מפרידים וספקי חשמל בטרנספורמטורים מותקנים על בסיס: רשימת ביקורת של חברת החשמל להקטנת תקלות

צוות באוקלהומה המרכזית פתח יחידה מותקנת על בסיס בנובמבר האחרון שהפעילה את המוזן שלה פעמיים בתוך שבוע. הטרנספורמטור היה תקין. סנאי חיבר בין בושינגים במתח גבוה, גרם לפריצה והשאיר עקבה פחמנית שגרמה לחזרה של הפריצה בכל נסיקה מחדש. שתי נסיקות, חיה אחת, אפס תקלות סלילים, ודוח אמינות שהמשיך להחשיב את היחידה כבעיה.

אנו בונים יחידות אלו, ולכן יש לתייחס לנטיה עם חשדנות. אך הדפוס קשה לערער: ברוב המקרים של קריאות לתיקון טרנספורמטורים מותקנים על בסיס, שהן נושא השאלות שלנו, לא מתחילות בתוך הטנק. הן ממוקמות בגבול, ב퓨ז שמשמר את הטרנספורמטור ובתא שאמור למנוע מהחיות לחדור אליו.

 

 

 

שני סוגי כשלים שמהווים את הסיבה לרוב קריאות התיקון של טרנספורמטורים מותקנים על בסיס

מגנות טרנספורמטור מוצבות על בסיס הם הסיבה הראשונה. הפוז הראשי הוא ההתקן היחיד שעומד בין תקלה בצד השני לבין טרנספורמטור שאותו יש להחליף תוך זמן ממתין של חודשים. אם גודלו קטן מדי, הוא נפתח בכל פעם שמערכת החשמל מתאפסת לאחר סופה, בגלל עליית עומס קרה. אם גודלו גדול מדי, הוא נמצא מעל עקומת התקלות דרך-הטרנספורמטור, כלומר הטרנספורמטור סופג את התקלות שאמורות היו להיפתר על ידי הפוז.

השני הוא חיי בר. חורים בבושינג, לוחות מחסום ופער בין גג המיכל לבין תאי הכבלים הם כל הנקודות שבהן אפשר להיכנס. דבשון יכול לעבור דרך פתח ברוחב 75 מ״מ בלי להאט. נחש בכלל לא זקוק לפתח אם במיכל יש תעלה לכבלים מתחת לרמה של הקרקע.

אף אחד משני סוגי התקלות האלה לא מתגלה בעת סקירת העיצוב החשמלי הסטנדרטית, משום ששתיהן קיימות במרחב שבין مواפייני הטרנספורמטור לבין הגדרות ההגנה של חברת החשמל. כ- יצרן טרנספורמטורים מוצבים על בסיס השאלות שמגיעות אלינו בשתי השבועות האחרונות לפני המשלוח כמעט תמיד קשורות לשניהם.

 

קראו את עקומת הזרם דרך התקלה לפני שתקראו את טבלת הפuses.

כל החלטה על גודל פיאוז נובעת מעקומה, ולא מטבלה. תקן IEEE C57.109 מגדיר כמה זמן טרנספורמטור צמוד בנוזל מסוגל לשאת זרם נתון, ככפולה מהזרם הנקוב, לפני שמתפתח נזק; התחום והסטטוס מופיעים ב- עמוד IEEE C57.109-2018 המדריך מציג עקומות התאמה לארבע קטגוריות של טרנספורמטורים, והעקומות учитываות הן את המטען התרמי והן את המתח המכאני שפגם מפעיל על הلفים.

הנה המספר שנותן ביטוי מוחשי. קחו יחידה של 1,000 קילו-וואט-אמפר עם פאזה ראשונית דלתא של 12.47 קילו-וט, פאזה משנית של 480 וולט, והתנגדות פנימית של 5.75%. הזרם בטעינה מלאה בצד הראשוני הוא 46 אמפר. הזרם בטעינה מלאה בצד המשני הוא 1,203 אמפר, ופגם מקובע בטרמינלים המשניים יגרום לזרם של כ-20.9 קילו-אמפר לפני שמתווספת ההתנגדות של הכבל. הפוזה חייבת לפסול את הפגם הזה לפני שהזרם הראשוני הנראה על ידי הטרנספורמטור חוצה את עקומת C57.109 שלו, והיא גם חייבת לשרוד את זרם ההפעלה הראשוני (magnetizing inrush) בעת ההפעלה הבאה.

הדרישות השתיים האלה פועלות בכיוונים מנוגדים. המתח הזה הוא המשימה כולה, ולפיכך תוכנית פוזות שמעתקים מפרויקט קודם היא סיכון ולא קיצור דרך.

 

שלושת המספרים שעומדים מאחורי בחירת פוזת באינון

לרוב המתקנים היבשים בצפון אמריקה משתמשים במגנה מסוג NEMA B עם חיבור דקיק במדור המתח הגבוה, והדרוגים שמאוחסנים על ידי רוב חברות החשמל נעים מ-8 אמפר עד 200 אמפר. שלושה מספרים קובעים איזו מגנה יש להכניס.

