Тунельдік желдету үшін трансформатор: Автомобиль тунелдері мен жер асты тасымалы үшін бірліктерді анықтау

Автомобиль тунеліндегі жабдықтың ақауы шамамен ешқашан жарықтандыру тізбегінде басталмайды. Ол желдеткіштерде басталады. Пусконаладыру инженері бізге осы реттілікті қарапайым сөздермен түсіндірді: Бірінші желдеткіштер тобы таза жұмыс істейді, екінші топ та жақсы жұмыс істейді, үшінші топ қосылады және 480 В шинасының кернеуі төмендейді, қозғалтқыш төмен кернеу салдарынан тоқтайды және желдету тұман сынағын бастауға дейін-ақ ақауға ұшырайды. тунельдік желдету үшін трансформатор жүктеме тізімі бойынша өлшемі белгіленген еді. Ешкім іске қосуды модельдеуге тырыспаған.

Бұл тунельдегі қуаттың айқынсыз жағы. Көбінесе жүктеме аз болады — бірнеше жүздеген киловатт жарықтандыру, бірнеше желдеткіш, бірнеше сорғы. Күніне бірнеше рет, бірнеше секундқа, ол мүлде аз емес. Сондай-ақ, электр қозғалтқыштың іске қосылуы кезінде өтетін құрылғы сол уақытта VFD гармоникалары желдету жүйесіндегі қозғалтқыштарда жұмыс істеп, қатарындағы бірнеше метр қашықтықта өрт жанып тұрған кезде де жұмыс істеуге тиіс.

 

Тунельдегі трансформаторлық подстанцияны нақты қандай жүктеме тиеді

Тунель — бір километрлік темірбетондық құрылым бойынша созылған кіші өнеркәсіптік кәсіпорын. Электрлік жүктеменің негізгі бөлігін желдету құрылғылары құрайды, бірақ басқа жүктемелер де бар, сонымен қатар әртүрлі жүктемелердің әрекет ету сипаты бір-бірінен ешқандай ұқсамайды. Оларды бөлмей-ақ бір ғана кВА санын растау — көптеген техникалық тапсырыстардағы қателердің негізгі себебі.

Жүктеу	Типтік диапазон	Жұмыс	Оның өлшемдеуге әсері
Желдеткіш қозғалтқышы (осьтік, қозғалтқыштан қоректенетін)	22–250 кВт	Дәрежелі іске қосу/тоқтату, жылына жүздеген рет цикл	Қозғалтқыштың блокталған роторындағы ток пен төменгі кернеу шинасындағы кернеу төмендеуі
Тунельдегі желдеткіш қозғалтқышы	200–1 000 кВт	Үздіксіз, түтін шығару үшін кері бағытталған	Ең үлкен жеке қозғалтқыш; әдетте өлшемдеу төменгі шегін белгілейді
Түтін клапанының атқарушы механизмдері мен басқару жүйелері	10 кВт-тан төмен	Авариялық режим үшін ғана, орнын сақтауы керек	Кіші жүктеме, бірақ ол сол панель мен UPS тізбегімен бөліседі
LED туннельдік және авариялық жарықтандыру	30–350 кВт	Үздіксіз, 100% жұмыс циклы	Гармоникаларға бай; нейтралды токты көтереді
Су ағызу сорғылары	15–110 кВт	Ауыспалы, ылғалды орта	Су бағанына қарсы іске қосылу; ылғалдың ену қаупі
Трансформаторлық подстанциялардың желдету және ылғалдылықты төмендету құрылғылары	10–60 кВт	Негізгі	Трансформатордың өзі орналасқан ортаның температурасын көтереді
SCADA, CCTV, белгілер	20 кВт-тан төмен	Негізгі	Отырып өту талабы өрт оқиғасы кезінде

Дизайн бойынша нұсқаулықтар бұларды әртүрлі мамандықтар ретінде қарастырады. Бұл FHWA Жол Тоннелінің Дизайн Бойынша Нұсқаулығы (https://www.fhwa.dot.gov/publications/focus/05nov/03.cfm) желдету, жарықтандыру, өртке қарсы шаралар мен сейсмикалық дизайнға арналған бөлек бөлімдерге бөлінген — бірақ барлығы бір жүктеме кестесіне сыйады, және бір трансформатор әдетте осы нәтижені тасымалдауға тиіс.

