Жылуу насосунун электрлендирүүсү үчүн трансформатор: Киргизүү жана кышкы чоң чагылыш үчүн коммерциялык реконструкцияларды өлчөө

Түштүк Онтариодогу бир мектеп кампусу 2026-жылы жазында газдык котелдорун алып салып, алардын ордуна 420 кВттук аба-булагындагы жылуу насостору менен алмаштырды. Механикалык инженер компрессорлорду туура өлчөгөн. Бирок электр тутуму биринчи суук таңда иштебей калды: баштапкы компрессор ишке киргенде негизги ток 1200 А деңгээлинде 398 Вга төмөндөп, эки чатырдык VFD-лар токтун төмөндөшүнөн иштебей калды, анткени экинчи этап дагы ишке кирбеген. жылуу насосунун электрлендирүүсү үчүн трансформатор кайра жасалган сызмада кимдиктен да талашылбайт, бул трансформатордын жетишсиз өлчөмдө болуп калышынын негизги себеби.

 

Электрлендирүүнүн кайра жасалуу иштери трансформатордун предположенияларын бузат

Газдык котел жана жылуулук насосу бирдей жылуулук берет. Электр сызмасында алардын ортосунда эч нерсе орток эмес. Котел циркуляторго жана жанаргычтын башкаруусуна бир нече жүздөгөн ватт тартат. Жылуулук насосу герметик мотор-компрессорлор аркылуу жүздөгөн киловатт тартат, жана аларды блоктор менен тартат: ишке кирүү, чыгаруу, чагылыштыруу, төмөндөтүү.

Мурдатан бар болгон кызматтар жаздык салкындуруу чоңойгондо жана ар түрлүү жарыктык жүктөмүнө ылайык өлчөнгөн. Жылуулуктандыруу ретрофити чоңойгондо кышкы саатта болот, анда жарык жана розеткаларга коюлган жүктөм да максималдуу деңгээлде болот, жана термалдык жүктөм мотордук жүктөмгө айланат. Ошол жерде жылуу насосунун электрлендирүүсү үчүн трансформатор чечим чындыгында башталат, компрессордун тандалышынын таблицасында эмес.

Жүктөмдүн эсебин жасаганда жыш кездешпеген үчүнчү өзгөрүш бар. Баштапкы сервис эсеби газ менен жылытылган имарат үчүн коммуналдык компания тарабынан кабыл алынган талап коэффициенттерин камтыган, ал имараттын кыска кышкы чоңойгон жүктөмү жана төмөн мотордук жүктөмү болгон. Ошол эле айрымдык предположениелерди жылыткыч компрессорлорго кайрадан колдонуу жүктөмдү азайтат, анткени ступенчат компрессорлор розетка жана жарык жүктөмдөрүнөн айрымдыкташпайт.

 

Жүктөмдүн математикасы: Жылыткыч компрессорлордун сервиске чындыгында койгон талаптары

Дизайн-күндүн капаситетинен баштаңыз, аталган капаситеттен эмес. Түштүк Онтариодо номиналдуу 420 кВт аба-базалуу жылыткыч компрессорлор топтому 8,3°C температурасында 420 кВт берет жана -15°C дизайн шартында анын жакшылтылган баасынын гана 68% түзөт. Жарыяланган капаситет таблицалары төмөндөөнү көрсөтөт; алардын көрсөтүшүнүн ачык болбогон жери — электр киргизүү бир убакта өсөт, анткени КПД 3,4төн 1,8ге төмөндөйт.

Бул жогоруда айтылган кампус үчүн арифметикалык эсеп, ал 480 В токтун орточо өлчөмдөгү коммерциялык реконструкцияга мүнөздүү.