זרם מלא מתוך הספק הנקוב (קילו וולט-אמפר) והמתח הראשוני, לא מתוך הציור של היחידה אותה היא מחליפה. ה-46 אמפר לעיל הוא טיפוסי ל-1,000 קילו וולט-אמפר במערכת של 12.47 קילו וולט.

תנודת עומס קרה לאחר הפסקת חשמל, כל תרמוסטט, מדחס וממיר מתחילים לפעול בו זמנית. זרם ההפעלה הראשוני בתוספת העומס הקרה עלולים למשוך פי כמה מהזרם המלא למספר עשיריות השנייה, ולכן מגנה שמעוצבת ל-1.2 מהזרם המלא הופכת למקור של נפילות מיותרות בבוקר קר.

התאם עם התקן העליון העוקב חייב לפעול לפי עקומת המהירות שלו לפני שהמגנה עבור פגמים זמניים, והמגנה חייב לפעול לפני עקומת האיטיות של העוקב עבור פגמים קבועים. כאשר שתי העקומות נפגשות באותה נקודה בתרשים הזמן-זרם, חברת החשמל מקבלת את התוצאה הגרועה ביותר האפשרית: מגנה נשרפת על פגם שניתן היה לתקן באמצעות העוקב.

בפועל, רוב תקני התועלת נמצאים בין 1.5 ל-2.5 פעמים הזרם הנומינלי הראשי (FLA) עבור המגנה מסוג ביוונט, ולאחר מכן מאושרים התוצאות מול עקומת הסף להפרעה דרך הטרנספורמטור. הטווח הזה הוא נקודת התחלה. יחידה שמזינה עומס מנוע גדול ויחידה שמזינה מרכז חנויות לא זוכות לתשובה זהה, וה מגנות טרנספורמטור מוצבות על בסיס לוח הזמנים חייב לציין איזו הנחה שימשה.

פרט נוסף אחד שאינו עולה דבר: לבקש את עקומת המגנה באותה דף כמו עקומת הנזק של הטרנספורמטור. כאשר שתי העקומות מודפסות יחד, אי-התאמה נראית תוך חמש שניות. כאשר הן נמצאות בתיעודים נפרדים, היא נראית רק בשנה השלישית.

 

הגנה מפני חיות בר היא פריט ספציפיקציה, לא אביזר

הגנה מפני חיות בר על הטרנספורמטור לרוב מטופלת כפריט נפרד שתועלת מוסיפה לאחר שהטרנספורמטור כבר מוצב על הבסיס. היא אמורה להיכלל במקום זאת בספציפיקציה, משום שהמקום הזול ביותר לפתור את הבעיה הוא קווי הייצור במפעל.

התקן IEEE 1656 מגדיר כיצד יש לבדוק את ביצועי התקנים למניעת פגיעה בבעלי חיים במישורים החשמלי, המכני והעמידות ברשתות הפצה שמעוצבות עד 38 קילו-וולט, וכן את התקליטון IEEE 1656-2010 הוא ההפניה להצטט כאשר ספק טוען שמכסה יחזיק מעמד עשור בחוץ. סדר הבדיקות עונה על השאלה הזו. דף טכני לא עונה עליה.

האמצעים שממש משנים את מספר ההשעות:

חורים מבודדים למחברים ומכסים. ביחידות של 15 קילו-וולט ו-25 קילו-וולט — מכסי חיבור שנותרים במקום גם במהלך גרירת כבל, ולא הסוג הזחלני שנדף כבר בסופת רוח ראשונה.

לוחות מחיצה בין תאים. בגובה מלא, מותקנים לפני סגירת הטנק. חיה מטפסת שיכנסו פנימה עדיין לא תגיע לחלק נושא מתח.

פתחי אוורור מסוננים. רשת נירוסטה בכל לובר ובקצה התחתון, בגודל המתאים למוט בדיקה באורך 12 מ״מ, ולא לפי מה שזמין במלאי של היצרן.

ממשק תעלה סגורה לכבלים. מסך ניתנים להסרה בכניסה לתעלה הוא ההבדל בין מעטפת לכביש נחשים.

אף אחד מאלה לא מוסיף עלות משמעותית בשלב התכנון. כולם דורשים צוות, הוראת המרה ותפוגה כדי להוסיף אותם לאחר מכן.

 

מה משתנה במפעל

ריאן אלקטריק מייצרת ממירים להפצה מאז 2007 באתר ששטחו 120,000 מטר רבוע, עם יותר מ-180 קבוצות ציוד לייצור ולבדיקה ועם 37 פטנטים. מאז 2023 החברה פועלת כשותפה רשמית במשותף של איטון, מה שמהווה את האישור שחברות החשמל בצפון אמריקה מבקשות בדרך כלל קודם כל. היחידות רשומות אצל UL, ניתן לבנות אותן בהתאם לדרישות CSA C22.2 לפרויקטים בקנדה, והן נשלחות עם נתוני בדיקות רגילות לפי IEEE C57.12.90 בחבילה לאישור המפעל.