 

Қозғалтқышты іске қосу жүктеменің төменгі шегін анықтайды, ал жұмыс істеп тұрған жүктемені емес

Жұмыс істеп тұрған жүктеме — оңай сан. Сіз вентиляторларды, жарықтандыруды және сорғыларды қосасыз, диверсификация коэффициентін қолданасыз, сонда 900 кВА тоннель үшін 1500 кВА қондырғы сияқты көрінеді. Содан кейін іске қосуды қараңыз.

Standart NEMA Design B induksiya motorı tuwrı-syzyqta qosylғanda tam júkti toktyń shamamasynan altı esesi köp tok tirkeledi. 480 V-degi 250 kW jet ventilýator motoryna qarańyz: tam júkti tok shamamasynan 300 A jáqyn, sónnan keyin blokiralғan rotordan tok shamamasynan 1800 A bolady, jáne ventilýator jyldamdyқqa jetu ushin kerek bolatyn eki néme dört sekund boyynsha osy seviýede qalady. Jartylғan sekunddan keyin ekinshi bankty qosqanda transformator normal jumys kózinde eshqaşan kórmediǵin júkty tasiydy. Osy san – etiketkede kórsetilgen san.

Qosylu dyn qabyl etiletinligin eki parametr belgileydi: transformatordyn pайyzylyq impedansy jáne toq jolynyn impedansy. 5,75% impedanslyq birlik qysqatuy tokty óte jaqsilyq shenǵileydi, biraq motor terminallerinde tiyisli kergi túskirisińi arttirady. 4% birlik túskirisińi azaytady jáne bólejshilik qysqatuy tokty kóteredi, ol LV aýyrmalyq qurğyzynyn reytinqi jáne avtobusqa ornatylғan qorǵau qurğyzylary arqyly qabyl etiledi. Tüneldiń ortasyndaǵy ventilýator bөlimine 700 m toq joly boyynsha jaylanғan kabeller transformatorғa qaráғanda kóbirek kergi túskirisine sebep bolady.

Тәжірибелік білім: біз туннельге арналған баға ұсынысы зауыттан шығарылмас бұрын бастапқы есептеуді жүргіземіз, ал клиент тек жүк тізімін жіберген кезде біз бір ғана сұрақ қайтарып жібереміз — ең үлкен электрқозғалтқыш қандай, ол қалай іске қосылады және оған дейінгі кабельдің ұзындығы қанша? Бұл жалғыз жауап бағдарламадағы басқа кез келген жолдан гөрі көбірек туннель жобаларында көрсетілген трансформатордың номиналын өзгертті.

 

Туннельдегі желдету үшін трансформатордың жұмыс режимін VFD гармоникалары өзгертеді

Практикалық түрде әрбір жаңа реактивті желдеткішті айнымалы жиілікті қозғалтқыш (VFD) басқарады, себебі тәуліктің тығыз емес уақытында 30% айналу жиілігінде жұмыс істейтін желдеткіш өзінің қозғалтқышын энергия шығыны бойынша ғана толық қайтарып береді. Сондай-ақ, бұл қозғалтқыш трансформатордың екіншілік шығысында не көрсететінін де өзгертеді.

Алты импульсті жетектеу кірісінде жалпы гармоникалық бұрмалауы әдетте 25% пен 45% арасында болатын синусоидалы емес токты тартады. IEEE 519 стандарты 69 kV-тан төменгі шина үшін кернеу бұрмалауын 5% шегінде шектейді және қолжетімді қысқа тұйықталу тогы азайған сайын ток бұрмалауының шегін қатаңдатады. Туннельдер осы қисықтың қолайсыз аяғында орналасқан: ұзын қоректендіру желілері, салыстырмалы түрде әлсіз көздер және бір екіншілік шинадан қоректенетін бірнеше жетек.

Салдары мынада: туннельдегі желдету жетектерін қоректендіретін трансформаторды тек кВА бойынша анықтауға болмайды. Гармоникалық ток айналымды ток және шашыраңқы жоғалтуларды қосады, олар орамның ыстық нүктесіндегі температураны сол көрініс қуатында синусоидалы жүктемеде пайда болатын деңгейден жоғарылатады. Сондықтан құйма шайырлы трансформатор туннельдегі жобада әдетте K-факторына сәйкес рейтингіленген, нейтралы ұлғайтылған немесе үшесел гармоникаларды ұстап тұратын дельта орамы бар, сонымен қатар орамның температура класы жобалық жүктемеден жоғары резерв қалдыратын трансформатор тапсырылады.

