Sikring og vern mot ville dyr for transformatorer på betongplattform: En bruksliste for kraftforsyningsselskaper for færre avbrudd

En mannskap i sentral Oklahoma åpnet en transformator montert på sokkel i fjor november som hadde utløst sin matingslinje to ganger på én uke. Transformatoren var i god stand. En ekorn hadde skapt kortslutning mellom høyspenningsklemmene, forårsaket en lysbue og etterlatt et karbonspor som utløste ny lysbue ved hver gjenkobling. To strømavbrytelser, ett dyr, ingen lindingsfeil og en pålitelighetsrapport som fortsatt viste transformatoren som problemet.

Vi bygger disse enhetene, så behandle biasen med mistanke. Men mønsteret er vanskelig å argumentere imot: De fleste pad-mount-utrykkingene vi blir spurt om, starter ikke inne i tanken. De ligger på grensen, i sikringen som beskytter transformatorer og i rommet som skal holde vilt unna den.

 

 

 

To sviktmodi som står for de fleste pad-mount-utrykkingene

Plattmontert transformator-sikring er den første. Den primære sikringen er det eneste utstyret som står mellom en sekundær feil og en transformator som må erstattes med en levertid målt i måneder. Gi den for liten kapasitet, og den går over hver gang en matingslinje lukkes igjen etter en storm på grunn av kaldlastopptak. Gi den for stor kapasitet, og den ligger over gjennomfeilkurven, noe som betyr at transformatorer absorberer feil som sikringen skulle ha klart.

Det andre er villmark. Hull i bussingsbrønner, barrierer og sprekken mellom innekassetak og kabelfag er alle inngangspunkter. En vaskebjørn passer gjennom en åpning på 75 mm uten å senke farten. En slange trenger ikke engang en åpning hvis kabinettet har en kabelfure under bakkenivå.

Ingen av feilene vises opp under en vanlig elektrisk designvurdering, fordi begge befinner seg i gapet mellom transformatorspesifikasjonen og nettverkets beskyttelsesinnstillinger. Som en produsent av plattmonterte transformatorer , er spørsmålene som når oss de siste to ukene før sending nesten alltid knyttet til disse to.

 

Les kurven for gjennomfeil før du leser sikringstabellen

Alle beslutninger om sikringsstørrelse starter fra en kurve, ikke en tabell. IEEE C57.109 definerer hvor lenge en væskeimmersert transformator kan bære en gitt multiplikator av nominell strøm før skade akkumuleres; omfang og status finnes på IEEE C57.109-2018-siden veiledningen presenterer samordningskurver for fire transformatorkategorier, og kurvene tar hensyn til både termisk belastning og den mekaniske spenningen som en feil utøver på viklingene.

Her er tallet som gjør det konkret. Ta en 1 000 kVA-enhet med primær på 12,47 kV delta, sekundær på 480 V og impedans på 5,75 %. Primær fulllaststrøm er 46 A. Sekundær fulllaststrøm er 1 203 A, og en kortslutning ved sekundærtilkoblingspunktene gir ca. 20,9 kA før kablimpedansen tas med i beregningen. Sikringen må avbryte feilen før primærstrømmen som transformatorn «ser» overskrider dens C57.109-kurve, og den må også tåle magnetiseringsinnstrømmen ved neste innkobling.

Disse to kravene virker i motsatt retning. Denne spenningen er hele oppgaven, og det er derfor en sikringsplan kopiert fra et tidligere prosjekt utgjør en risiko snarere enn en snarvei.

 

De tre tallene bak valget av bayonett-sikring

De fleste nordamerikanske pad-mount-transformatorer bruker en NEMA Type B bayonett-sikring i høyspenningskammeret, og de vanligste sikringsverdiene som forsyningsselskapene har på lager går fra 8 A til 200 A. Tre tall avgjør hvilken som skal brukes.

Fullbelastningsstrøm. Fra navneskilt-kVA og primærspenning, ikke fra tegningen av den enheten den erstatter. De 46 A ovenfor er typisk for 1 000 kVA på et 12,47 kV-anlegg.