למפרצים המותקנים על בסיס (pad-mount) אנו משלבים את חבילת היצורים החיים בעיצוב הבסיסי במקום לספק אותה כאפשרות נפרדת: ציוד נירוסטה 316 על הקופסה, גלגלונים מצפים אפוקסי, לוחות מחסום המותקנים לפני סגירת הטנק, ומחשופים מסוננים אשר אושרו כמתאימים למשטח בקוטר 12 מ"מ. כ- יצרן טרנספורמטורים מוצבים על בסיס עובדים בהתאם לדרישות UL ו-CSA, אנו מעדיפים לדון בפרטי הסינון בשלב השרטוטים מאשר להסביר את כניסת נחש בשלב ההפעלה.

הנחת הפuses היא המקום שבו יצרן טרנספורמטורים מוצבים על בסיס צריך לשאול את השאלות הרבות ביותר. אנו רוצים לקבל את תוצאת מחקר הגנת התשתית של חברת החשמל, או לפחות את עקומות המפסקים האוטומטיים (recloser) והזרם הפגוע הזמין בנקודת המפרץ. פריט אחד יצא מהמפעל שלנו עם פסיפס 200 אמפר על יחידה של 500 קילו-וואט-אמפר, מכיוון שרשימת הפuses התקבלה מפרויקט גדול יותר; זה נזהה בשלב ההפעלה, והעיכוב של שבועיים עלה יותר מעלות המשלוח של הטרנספורמטור.

 

רשימת ביקורת קצרה לפני שאושר השרטוט

שש שורות, ורוב בעיות הגנת המפרצים נעלמות עוד לפני שיוצא היחידה מהמפעל.

הזרם הראשי בטעינה מלאה מחושב מהקילו-וולט-אמפר המצוין על הלוחית השם וממתח המערכת הנקוב.

גודל הפיוז הוא בין 1.5 ל-2.5 פעמים זרם הטעינה המלאה (FLA), ולאחר מכן נבדקת התאמה לעקומת IEEE C57.109 עבור זרם הסHORT המקסימלי הזמין.

פרופיל ההפעלה החזקה של עומסים קרים אושר באמצעות נתוני המחקר העומסי של חברת החשמל, במיוחד במעגלים עם חימום חשמלי או עיבוד מים לחקלאות.

עקומות ההפעלה המהירה והאיטית של המניע החוזר מתוארות באותה דיאגרמת זמן-זרם שבה מתואר הפיוז.

חבילת הגנה מפני חיות בר מוגדרת לפי סטנדרט בדיקה, לא לפי תיאור. יש לבקש את סדרת הבדיקות של IEEE 1656 או שקולת לה.

פרטי המחסומים והמסכים מופיעים בתרשים האישור, כולל הפנים המשותף לקנה הכבלי.

 

 

 

העלות של ביצוע הטעות

פיוז שאינו מסונכרן כראוי אינו מתקלקל באופן דרמטי. הוא נפתח, צו פועלים מחליפו אותו, ורשומה בהלוג מציגה תופעת כיבוי זמנית. אם תקרה תופעה זו שלוש פעמים באותו מעגל בתוך עונה אחת, חברת החשמל תוציא יותר כספים על ידיעות עבודה ושינויים מאשר על ידיעת הסינכרון. הגנה מפני חיות בר על הטרנספורמטור החבילה עוקבת אחר אותה חישובית: מסך עולה עשרות דולרים, ונחש שמתפתל לאורך הטרמינלים המשניים גורם לאיבוד שירות במשך שבוע ועוד יחידה תחליפית שנשלפת מתא התפוקה המוקדש.

זוהי הטענה לסיום שתי הפרטים בשלב השרטוט. א יצרן טרנספורמטורים מוצבים על בסיס יכול לשנות לוח מחסום לפני סגירת הטנק כמעט ללא עלות. לאחר שהיחידה כבר נמצאת על הבסיס, אותו שינוי הופך לשינוי בשטח עם עצירת פעילות מצורפת לו.

אם אתם מגדירים יחידות הפצה מותקנות על בסיס למסירה ב-2027, פרטיה של ההגנה והחיות הפוריות שווה לסגור כעת. זמני ההובלה במפעל ארוכים מספיק כך ששינוי בשרטוט לאחר השחרור עולה מה שלא עלה לפני חמש שנים.

 

השלב הבא

שלחו לנו את תרשים הקו היחיד, את עקומות המניעים החוזרים ואת זרם הסHORT הזמין בבסיס. קבוצת ההנדסה שלנו תחזיר לכם לוח פuses וחבילת חיות פוריות מתאימה לסטנדרט שלכם, בדרך כלל תוך שלושה ימי עבודה.

על הסופר

המאמר זה הוכן על ידי קבוצת הנדסת המכירות ב-Ryan Electric, יצרן טרנספורמטורים המייצר יחידות מותקנות על בסיס, יבשות וטבולות שמן עבור חברות חשמל וקבלני EPC באמריקה הצפונית, המזרח התיכון, דרום-מזרח אסיה ואפריקה. הקבוצה תומכת בפרויקטים ממפרט עד בדיקת קבלה במפעל. שאלות טכניות על המאמר זה ניתן לשלוח לקבוצת הנדסת המכירות דרך ryantransformers.com.