és hűtőberendezését, a magas- és alacsonyfeszültségű áramkörvédelmet, mérőberendezéseket, védőreléket, váltó- és egyenáramú segédellátást, valamint túlfeszültség-védelmet – mindezt összekötve, tesztelve és csatlakoztatásra készen.

Két konfiguráció létezik, és a vásárlók folyamatosan összekeverik őket. Egy teljes mobil alállomás-transzformátor csomag a nagyfeszültségű kapcsolóberendezést ugyanazon a pótkocsin tartja. Egy mobil transzformátor egyedül csak a transzformátort szállítja, míg a nagyfeszültségű berendezések egy második pótkocsin helyezkednek el – ezt az útvonalat választják legtöbbször akkor, ha a MVA-értéknek magasnak kell maradnia, de az úti korlátozások nem engedik meg a további felszerelés elhelyezését. A második lehetőség kapacitást biztosít, de egy második vontatás és hosszabb üzembe helyezési idő árán.

Bármely konfiguráció esetén ugyanazok az öt egység jelennek meg: a nagyfeszültségű szekció, a transzformátor és hűtőrendszere, az alacsonyfeszültségű szekció, a vezérlő- és védelmi szekrény az auxiliáris tápellátással, valamint egy olyan pótkocsi, amelyet az első négy egységre terveztek.

 

A mobil egységet korlátozó specifikáció a súly, nem a MVA

 

Ez a rész, amit a legtöbb vevő figyelmen kívül hagy. A mobil alállomások általában 60 MVA vagy annál kisebb névleges teljesítményre vannak méretezve – nem az izolációs korlátozások miatt, hanem az úti korlátozások miatt. Az IEEE PES anyaga egyértelműen megnevezi az okot: az MVA és feszültség-kombinációk a szállítási súly és méretek miatt korlátozottak.

Az Egyesült Államokban a szövetségi törvény egyetlen tengelyre 20 000 fontot, egy kettős tengelyre 34 000 fontot, valamint a teljes járműsúlyra az Interstate rendszerben 80 000 fontot állapít meg, és a hídformula tovább csökkentheti ezeket az értékeket az egyes tengelyek távolságától függően. A szabályokat a FHWA Bridge Formula Weights oldalon teszik közzé. Most helyezzen egy 138 kV-os erőforrás-transzformátort egy pótkocsira, és próbálja meg ezen határokon belül maradni. A transzformátor a legnagyobb, legnehezebb és legdrágább elem az egységen, ezért egy ilyen osztályú pótkocsira szerelt transzformátor tervezése egy súlykeretből indul ki, nem pedig egy tekercelési rajzból.

A magasság és a szélesség is problémát jelenthet. Egy szokásos mobil egység körülbelül 2,59 méter széles és 4,11 méter magas. Ha ezeket az értékeket túllépik, az egység túlméretes és túlsúlyos szállítmánynak minősül – útvonal-felmérések, kísérő járművek és korlátozott mozgási időszakok szükségesek. Pontosan ezt a papírmunkát igyekszik elkerülni egy közművállalat vészhelyzeti áramellátás helyreállítása során .

 

Paraméter	Hagyományos alállomási transzformátor	Mobil alállomás-transzformátor
Névleges teljesítmény-tartomány	833 kVA egyfázisú és annál nagyobb	Általában 60 MVA vagy kevesebb, szállítási korlátozások miatt
Kötő feltétel	Szigetelés, hőmérsékleti és rövidzárlati terhelhetőség	Tengelyterhelés, össztömeg, úttest méretezése
Impedancia százalékban	ANSI/IEEE szabványértékek	Általában kb. a szabványértékek kétszerese
Hűtés	ONAN vagy ONAF, statikus	ODAF, szivattyúk és ventilátorok működés közben az egységgel
Tekercshőmérséklet-emelkedés	55 °C vagy 65 °C tipikus	95 °C hibrid Nomex szigeteléssel a tömeg csökkentéséhez
Gumiátékok	Szabványos magasság, levegő vagy olaj	Alulról szerelhető; polimer, ahol a tömeg számít
Vesztések és zaj	Értékelt és optimalizált	A veszteségeket általában nem értékelik; a NEMA-szabvány szerinti zajszint
HV kapcsolás	Rögzített telephelyi felépítés	Ugyanaz a félpótkocsi, vagy egy második félpótkocsi magas MVA esetén

 

 

Öt műszaki döntés, amely meghatározza, hogy a berendezés működik-e

 

A folyadékkal hűtött erőtranszformátorokra vonatkozó, legtöbb vevő által idézett szabvány, az IEEE C57.12.10, kifejezetten kizárja a mobil transzformátorokat hatálya alól, mivel az IEEE szabványszerver ezt állítja. Ezért egy mobil specifikáció nem örökölheti egy rögzített alállomási egység tervezési feltételeit. Öt döntés hordozza a legnagyobb kockázatot.

