Тунелдерде жарык берүү үчүн трансформатор: Жол тунелдерине жана жер астындагы транзитке бирдиктерди белгилөө

Жол тунелдериндеги жабдуулардын иштебеши дээрлик баардык учурда жарык тармагынан башталбайт. Ал вентиляторлордон башталат. Бир пуск-тест инженери бул ырааттуулукту бизге түшүнүктүү тилде түшүндүрдү: биринчи жет вентиляторлордун тобу таза иштей баштайт, экинчи топ да жакшы иштейт, үчүнчү топ иштей баштаганда 480 В шинасынын кернеэси төмөндөйт, привод төмөн кернеэдэн улам иштебей калат жана түтүн сыноосу башталганга чейин вентиляция иштебей калат. тунелдерде жарык берүү үчүн трансформатор жүктөм тизмесинен өлчөмдөрү белгиленип, анын иштөөсү моделденбеген.

Бул туннелдеги электр энергиясын колдонууда кыйынчылык тудурган нерсе. Көпчүлүк учурда жүктөм аз — бир нече жүздөгөн киловатт жарык, бир нечэ вентилятор, бир нечэ насос. Бир нече секунд бою, күндө бир нече жолу, жүктөм чоң болот. Ошол эле электр коомдуру, мотордун ишке кирүүсүнөн өткөн сон, ошондой эле ОЗК гармоникалары вентиляция системасынын приводдорунда иштеп, бир нече метр аралыкта өрт жанып турганда да иштеп турат.

 

Туннелдеги электр подстанциясына чындыгында кандай жүктөм түшөт

Туннел — бул километрлик бетондун боюнча созулган кичинекей өнөрөлүк завод. Электр жүктөмүнүн негизин вентиляция түзөт, бирок ал жалгыз жүктөм эмес, жана ар түрлүү жүктөмдөр башка-башка иштейт. Аларды айрып көрсөтпөй, бир гана кВА санын белгилөө — бул техникалык талаптарды түзүүдөгү негизги ката.

Жүктөө	Типтүү диапазон	Кызмат	Бул өлчөмдү тандоого кандай таасир этет
Жет-фэн (осьтук, привод менен камсыз кылынган)	22–250 кВт	Ступенчатык ишке кирүү/токтотуу, жылына жүздөгөн цикл	Кылычталган ротордун тогу жана ТЧ шинасындагы кернеэдин төмөндөшү
Туннелдеги вентиляция вентилятору	200–1 000 кВт	Үзүлбөс, түтүн чыгаруу үчүн реверсивдүү	Эң ири жалгыз мотор; адатта өлчөмдүн төмөнкү чегин белгилейт
Түтүн клапанынын аткаруу механизмдери жана башкаруу системасы	10 кВттан төмөн	Авариялык учурда гана иштейт, ордуна туташтырып турушу керек	Кичине жүктөм, бирок ошол эле панель жана UPS тармагын бөлүшөт
LED туннель жана авариялык жарыктоо	30–350 кВт	Үзүлбөс, 100% иштөө убактысы	Гармоникаларга бай; нейтралдык токту көтөрөт
Суу агызып чыгаруу насостору	15–110 кВт	Токтогон, жашыл орто	Суу бағанасына каршы иштөө; влага кирип калуу коркунучу
Трансформатордук подстанциянын желдетүүсү жана шамалдаткычтары	10–60 кВт	Сüрдүк	Трансформатор өзү отурган орто температурасын көтөрөт
SCADA, CCTV, белгилер	20 кВттан төмөн	Сüрдүк	Оттун окуясы учурунда жүрүш талабы

Дизайн боюнча нускамалар буларды айрым ыкмалар катары эле карашат. Бул FHWA Жол Тоннелдери Боюнча Дизайн Нускамалары (https://www.fhwa.dot.gov/publications/focus/05nov/03.cfm) желдетүү, жарык берүү, отко каршы чаралар жана сейсмикалык дизайн үчүн айрым бөлүмдөрдү камтыйт — бирок баарысы бир жүктөмдүн графигине таянат, жана бир трансформатор гана натыйжаны ташууга тийиш.