• Жылыткыч компрессорлор, 2 модуль x 210 кВт: -15°C температурасында 233 кВт электр, КПД 1,8
• Айлануу насостору, 4 туруктуу-тездиктүү: 22 кВт, үзгүлтсүз
• Башкаруу жана BMS: 4 кВт, үзгүлтсүз
• Каршылыктын резервдүү жылытуусу, 4 этап: 120 кВт, проекттук температурадан төмөн гана
• Проекттук электр жалпы жүктөмү: 379 кВт, 0,93 куч коэффициентинде жакында 407 кВА

 

 

Бул 407 кВА – жүктөм. Бул трансформатордун өлчөмү эмес. Бул эки сан ортосундагы аралык – бул жаңыртуу бюджеттери ики жакка да ката кеткен жер. Кийинки бөлүмдө бинанын кайсы учурда да пайдаланбай турган 40% ашык мышьяк сатып албай, бул аралыкты жабуу маселеси талкууланат.

 

Жылыткыч насосторду электрлендирүү үчүн трансформатордун өлчөмүн белгилөө

NEC Статьясы 440 мотор-компрессордун тизмектерине тийиштүү жана герметик рефрижерант компрессорлордун аталган токко эмес, анын рейтингдеги токко негизделген талаптарды берет. Фидерлер жана сервис жалпы жүктөмү дагы Article 220 аркылуу эсептелет, жана NFPA 70 бул текст – сиздин инспектордун чыныгыдан окуганы. Практикада: компрессордун рейтингдеги токтарын, баскычтап иштеген резервдүү жылытууну, баштапкы ток бул компрессорлорду иштетүүнүн түзүшү жана бина үчүн турган жүктөм.

Онтарио штатында котелди алып салгандан кийин калган бина жүктөмү 520 kVA болгон. Жалпы жүктөм 927 kVA га жеткен. Мамыкта турган 750 kVA лык токтогон трансформатордун пиктеги жылында иштөөсү 98% га жакын болгон, ошондуктан аны кайрадан колдонуу мүмкүн эмес болгон. Биз 1500 kVA, 13,8 kV дельта — 480Y/277 V, 5,75% импеданстагы трансформаторду тапшырганбыз — бул кийинки стандарттуу өлчөм жана программанын экинчи этапы үчүн чамасынан тышкары 35% резерв калтырат.

Үч сан туурасынан кийин келет, алардын ар бири төмөнкү жактагы аппараттарга таасир этет. Биринчи ток 62,8 A. Экинчи токтун толук жүктөмү 1804 A. Терминалдарда жетиштүү экинчи токтун авариялык тогу 31 kA га жакын, бул сан коммутациялык жабдууларды 42 kA же 65 kA үчүн тапшыруу чечимин чыгарып берет. Бул сан ишкерлер тапшыруу үчүн эң көп учурда унутуп калат.

Жүктөмгө байланыштуу бир эскертүү. жуу түрүндөгү трансформатор бул трансформатор май менен толтурулган трансформатордой түзүлгөн узак мөөнөттүү ашыкча жүктөмдү ташыя албайт. IEEE C57.12.01 kuru tipdyk kuchtandyrkichtar 30°C орточо жана 40°C максималдуу амбиент температурасына негизделген, ал эми июль айында чатырдын ичиндеги кабина өзүнчө бул деңгээлден жогору турат. 50°C кабинада кургак типтеги бирдикти паспорттук кубатынын 100% и менен иштетүү – бул кызматташтык мөөрөнүн чечими, бирок консервативдүүлүк катары маскаланган.

 

Баштапкы ток жана кернеңдин төмөндөшү: Кайрадан жасалган системалардын көбүнчө салыштырылган жерлерде иштебей калышы

Трансформатор аркылуу мотордун баштапкы кернеңдин төмөндөшү – баштапкы кВА-ны трансформатордун кВА-сына бөлүп, андан кийин импеданстын процентине көбөйтүү менен жакынча эсептелет. 90 кВт компрессору 140 А номиналдык жүктөм тогу менен жана 6 эсе блоктолгон ротордун тогу менен 480 В де 840 А токтун баштапкы талабын түзөт, бул 698 кВА баштапкы талапты түзөт. 1500 кВА трансформатор аркылуу 5,75% импеданста бул жакынча 2,7% төмөндөшүн түзөт, бул көпчүлүк электр компаниялары тармактагы нүктада 10% га чейин уруксат берген чегинде толук ылдам.