• Impedancia. A mobil egységek általában körülbelül kétszer akkora ANSI-szabványos impedanciát mutatnak ugyanazon névleges teljesítmény mellett, ami megváltoztatja a feszültségszabályozást és a terheléselosztást, ha az egységet meglévő transzformátorral párhuzamosítják.
• Hűtés. ODAF: szivattyúk és ventilátorok működtetése mindenkor, amikor a transzformátor is üzemel. A hűtőberendezések leállása esetén az egység egyáltalán nem tud terhelést viselni. A redundancia beépített: egy szivattyú kiesése esetén egy megfelelően kialakított hűtőbank továbbra is hosszú távon kb. 70%-os névleges terhelést bír el.
• Hőmérséklet-emelkedés szerint. Egy 95 °C-os tekercsfelmelegedés egy fejlesztett hibrid Nomex szigetelési rendszerrel segít minimalizálni a súlyt és a méretet anélkül, hogy lemondana a várható élettartamról.
• Szigetelési szint. A nagyfeszültségű BIL csökkentése az egyik legnagyobb súlycsökkentő lehetőség. Az alacsonyfeszültségű BIL-t általában teljes szinten tartják – akár 25 kV és 150 kV BIL-ig.
• Feszültségszabályozás. Alacsony feszültségű oldali terhelés alatti kapcsolókészülék, általában plusz-mínusz 10%-os feszültségszabályozás plusz-mínusz 16 lépésben. Több alacsony feszültségű feszültségszint látszólag rugalmas megoldást kínál, amíg a terhelés alatti kapcsolókészülékhez nem szükséges egy sorba kapcsolt transzformátor – és ez a sorba kapcsolt transzformátor közvetlenül visszahelyezi a tömeget és a méretet a pótkocsira.

A minta ismétlődik. Minden olyan döntés, amely növeli az elektromos rugalmasságot, kilogrammokat költsön, és a kilogrammok az egyetlen költségvetési tétel, amelynek jogilag meghatározott felső határa van. Azok a tervek, amelyek figyelmen kívül hagyják ezt, két pótkocsis projektbe torkollanak – akkor is, ha a vevő ezt nem tervezte. mobil alállomás bemutatója , amely valós 40 MVA-s és 45 MVA-s egységeken keresztül vezeti végig a mögöttük rejlő tömeg-kompromisszumokat.

 

Hol fizeti meg magát egy mobil egység

 

Vihar- és árvíz-elhárítás – vészhelyzeti áramellátás helyreállítása során a legtöbb szolgáltatási beszerzési dokumentum nyelvén – az a felhasználási eset, amely belül is eladja a fogalmat. A tervezett munka csendesebb megtérülést jelent: egy olyan egység, amely kikerüli a transzformátort egy karbantartási program során, az ügyfeleket energiával látja el a munka ideje alatt, így kiküszöböli a tervezett kiesés politikai költségét.

• Transzformátor kikerülése tervezett karbantartás, ellenőrzés vagy vizsgálati programok során
• Vészhelyzeti helyettesítés transzformátor- vagy kapcsolóberendezés-hibák után
• Ideiglenes kapacitás állandó alállomás tervezése és építése közben
• Túlterhelésre való szolgáltatás szezonális csúcsidőszakokban vagy gyártóüzem üzembe helyezésekor
• Elsődleges ellátás izolált területeken és távoli építési helyszíneken
• Biztonsági másodpéldány földrengés-, árvíz- vagy konfliktuskockázat esetén, amely fenyegeti a rögzített infrastruktúrát
• Magasfeszültségű távvezetékek fagymentesítése nagyon hideg régiókban

A kereskedelmi logika nem bonyolult. Egy mobil alállomás-transzformátor egység, amely tizenegy hónapon át áll, és egyetlen nap alatt helyreállítja a szolgáltatást, már megtérült, mert a váltó megoldás egy években mérhető újraépített alállomás.