 

Мотордун ишке кирүүсү төмөнкү чеги, иштеп жаткан жүктөм эмес

Иштеп жаткан жүктөм — жөнөкөй сан. Салоонун, жарык берүүнүн жана насостордун жүктөмүн кошуп, диверсификация факторун колдонуп, 900 кВА тоннелге карата 1500 кВА бирдик тарып көрүнөт. Андан кийин ишке кирүүгө карагыла.

Стандарттуу NEMA Design B индукциялык мотор туруктуу токтун турактыгында иштегенде, туруктуу жүктөм тогунун орточо алты эсе ашыгын чыгарып салат. Мисалы, 480 В кернешиндеги 250 кВттук шамалдаткыч мотор: туруктуу жүктөм тогу орточо 300 А чыгат, ошондуктан блоктолгон ротордун тогу орточо 1800 А чыгат жана шамалдаткыч тездикке жетүү үчүн керек болгон 2–4 секунд боюнча сакталат. Экинчи топтун баштапкы импульсун бир жарым секунддан кийин берсеңиз, трансформатор нормалдуу иштөөдө эч качан көрбөгөн жүктөмдү ташылат. Бул — плашкалыкта көрсөтүлгөн сан.

Баштапкы импульсунун жарактуулугун эки параметр белгилейт: трансформатордун проценттук импедансы жана фидердин импедансы. 5,75% импедансты трансформатор кыска туйгун тогунун чектөөдө ыңгайлуу иштейт, бирок мотордун терминалдарында терең кернеши төмөндөтүүгө алып келет. 4% импедансты трансформатор кернеши төмөндөтүүнү жазырат, бирок кыска туйгун тогунун максималдуу маанисин жогорулатат; бул токтуткучтун номиналы жана шиналардын механикалык төзүмдүүлүгү аркылуу сиңирелет. Туннельдин ортосунда жайгашкан шамалдаткыч бөлмөсүнө 700 м фидер кабели менен байланышкан учурда кабельдин импедансы трансформаторго караганда кернеши төмөндөтүүгө анчалык үлөш кошот.

Практикалык тажрыйба: биз туннель үчүн сатып алуу суроосу заводдон чыгып кетпейинче, баштапкы эсептөөнү ишке ашырабыз, ал эми клиент жүктөмдүн тизмесин гана жөнөткөндө, биз бир гана суроо кайтарып жөнөтөбүз — эң чоң мотор кандай, ал кандай ыкма менен иштетилет жана ага чейинки кабельдин узундугу канча? Бул жалгыз жооп туннельдеги проекттердин көпчүлүгүндө таанытылган баасын башка кандайдыр бир саптагыдан көбүрөөк өзгөрттү.

 

Туннельдеги вентиляция үчүн трансформатордун жүктөмүн өзгөртүүчү жыштыктын инверторлору (VFD) гармоникалары

Практикада бардык жаңы струялык вентиляторлор өзгөрмө жыштыктын инверторлору (VFD) менен иштетилет, анткени пиктеги жүктөмдөн тышкары 30% жыштыкта иштеген вентилятор өз инверторунун баасын энергия чыгымдары аркылуу гана төлөйт. Инвертор ошондой эле трансформатордын вторичдик терминалдарында көрүнүп турган нерсени өзгөртөт.

Алты-пульстуу кыймылдаткыч кирешеде жалпы гармоникалык бузулушу 25%–45% ортосунда болгон, синусоидалык эмес токту чагылдырат. IEEE 519 стандарты 69 кВдан төмөнкү шина үчүн кернеэ бузулушун 5% менен чектейт жана кыска токтун жетишүүсү азайган сайын ток бузулушунун чегин катуураак кылат. Туннелдер бул эгри сызыктын таптакыр кыйын башында жайгашат: узун фидерлер, салыштырмалуу зайлабыр булактар жана бир секундардык шинадан бир нече кыймылдаткыч ток менен камсыз кылынат.

Натыйжасында туннелдин желдетүү кыймылдаткычтарын камсыз кылуучу трансформаторды жөн гана кВА боюнча белгилөөгө болбойт. Гармоникалык ток вихревой жана чачырандын жоготулушун кошуп, ошол эле кажеттүү кубатта синусоидалык жүктөмдүн түзгөнүнөн жогору орамдын ысык нүктөсүнүн температурасын көтөрөт. Ошондуктан коргошун эритмеси трансформатору туннелдеги долбоорго кыймылдаткычтар менен камсыз кылынган трансформатор көпчүлүк учурда К-фактордун баасы менен, ичке нейтралдын өлчөмү үлкөйтүлгөн, же трипленин гармоникаларын кармап турган дельта орамы менен, ошондой эле долбоордун жүктөмүнөн жогору температура класындагы орамдын температурасы менен тартипке келтирилет.