Трансформаторды 1 000 кВАга кичирейтүү жана ошол эле компрессор 4,0% төмөндөт. Эми эки компрессорду бирдей ступендалуу башкаруу командасына коюңуз, анда төмөндөө секундунун бөлүгүнө ики эсе артат, бул ВФД-нын иштеп кетишине жана башкаруу системаларынын кайрадан орнотулушуна алып келет. Арзан модернизациялык ыкмалар дагы ошондой иштейт, анткени ступендалуу логикасы механикалык подрядчы тарабынан жазылат жана электр тарабынан ким гана текшерилбейт.

Баштапкы ток энергия берилгенде болгон окуя – башка жана чоңураак окуя. Суук 1 500 кВАлык агрегат биринчи 0,1 секундда номинал токтун 8–12 эсе ашыгын чыгарып жиберет; бул 480 В токтун 14 000–21 000 А болгонун билдирет. Негизги автоматтын тез иштеген орнотулушун заводдун өнөктүрүлгөн маанисинде калтырыңыз, анда ишке киргизүү күнү көпчүлүк учурда токтотуу менен башталат, андан кийин трансформатордын кемтиктуу же жок экендиги жөнүндө талаш-тартыш башталат.

Бул – сатып алуучулар көбүнчө санкында көрбөгөн пакеттин бөлүгү. Биздин кайсы бир бирдикти ретрофитке жөнөткөндө, анын ичине тез өсүштүн эсептелген чеги рутиндык сыноо долбооруна кошулуп жөнөтүлөт, ошондо контрактор токту токтотуу убактысын же жүктүн толук толтурулган учурда токтотуу ыкмасын белгилей алганда, жүк машинасы дагы келбегенде. Вермонт штатындагы бир мектеп проектинде электр техникалык талаптарында компрессорлордун блоктолгон ротор амперлери көрсөтүлгөн, бирок тапшырылган техникалык маалыматтарда гана номинал жүктүн амперлери көрсөтүлгөн. Тапшырылган документтерди текшерүү иштери жеткирүүгө чейин үч аптага чейин талашты табып, январь айында иштөөгө башталганда, саат 6:00дә талашты табуудан сактаган.

 

Инвертордуу компрессорлордон пайда болгон гармоникалар жана алардын орамга таасири

Туруктуу токтун тескери түрү менен иштеген спиралдуу жана винттүрүлүү компрессорлор туруктуу токтун тескери түрү менен иштеген моторлорго окшомойт. Алардын алгы бөлүгү синусоидалык эмес токту чогултат, бул көбүнчө жарым жүктө 25%–40% чамасында жалпы гармоникалык ток бузулушуна алып келет, жана бул спектр орамга кошумча вихревый токтун жоголушу жана жергиликтүү ысыма түрүндө таасир этет. А жуу түрүндөгү трансформатор kVA гана негизделген тандалган трансформатордун температурасы завод 30% кубаттуулукта иштегенде паспорттогу температурадан жогору болот.

Эки иштеп жаткан чечим бар. Эгерде бир нече инверторлор бар болсо, K-4, ал эми VRF сырткы блоктору же чоң VFD топтомдору басымдуулук кылса, K-13 белгиленип койлуу керек; же гармоникалык жоготуу коэффициенти ыкмасын колдонуп, конвенциялык трансформаторду кубатын төмөндөтүү керек. Эки ыкма да туура; айрыкча VRF системаларында, он жети чоң инвертордун бардыгы бирдей таратуу чекитинде өзүнчө бузулуштарын кошуп жатканда, бул маселени карашпай калуу туура эмес.