Біздің бағыттаушы ережеміз — жетектермен қоректенетін туннель тақталары үшін VFD гармоникалары басымдық: қосылған қозғалтқыш қуатын алыңыз, гармоникалық жоғалтуға арналған маржа қосыңыз және орамның температура көтерілуінің класын таза талаптан бір деңгей жоғары көрсетіңіз. Қосымша шығын сауалнамада көрсетіледі. Қате жасаудың құны жетінші жылы пайда болады.

 

 

Өрт қауіпсіздігі технологияны, бағаны емес, анықтайды

Сұраңыз: неге тунел ішіндегі көптеген астыңғы станциялар құрғақ типті жабдықтармен жұмыс істейді? Жауап — тиімділік емес. Бұл өрт қауіпсіздігі. NFPA 502 (https://www.nfpa.org/codes-and-standards/nfpa-502-standard-development/502автокөлік тунелдері, көпірлер мен басқа шектеулі қатысуға ие автожолдар үшін өрт қорғанысы мен өрттен адам өмірін қорғау талаптарын орнатады және желдетуді өрт жанып тұрған кезде де жұмыс істеуге тиіс маңызды өмір қауіпсіздігі функциясы ретінде қарастырады.

Бұл талап трансформаторға дейін тікелей беріледі. Маймен толтырылған қондырғы тунельдің ішкі кеңістігіне орналастырылса, ол жанғыш сұйықтықты, банды, қорғаныс қабырғасын және қосымша өрттен бөлу құрылғысын қажет етеді, сондықтан көптеген дизайнерлер пікірталасты болдырмау үшін құрғақ типті трансформаторды көрсетеді құйма шайырлы трансформатор тесік ішінде немесе көршілес бөлмеде. Өнімнің стандарттары осындай құрылғының қанағаттандыруы тиіс талаптарға айқын түрде көрсетеді: IEEE C57.12.01 (https://standards.ieee.org/ieee/C57.12.01/6775/) құрғақ типтегі тарату және күштік трансформаторларға жалпы талаптарды қамтиды, ал IEC 60076-11 — 36 кВ-ға дейінгі құрғақ типтегі күштік трансформаторларға арналған.

Бір ескерілмейтін деталь басқаларына қарағанда жиірек ұмытылады: трансформатор өзінің қоректендірушісіндей ғана сапалы. Авариялық желдету тізбегі от болған кезде тізбектің бүтіндігін сақтауға тиіс болса, кабель мен қосылулар да осындай шарттарға шыдай алуы керек. Өзін-өзі өшіретін шыны-эпоксидті құрылғыға қалыпты кабельмен қосылу — кең тараған және қымбатқа түсетін қарама-қайшылық.

 

Тоннельдегі орта жабдыққа үнсіз әсер етеді

Туннельдегі ауа ылғалды, тозаңды және жеңіл коррозиялық. Вентиляциялық құбырда салыстырмалы ылғалдылық 85% асатын көрсеткіштер кеңістікте қалыпты болып табылады, тежегіш пен дөңгелектердің тозаңы барлық горизонталь беттерге шөгеді, ал жағалаудағы туннель қоспаға хлоридтерді қосады. Жаз мезгілінде құбырдың айналасындағы температура 40–45°C аралығында болады, бұл температура трансформатордың орналасқан жерінде, емес, порталда өлшенеді.

Резинамен инкапсуляцияланған орамдар ылғалдың ішке түсуінен қорғау үшін қапталған құрғақ типті орамдарға қарағанда тиімдірек, себебі құйма шайырлы трансформатор құю процесі орамды ылғалдың ішке түсуінен жабық ұстаған. Талаптар әлі де ортаға сәйкес келуі керек: конденсацияның алдын алу үшін кеңістікті жылытатын электрқыздырғыштар, IP-рейтингі берілген терминалдық қорап және аймақтың жалпы ауа-райы емес, құбырдың айналасындағы ортаның температурасы негізінде жасалған конструкциялық шарттар.