Kaldlastopptak. Etter en strømavbrudd starter hver termostat, kompressor og frekvensomformer samtidig igjen. Innstrømming plus kaldlast kan trekke flere ganger fullbelastningsstrømmen (FLA) i noen tidels sekund, noe som gjør at en sikring innstilt på 1,2 ganger FLA blir en kilde til unødvendige utløsninger på en kald morgen.

Samordning med overordnet beskyttelse. Gjenkoblerens rask kurve må virke før sikringen ved midlertidige feil, og sikringen må virke før gjenkoblerens treg kurve ved permanente feil. Der de to kurvene krysser hverandre i tid-strøm-diagrammet, får forsyningsselskapet det verste mulige resultatet: en blåst sikring ved en feil som gjenkobleren kunne ha klart å fjerne.

I praksis ligger de fleste nettverksstandardene mellom 1,5 og 2,5 ganger primær FLA for stikkontaktsikringen, og deretter verifiseres resultatet mot feilkurven for gjennomstrømning. Det intervallet er et utgangspunkt. En enhet som forsyner en stor motorbelastning, og en enhet som forsyner et butikkssenter, fortjener ikke samme svar, og den plattmontert transformator-sikring tabellen bør vise hvilken antagelse som ble brukt.

En ekstra detalj som koster ingenting: Be om sikringskurven på samme ark som transformator-skadekurven. Når disse to kurvene trykkes sammen, er en feilkoordinering synlig på fem sekunder. Når de befinner seg i separate dokumenter, blir den synlig i år tre.

 

Verneutstyr mot ville dyr er en spesifikasjonspost, ikke et tilbehør

Transformator-dyrevern behandles vanligvis som en post som et nettverk legger til etter at transformatorn er plassert på platen. Den bør i stedet være inkludert i spesifikasjonen, fordi det billigste stedet å løse problemet er på fabrikkgulvet.

IEEE 1656 fastslår hvordan enheter for beskyttelse av ville dyr skal testes for elektrisk, mekanisk og holdbarhetsytelse på distribusjonssystemer med spenningsnivå opp til 38 kV, og IEEE 1656-2010-dokumentet er referansen som skal sitates når en leverandør hevder at et deksel vil tåle ti år utendørs. Testsekvensen gir svar på dette spørsmålet. Et dataark gir ikke det.

Tiltak som faktisk reduserer antallet strømavbrudd:

Isolerte kabelgjennomføringsbrønner og deksler. På 15 kV- og 25 kV-enheter: deksler som forblir på plass under kabeltrekk, ikke sklippe-på-typen som blåser vekk ved første vindstøt.

Skillevegger mellom rom. Fullhøyde, montert før tanken lukkes. Et klatrende dyr som kommer inn skal fortsatt ikke kunne nå en strømførende del.

Ventilasjonsåpninger med skjermer. Rustfritt metallnett ved hver lamell og ved bunnen, dimensjonert for en 12 mm sonde – ikke etter hva produsenten tilfeldigvis har på lager.

Forseglet kabelforingsgrensesnitt. Et uttakbart skjermelement ved foringsåpningen er forskjellen mellom en innkapsling og en motorvei for slanger.

Ingen av disse medfører betydelige kostnader i designfasen. Alle krever imidlertid et arbeidslag, en bytteordre og en strømavbrudd for ettermontering.

 

Hva endres i fabrikken

Ryan Electric har produsert distribusjonstransformatorer siden 2007 på et område på 120 000 m² med mer enn 180 sett med produksjons- og testutstyr samt 37 patenter. Siden 2023 har selskapet operert som en offisiell fellesforetakspartner til Eaton, noe som er den kvalifikasjonen nordamerikanske nettoperatører vanligvis spør etter først. Enhetene er UL-sertifisert, kan bygges i henhold til CSA C22.2-kravene for canadiske prosjekter og leveres med rutinetestdata i overensstemmelse med IEEE C57.12.90 i fabrikksgodkjenningspakken.