Экинчи таасир – жалпы жүктүүлүк аз болгондо алга чыккан күчтүн коэффициенти. Токтун DC-шунттагы конденсаторлору жалпы жүктүүлүк 20% болгондо жана жумшак күндө завод тынычтыкка келгенде токту кернеэге караганда алга чыгарып жиберет, ошондуктан жылуу насосунун электрлендирүүсү үчүн трансформатор 0.93 артта калган күчтүн коэффициенти менен белгиленип койулган трансформатор 0.85 алга чыккан күчтүн коэффициенти менен иштейт. Бир нерсе дароо бузулбайт, бирок электр энергиясын өлчөөчү приборлор, конденсаторлор тобу жана генераторлордун параллель иштешүү контроллорлору таң калдырган сыяктуу иштөөгө баштайт. Бул маселени электр энергиясын өлчөөчү приборлордун көрсөтүшүнөн мурун утилитата инженерине маалымдап койгу.

 

Салкын климат, резервдик жылытма жана стадиялаштыруу маселеси

-12°C төмөнкү температурада, стандарттагы аба-базалуу бирдиктер 55%–65% чоңдуктагы номиналдуу кубаттуулугун берет. Салкын климаттагы бирдиктер 70%–80% чоңдуктагы кубаттуулугун сактап, COP-тун 1,8 жанында туташтырат. Кандайдыр бир айырма болсо, ал орунду каршылыктын жылуулугу менен толтурулат, ал эми каршылыктын жылуулугу жүктүн баскычтарында пайда болот. 120 кВт резервдик банк, төрт 30 кВт баскычына бөлүнгөн, 480 В токтун бир баскычында 36 А кошот. Жеке түрдө бул эч нерсе эмес. Бардык төрт баскыч бир убакта ишке киргенде, бир секунддан аз убакытта 120 кВттук баскыч өзгөрүшү болот, жана так эсептелген жүк үчүн өлчөнгөн трансформатордун бул үчүн жооп жок.

Кургатуу – жашырын чоңойгон чың. Тескери циклдүү кургатуу компрессорлор иштеп турганда, үйдүн контурунан жылуулукту чыгарып салат, жана сегиз модулдуу тезис 2°C токойлуп турган күндө бири-бири үстүнө кургатылат. Туруктуу кубаттуулуктун таблицасына эмес, бир убакта кургатуу учурларына ылайык проектилеңиз жана кайра ишке кирүүнүн баштапкы токтунун өзгөрүшүн ошол эсептөөгө киргизиңиз.

Корпус жана сырткы орто чалгындык шарттарга көбүрөөк көңүл буруу керек, анткени алардын талаптары көбүнчө суук климаттын талаптарынан көбүрөөк. -25°C температурада токтун таасири астында эмес кургак типтеги орамда конденсация пайда болуп, андан кийин тезирээк кечки жүктүн көтөрүлүшү — бул чыныгы салондун бузулушуна алып келет; ошондуктан космос жылыткычтары жана иштеп турган термостат — мүмкүнчүлүк болуп эсептелбейт. Ошол эле климатта май менен толтурулган жерге орнотулган трансформаторлор үчүн суюктуктун куйлуу температурасы жана суукта иштөө вязкостусу талаптарга кирет, алардын белгилөөсү төмөнкү белгилөөдө турган эмес.

 

Талаптардан жеткирүүгө: Биз кандай нерселерди жасабыз жана кандай нерселерди сынообуз

Ryan Electric — бул UL тизмесинде көрсөтүлгөн трансформатор поставщиктери jiangsu штатындагы 120 000 м² аянтта 180-ден ашык өндүрүш жана сыноо жабдуулары менен 37 патентке ээ болгон компания, ал 1500 кВА классындагы трансформаторлорду жасайт. 2023-жылдан баштап Eaton менен биргелешкен ишмердик иштеп жаткан Ryan Electric Север Америкадагы ири өндүрүшчүлөрдүн колдонгон тубалдуулук жана импеданстардын талаптарына ылайык иштейт жана сыноо маалыматтарын жыйынтыктабыз эмес, аларды толук жарыялайбыз.