Биздин кыймылдаткычтар менен камсыз кылынган туннелдеги тақталар үчүн иштеген эрежебиз ОЗК гармоникалары басымда турат: байланышкан жүрүш кубатын алып, гармоникалык чыгым үчүн чекит коюп, орамдын температуралык көтөрүлүш классын таза талаптан бир база жогору көрсөтүңүз. Кошумча чыгым сатып алуу сунушунда көрсөтүлөт. Туура эмес чечим кабыл алынган учурда чыгым жети жылдан кийин пайда болот.

 

 

Өрт коопсуздугу технологияны, баасын эмес, белгилейт

Почти ар бир тоннель ичиндеги подстанция негизинен кургак типтеги жабдууларды колдонот, анткени алардын иштешүүсүнүн себеби эффективдүүлүк эмес. Ал — өрт коопсуздугу. NFPA 502 (https://www.nfpa.org/codes-and-standards/nfpa-502-standard-development/502жол тоннелдерине, көпүрөлөргө жана башка чектелген кирүүлүү автожолдорго өрт коргонуу жана өрттөн кийинки жашоо коопсуздугу талаптарын белгилейт, жана вентиляцияны өрт жанып турганда да иштеп турган критикалык жашоо коопсуздугу функциясы катары карашат.

Бул талап трансформаторго туурасынан таасир этет. Тоннельдин ичине коюлган май менен толтурулган трансформатор жанып кетүүгө мүмкүндүк берген суюктук, контейнер, башка бир камкорлук жана өрттөн айрым бөлмөлөрдү талап кылат, ошондуктан көпчүлүк долбоорлоочулар артык талаш-тартышка кирбей, кургак типтеги трансформаторды талап кылат коргошун эритмеси трансформатору тунелдин ичинде же жанындагы бөлмөдө. Өнөрөттүк стандарттар мындай агрегаттын талаптарын так белгилейт: IEEE C57.12.01 (https://standards.ieee.org/ieee/C57.12.01/6775/) кургак типтеги таркатуу жана күч трансформаторлору үчүн жалпы талаптарды жана IEC 60076-11 стандартын 36 кВ чейинки кургак типтеги күч трансформаторлору үчүн камтыйт.

Бир деталь көп учурда унутулуп калат: трансформатор фидердин сапатына барабар. Авариялык вентиляция тизмеги от окуясы учурунда тизмектин бүтүндүгүн сактоону талап кылганда, кабель жана туташтыруу башкача айтканда, ошол шарттарга чыдамдуу болушу керек. Стандарттык кабель менен кошулган өзүн-өзү жанып кетпеген чопонун трансформатору – жалпы жана кымбат туташтыруу кемчилиги.

 

Тунелдин орчуну жабдууларга тынчылыкта таасир этет

Туннелдагы аба нымдуу, чополуу жана жалпысынан коррозияга учуранат. Вентиляциялык шахтада салыштырмалуу нымдуулук 85% ден жогору болот, токтотуучу жана шиналардын чопосу бардык горизонталдык беттерге чөгөт, ал эми жээктеги туннелде карышына хлориддер кошулат. Жайында шахтанын айланасындагы температура 40–45°C га жетет, бул температура трансформатордун турган жеринде, порталда эмес, өлчөнөт.

Эпоксиддик смола менен капталган орамдар жабылган кургак типтеги орамдарга караганда бул шарттарга туруктуураак, анткени коргошун эритмеси трансформатору куймак орамды нымдын кирүүсүнөн коргойт. Техникалык талаптар дагы да орто чөйрөгө ылайык болушу керек: конденсациянын алдын алуу үчүн жылыткычтар, IP-деңгээлдүү терминалдык коробка жана шахтанын айланасындагы орто чөйрө, аймактын орточо абанын температурасы эмес.