For bestillinger av pad-mount-transformatorer integrerer vi vilt-pakken i grunnutformingen i stedet for å tilby den som et valgfritt tillegg: 316 rustfritt stål på kabinettet, epoksybelagte støtter, barriereplater montert før tanken lukkes og gitterluker som er verifisert mot en 12 mm sonde. Som produsent av plattmonterte transformatorer en bedrift som arbeider i henhold til UL- og CSA-krav foretrekker vi å diskutere detaljer om gitter allerede i tegningsfasen fremfor å måtte forklare hvordan en slange har kommet inn under driftsstart.

Sikring er det området der en produsent av plattmonterte transformatorer burde stille flest spørsmål. Vi ønsker nyttebedriftenes beskyttelsesstudie, eller som minimum utløsningskurvene for automatisk frakoblingsbryteren og den tilgjengelige feilstrømmen ved pad-en. En bestilling forlot vårt anlegg med en 200 A bayonett på en 500 kVA-enhet fordi sikringsplanen var hentet fra et større prosjekt; feilen ble oppdaget under driftsstart, og de to ukene med forsinkelse kostet mer enn frakt for transformatorn.

 

En kort sjekkliste før du godkjenner tegningen

Seks linjer – og de fleste problemene med pad-mount-beskyttelse forsvinner før enheten forlater anlegget.

1. Primær fulllaststrøm beregnet fra navneskilt-kVA og nominell systemspenning.

2. Sikringstørrelse mellom 1,5 og 2,5 ganger fulllaststrømmen (FLA), deretter sjekket mot IEEE C57.109-kurven ved tilgjengelig kortslutningsstrøm.

3. Profil for kaldlastopptak bekreftet med nettets lastforskningsdata, spesielt på fødere med elektrisk oppvarming eller irrigasjonslast.

4. Gjenkoblerens raske og langsomme kurver tegnet inn på samme tids-strøm-kurve som sikringen.

5. Dyrevern-pakke spesifisert etter teststandard, ikke etter beskrivelse. Be om IEEE 1656-testsekvensen eller en tilsvarende standard.

6. Detaljer om barrierer og skjermer vist på godkjennings-tegningen, inkludert grensesnittet til kabelforen.

 

 

 

Kostnadene ved å gjøre det feil

En dårlig koordinert sikring feiler ikke dramatisk. Den åpner, et mannskap bytter den ut, og loggen registrerer en midlertidig avbrudd. Gjør det tre ganger på samme føder i én sesong, og nettet har brukt mer på arbeidskraft og manøvrering enn koordineringsstudien ville ha kostet. Den transformator-dyrevern pakken følger samme aritmetikk: en skjerm koster tiere av dollar, og en slange over sekundære terminaler koster en uke med tapte tjenester pluss en erstatningsenhet som trekkes fra en forpliktende produksjonsplass.

Det er dette argumentet for å avklare begge detaljene allerede i tegningsfasen. En produsent av plattmonterte transformatorer kan endre et barrierebrett før tanken lukkes for nesten ingenting. Etter at enheten er plassert på plattformen blir den samme endringen en feltmodifikasjon med knyttet driftsavbrudd.

Hvis du spesifiserer plattformmonterte distribusjonsenheter for levering i 2027, er beskyttelses- og villdyrdetaljene verdt å avklare nå. Fabrikklevertidene er så lange at en tegningsendring etter frigivelse koster det som ikke kostet fem år siden.

 

Neste trinn

Send oss enkellinjediagrammet, gjenopptakerekurvene og tilgjengelig feilstrøm ved plattformen. Vår ingeniørgruppe vil returnere en sikringsplan og et villdyrpakke som passer din standard, vanligvis innen tre arbeidsdager.

Om forfatteren

Denne artikkelen ble utarbeidet av salgsteknisk gruppe hos Ryan Electric, en transformatorprodusent som produserer bakkenmonterte, tørretype- og oljeisvomne transformatorer for nettselskaper og EPC-entreprenører i Nord-Amerika, Midtøsten, Sørøst-Asia og Afrika. Gruppen støtter prosjekter fra spesifikasjon til fabrikksgodkjenningstest. Tekniske spørsmål angående denne artikkelen kan rettes til salgsteknisk team via ryantransformers.com.