Ар бир бирдик IEEE C57.12.90 стандарты боюнча кийинки иштөөлөрдү өтөр: орамдын каршылыгы, коэффициент, полярлук, жүктөмсүз жоготуу, жүктөмдөгү жоготуу, импедансы, колдонулган кернеу жана индукцияланган кернеу, ошондой эле дизайн боюнча температуранын көтөрүлүшүнүн түрлүү сыноо. Импедансы белгиленген мааниден ±7.5% чегинде сакталат, бул коммуналдык компания сервис жаңыртуусунун ырастоосунан мурда авариялык токту изилдөөдө маанилүү. Ошол изилдөө негизинде жуу түрүндөгү трансформатор сатып алуу такасында импедансын так көрсөтүү керек, ал эми заводдун өнөктүрүлгөн маанисине таянуу керек эмес.

Сертификатташтыруу – бул UL тизмесинде көрсөтүлгөн трансформатор поставщиктери же документтери бар, же жок. Курактуу жалпы максаттуу бирдиктер үчүн UL 1561, Канада үчүн CSA C22.2 No. 66, эки рынокка да таасир эткен учурда cULus. Онтарио кампусунда коммуналдык компания CSA белгисин аталыш табличкасында окууго ыңгайлуу кылып көрсөтүүнү жана сериялык номерге шилтеме берилген сыноо долбоорун талап кылган. Булар экиси да жеткирүү конвертичинде болгон, жана текшерүү биринчи жолу өткөн.

 

 

Жеткилтүү иштери 16 апта узактыгында тастыкталган сызмалардан башталып, иш берүүчүнүн үчүнчү тараптагы инспектору жөнөкөй сынама тесттерди көзөмөлдөгөн. Биздин ишке киргизүү белгилөөсүнөн кийин, чыңалуу жылуулугу эки баскычтуу башкарууга кайрадан жалгакталып, резервдеги иштөөдөгү өлчөлгөн кызмат кесилиши 3,9% ден 1,8% га төмөндөдү. Бул өзгөртүү бир контактторго жана электрикчинин эки саатына турган.

 

Кийинки кадам

Эгерде сиз газ менен жылытылган имаратты өзгөртүп жатсаңыз, төрт нерсе жөнөтүңүз: проекттук күндөгү жылуулук жүктөмү жана анын артка турган капаситет таблицасы, компрессордун рейтингдеги жүктөмү жана блоктолгон ротордун тогу, сакталган имарат жүктөмү жана корпустанын айланасындагы орточо температура. Биз кВАнын эсептелген маанисин, болжолдонулган керне кесилишин, камсыз кылынган авариялык токтун маанисин жана К-фактордун маслаатын камтыган өлчөмдөө бетин ич ара эки иш күнүнөн ичинде кайтарып беребиз.

Суроо берип, UL тизмесинде көрсөтүлгөн трансформатор поставщиктери жөнөтүлгөн документтерди бирге суроо: жөнөкөй сынама тест долбоору, UL же CSA тизмесинин ссылкасы жана импеданстардын чыдамдуулугу боюнча билдирүү. Коммуналдык кайра карашчылар бул үч документти суранат, аларды даярдап коюу баа талкуусунан көпкө убакыт тажрыйбалык жаңыртуу үчүн иш убактысын кыскартат.

Автор тууралуу — Бул макала Райан Электрик компаниясынын трансформатор инженердик командасы тарабынан жазылган. Бул компания — Жансыу, Кытайдын негизинде иштеген UL/CSA-бекитилген өндүрүүчү жана Итон менен биргелешкендик иштеп чыгаруучу компания. Ал Север Америка, Орто Азия, Түштүк-Чыгыш Азия жана Африка боюнча дата-орто, энергия сактоо, жаңылануучу энергия, денсоолук жана коммуналдык долбоорлорго кургак, майлы жана пад-монтталган трансформаторлорду камсыз кылат.