Бийиктик да маанилүү. 1500 м бийиктикте трансформатордун конвекциялык салкындатууга колдонулган абанын тыгыздыгы 9% га жакын чейин төмөндөйт, ошондуктан деңиз деңгээлинде температуранын көтөрүлүшү боюнча сыноо өткөргөн трансформатордын тоо аймагында иштетилүүсү автоматтык түрдө кабыл алынбайт. Тартаачыдан сиздин сайттын айналасындагы шарттары жана бийиктиги үчүн трансформатордун күчтүүлүгүн төмөндөтүү (дерейтинг) ченелешин сурасыңыз жана жалпылама график эмес, нааданын эсептөөсүн көрсөтүшүн сураныңыз — бул бардык тунелдерде жарык берүү үчүн трансформатор биз сизге баасын беремиз.

 

Биз цитата бергенден мурун суроолор

Туннельдеги трансформатордун күчтүүлүгүн, баасын жана жеткирүү мөөнөтүн беш нерсе чечет. Эгер алар суроодо ачык көрсөтүлсө, цитата адатта биринчи жолу туура келет:

• Жүктүн графиги, ичинде эң чоң мотордун белгилениши. Анын иштөө ыкмасын жана подстанциядан кабельдин узундугун берип жибериңиз. Башка бардык маалыматтар ошол бир маалыматтан чыгат.
• Кыймылдаткычтын тиби жана саны. Алты импульстуу, он эки импульстуу же активдүү алгы уч, плюс ТЧ шинасындагы жеткиликтүү кыска токтун ток күчү — бул гармоникалык чегин белгилейт.
• Сайт шарттары. Дизайндын амбиенттүү шарттары, бийиктик, салыштырмалуу ылгагы жана туннельдин орнашуу учасына тиешелүү жер титирөө категориясы.
• Өрттүн стратегиясы. Туннельдин ичиндеги жабдуулар, айрым трансформатордук подстанцияда же алыскы жерде — жооп кургак типтүү же суюк-толтурулган трансформаторду тандоого таасир этет.
• Сертификатташтыруу жана эффективдүүлүк максаты. UL, CSA же IEC сыноо долбоорлору жана коюлган өлкө талап кылган эффективдүүлүк деңгээли.

Ryan Electric Север Америка, Борбуттук Борбор жана Түштүк-Чыгыш Азиядагы инфраструктура жана өнөрөсөлдүк долбоорлор үчүн кургак жана май менен толтурулган трансформаторлорду чыгарып жатат. Биздин Цзянсу заводу 120 000 м² аянтты ээлейт, анда 180ден ашык өндүрүш жана сыноо жабдыктары бар, ал эми сертификатташтыруу портфолиосу UL, CSA, IEEE, DEKRA жана CNAS кирет. 2023-жылдан баштап биз Eaton менен биргелешкендик иштеп жатабыз, бул биздин сыноо жана сапат документациясын сырттан текшерүү процессине тапшырып, өзүнөн таанытма берүүнүн ордуна коюп жатат. Туннельдеги буйрук дата-ортоштогу буйрукка окшош: рутиндык сыноо маалыматы, температуранын көтөрүлүшү боюнча жазуулар жана сертификаттар бирдик менен жөнөтүлөт.

 

Жүктөмдүн графикти жөнөтүңүз, жөнөтүңүз — жөнөтүңүз кВА

Бул сан чечимди кабыл алат тунелдерде жарык берүү үчүн трансформатор жүктөмдүн тизмесинде биринчи сан болуп саналбайт. Биздин инженерлерге жүктөмдүн расписын, эң чоң моторду, кыймылдаткычтын түрүн жана объекттин шарттарын жөнөтүңүз, анда сиз дизайндын текшерүүсүндө коргоого болгон баалоо, гармоникалык чеги жана төмөндөтүлгөн эсептөө аларсыз, бирок эрежелер боюнча тандалган этикетка эмес.

Автор тууралуу: Бул маакала Райан Электрик инженерлер командасы тарабынан жазылган — бул Жянсу провинциясындагы (Кытай) трансформаторлорду өндүрүүчү компания, 2023-жылдан бери Итон менен биргелешкен ишмердикке киришкен, Север Америка, Орто Чыгыш жана Түштүк-Чыгыш Азиядагы туннельдер, метролар, дата-борттор жана электр энергиясын камсыз кылуу долбоорлору үчүн UL, CSA жана IEC стандарттарына ылайык сертификатталган кургак жана май менен толтурулган трансформаторлорду түзөт.