 

A mezőrészlet, amelyet a vásárlók többsége túl későn ismer meg

 

Egy tengerparti régióban működő szolgáltató cég kérte tőlünk egy 138 kV-os egység árajánlatát egyetlen pótkocsin. A műszaki leírás harminc oldalas volt, és csak egyszer említette az autópályát. Csapatom első lépése nem egy magválasztás volt – hanem a szállítási terhelés kiszámítása. A súlyeloszlás dönti el, hogy hol helyezkedik el a transzformátor a rakodófelületen, és ez a döntés minden következő rajzot korlátoz.

Ez a beszélgetés újrastrukturálta a projektet. Az tengelyek száma és távolsága már a tekercselés előtt felkerült a rajzra. A pótkocsi terve végül irányítható tengelyeket, levegős felfüggesztést és hidraulikus kiegyenlítést tartalmazott, valamint rögzítő blokkokat, hogy az egység mozdulatlan maradjon, miután a vontatókocsit leválasztják. A megrendelő vontatókocsija is a mi hatáskörünkbe került, mert a pótkocsi és a vontatókocsi együttesen meg kell feleljenek azoknak az állami és megyei közúti szabályozásoknak, amelyek ott érvényesek, ahol az egységet üzemeltetni fogják.

Három kérdés nyílik meg minden mobil árajánlatunkban. Milyen főfeszültséget és MVA-t kell a berendezésnek elviselnie? Mely államokon és útvonalakon fog közlekedni, és ki a vontató tulajdonosa? Valamint hány alacsonyfeszültségű kimenet szükséges valójában a helyszínen – mivel minden további kimenet sorozattranszformátort követelhet a jármű fedélzetére?

 

 

 

Hogyan közelítjük meg a mobil projekteket a Ryan Electricnél

 

A Ryan Electric transzformátorokat gyárt 2007 óta, és hivatalos közös vállalati partnere az Eaton-nak 2023 óta. A gyár 120 000 négyzetméteres területet foglal el, több mint 180 darab gyártó- és tesztberendezéssel és 37 szabadalommal; mind folyadékba merített, mind száraz típusú egységeket gyártunk. Ugyanez a súlyalapú logika jelenik meg észak-amerikai vonalunkban is, ahol néhány száz kilogramm dönti el, hogy egy tervezet szabványos szállítással kerül-e kiszállításra, vagy helyszíni daru szükséges hozzá. padon rögzített áramváltozó a tanúsítási lefedettség tartalmazza az UL-, CSA-, IEEE-, DEKRA-, CNAS- és CE-jelöléseket, és minden egység rutin tesztadatokkal szállítódik – áttétel, tekercs-ellenállás, impedancia, üresjárási veszteség, terheléses veszteség és dielektromos vizsgálatok.

Mozgó munkavégzés esetén mérnökeink a szállítási burkolattól indulnak, és befelé haladnak: jármű tömege, tengelytávolság, úti korlátozások, majd az elektromos értékek. Ha az Ön útvonala kizárja az egyetlen félpótkocsi használatát, inkább előre tájékoztatjuk, mielőtt olyan értéket ajánlanánk, amelyet jogilag nem tud mozgatni. Egy pótkocsira szerelt transzformátor nem egy standard egység, amelyet egyszerűen ráhelyeznek egy laposplatós vontatóra; a pótkocsi és a transzformátor együtt lett tervezve, az első vázlattól kezdve. Ugyanezt a szigorú eljárást alkalmazzuk egy padon rögzített áramváltozó adott burkolatra, tisztasági távolságra és alapzati szabványra épített egységnél.

 

Tervkészítés a következő viharos időszak előtt

 

A mobil egységeket azok a közművek rendelik meg, amelyek már átéltek egy rossz hetet, és a gyártási határidő hátráltatja mindazokat, akik a vihar érkezésére várnak. Ha éppen egy ilyen egységet értékel, küldje el nekünk az elsődleges és másodlagos feszültségeket, a szükséges MVA-értéket, az alacsonyfeszültségű konfigurációt és azokat az államokat, amelyeken keresztül az egység utazni fog. Visszajelzésünk tartalmazni fog egy súlykeretet, egy pótkocsi-elrendezést és tesztdokumentációt, amelyet saját átviteli tervkészítőinek is átadhat. A mi teljesítménytranszformátor-csapatunk elérhető a következőn keresztül kapcsolatfelvételi oldalunkon .

A szerzőről: Ezt a cikket a Ryan Electric mérnöki csapata írta, amely az Eaton közös vállalkozási partnere és a Jiangsu tartományban, Kínában UL/CSA tanúsított transzformátorgyártó, és észak-amerikai, közép-keleti, dél-kelet-ázsiai és afrikai szolgáltatói, adatközponti és ipari ügyfeleket szolgál ki.