Биіктік те маңызды. 1500 м биіктікте конвективті салқындату үшін қолжетімді ауа тығыздығы шамамен 9% төмендейді, сондықтан теңіз деңгейінде температураның көтерілуі бойынша сынақтан өткен құрылғы тауда орналасқан желіде автоматты түрде қабылданбайды. Тапсырыс берушіден сіздің аймағыңыздағы орташа температура мен биіктікке сәйкес қолданылатын қуаттың төмендеуін көрсетіп, жалпыланған қисық емес, есептеуді ұсынуын сұраңыз — бұл тексеру әдісі біз әрбір тунельдік желдету үшін трансформатор біз баға береміз.

 

Біз баға бермес бұрын сұрайтын нәрселер

Тунель трансформаторын тапсыру бойынша рейтинг, баға және жеткізу мерзімін бес нәрсе анықтайды. Егер сұраныста олар анық көрсетілсе, баға әдетте бірінші рет қайтарылады:

• Жүктеме кестесі, ішінде ең үлкен электрқозғалтқыш ерекшеленген. Бізге оның қосу әдісін және қосымша станциядан кабельдің ұзындығын беріңіз. Қалғандары осы бір кірістен тәуелді.
• Қозғалтқыш типі және саны. Алты импульсті, он екі импульсті немесе белсенді алдыңғы шет, сонымен қатар ТЖ шинасындағы қолжетімді қысқа тұйықталу тогы — бұл гармоникалық шегі анықтайды.
• Үздіксіз резеңке салынған орама ішкі есіктің периметрін толық қаптайды және әртүрлі жағдайларда ұсақ тозаң бөлшектеріне, ылғалдың енуіне және орташа конденсацияға қарсы сенімді, герметикті қорғаныс қабатын қамтамасыз етеді. Дизайндың айналасындағы орта, биіктік, ылғалдылық және трассаға қолданылатын сейсмикалық санат.
• Өртке қарсы стратегия. Тунельдің ішіндегі жабдық, арнайы трансформаторлық подстанцияда немесе алыста орналасқан — жауап құрғақ типті немесе сұйықпен толтырылған трансформаторды таңдауды анықтайды.
• Сертификаттау және пайдалы әсер коэффициентінің мақсатты деңгейі. UL, CSA немесе IEC сынақ есептері және тағайындалған елде талап етілетін пайдалы әсер коэффициентінің деңгейі.

Ryan Electric Солтүстік Америка, Орта Шығыс және Оңтүстік-Шығыс Азия бойынша инфрақұрылым мен өнеркәсіптік жобалар үшін құрғақ және майлы трансформаторларды шығарады. Біздің Цзянсу зауыты 120 000 м² аумақты алып жатыр, онда 180-нен астам өндіріс пен сынау жабдықтары бар, ал сертификаттау портфолиосы UL, CSA, IEEE, DEKRA және CNAS стандарттарын қамтиды. 2023 жылдан бастап біз Eaton компаниясымен құрылған қосылмалы кәсіпорын серіктесі ретінде әрекет етеміз, сондықтан біздің сынау мен сапа құжаттамасы сыртқы аудит процесіне ұшырайды, өзімізбен декларациялауға емес. Туннельге арналған тапсырыс деректер орталығына арналған тапсырыспен бірдей қарастырылады: қалыпты сынау деректері, температураның көтерілуі бойынша жазбалар және сертификаттау құжаттары бірлікпен бірге жіберіледі.

 

Жүктеме кестесін жіберіңіз, тек кВА мәнін емес

Қабылданатын шешімді анықтайтын сан тунельдік желдету үшін трансформатор жүктеме тізіміндегі бірінші сан ретінде сирек кездеседі. Жүктеме кестесін, ең үлкен электрқозғалтқышты, жетектің түрін және объектінің жағдайларын біздің инженерлерімізге жіберіңіз — содан кейін сіз дизайнды қайта қарау кезінде қорғауға болатын бағалау, гармоникалық шектеу және қуаттың төмендеуі бойынша есептеу нәтижесін аласыз, ал ережеге сүйеніп таңдалған техникалық паспорты емес.

Автор туралы: Бұл мақала Райан Электрик инженерлік тобы тарапынан жазылған — бұл Қытайдың Цзянсу провинциясында орналасқан трансформатор өндірушісі және 2023 жылдан бері Итонмен құрылған қосымша кәсіпорын; ол Солтүстік Америка, Орта Шығыс және Оңтүстік-Шығыс Азиядағы туннельдер, метрополитендер, деректер орталықтары мен электр энергиясын қамтамасыз ету жобаларына UL, CSA және IEC сертификатталған құрғақ және майлы трансформаторларды жеткізеді.