Tunellarda havo almashinuvi uchun transformator: Avtomagistral tunellari va yer osti transporti uchun birliklarni belgilash

Yo'l tunellarida jihozlar nosozligi deyarli hech qachon yoritish tarmog'ida boshlanmaydi. U ventilatorlarda boshlanadi. Bir ishga qo'yish muhandisi ketma-ketlikni oddiy so'zlarda tushuntirdi: birinchi jet ventilatorlar guruhining ishga tushishi toza, ikkinchi guruh ham yaxshi, uchinchi guruh ishga tushganda 480 V avtobus kuchlanishi pasayadi, dvigatel past kuchlanishda ishdan chiqadi va dumni sinoviga aylanishdan oldin ventilyatsiya nosozlikka tushadi. tunellarda ventilyatsiya uchun transformator yuk ro'yxatidan hisoblangan edi. Hech kim ishga tushirishni modellashtirmagan.

Bu tunellardagi quvvat yetkazib berishning noqulay tomoni. Ko'pincha yuklama nisbatan kichik bo'ladi — bir necha yuz kilovattlik yoritish, bir nechta ventilyatorlar, ba'zi nasoslar. Bir necha soniya davomida, kuniga bir necha marta, bu umuman kichik emas. Shu bilan birga, dvigatelni ishga tushirish paytida o'tadigan bir xil qurilma VFD garmoniklari ventilyatsiya dvigatellarida ishlaydi va olov bir necha metr uzoqlikda yonayotganda ham ishlashni davom ettiradi.

 

Aslida tunel transformator stansiyasini qanday yuklamoqda?

Tunel — bir kilometrli beton ustida cho'zilgan kichik sanoat korxonasi. Elektr yuklamasini asosan ventilyatsiya boshqaradi, lekin bu yagona yuklama emas va turli yuklamalar bir-biriga o'xshamaydi. Ularni ajratmasdan bitta kVA qiymatini tasdiqlash — ko'pincha texnik shartnomalardagi xatoliklarga sabab bo'ladi.

Yuklash	Oddiy diapazon	Vazifa	Buni quvvatni tanlashga qanday ta'siri bor?
Jet ventilyator (o'q yo'nalishdagi, dvigatel bilan ta'minlanadigan)	22–250 kW	Bosqichma-bosqich ishga tushirish/to'xtatish, yilda yuzlab sikllar	Qulflangan rotor toklari va past voltajli avtomatik tarmoqdagi kuchlanish pasayishi
Tunel ventilyatsiya ventilyatori	200–1 000 kVt	Doimiy, tutunni chiqarish uchun teskari yo‘nalishda ishlaydi	Eng katta yagona dvigatel; odatda o‘lchovlar chegarasini belgilaydi
Tutunni to‘suvchi qurilmalar va boshqaruv tizimlari	10 kVtdan kam	Faqat favqulodda vaziyatlarda ishlatiladi, o‘rni saqlab turishi kerak	Kichik yuk, lekin bir xil panelda va UPS elektr zanjirida ulanadi
LED tunnellar va favqulodda yoritish	30–350 kVt	Doimiy, 100% ishlash rejimi	Garmonikaga boy (bog'liq) — neytral tokni oshiradi
Suvni chiqarish suv nasoslar	15–110 kVt	Davriy, nam muhit	Suv ustuniga qarshi ishga tushirish; namlik kirib borish xavfi
Transformator poydevorlari uchun ventilyatsiya va namlikni olib tashlash moslamalari	10–60 kVt	Davomiy	Transformator o'rnatilgan atrof-muhit haroratini oshiradi
SCADA, CCTV, belgilar	20 kVtdan kam	Davomiy	Yong‘in hodisasi paytida harakatlanish talabi

Loyiha qo'llanmasi allaqachon ularni alohida sohalarga ajratadi. FHWA yo'l tunellari loyihasi qo'llanmasi (https://www.fhwa.dot.gov/publications/focus/05nov/03.cfm) ventilyatsiya, yoritish, yong'in oldini olish va zilzila chidamliligi loyihalash bo'limlariga alohida bo'limlarga ajratilgan — lekin barchasi bitta yuk jadvaliga tayanadi va bir transformator odatda natijani ko'tarishga majbur bo'ladi.

 

Dvigatelni ishga tushirish minimal yukni belgilaydi, ishlayotgan yukni emas

Ishlayotgan yuk — oddiy raqam. Ventilyatorlar, yoritish va nasoslar qo'shiladi, turli xil omillar qo'llaniladi va 1500 kVA quvvatli qurilma 900 kVA tunel uchun keng ko'rinadi. Keyin ishga tushirishga qarang.

Standart NEMA Design B induksion dvigateli to'g'ridan-to'g'ri ulanishda taxminan olti baravar to'liq yukdagi tokni iste'mol qiladi. Masalan, 480 V da ishlaydigan 250 kW li reaktiv ventilyator dvigateli: to'liq yukdagi tok taxminan 300 A ni tashkil qiladi, shuning uchun qulflangan rotor tok 1800 A atrofida bo'ladi va ventilyator tezlikka erishishi uchun kerak bo'lgan ikki dan to'rt soniyagacha bu qiymat saqlanadi. Ikkinchi bankni yarim soniya keyin ishga tushirilsa, transformator normal ishlashda hech qachon boshqa marta ko'rmaydigan yukni o'tkazib yuboradi. Aynan shu qiymat nominal yozuvni belgilaydi.

Ishga tushirishning qabul qilinishini ikkita parametr belgilaydi: transformatorning foizli qarshiligi va uzatish liniyasi qarshiligi. 5,75% qarshilikka ega birlik avariya tokini xavfsiz darajada cheklamoqda, lekin dvigatel terminallarida chuqurroq kuchlanish pasayishiga sabab bo'ladi. 4% li birlik esa pasayishni tekislamoqda va potensial qisqa tutashuv tokini oshiradi; bu esa past kuchlanishli avtomatik qo'zg'atgichning reytingi va shinalarning mexanik mustahkamligi tomonidan qabul qilinishi kerak. Tunneldagi o'rta qismga 700 m uzunlikdagi kabel bilan ulangan ventilyator xonasiga yetkaziladigan tokda kabel qarshiligi transformatorning o'zidan ham ko'proq kuchlanish pasayishiga sabab bo'ladi.

Amaliy tajriba: biz tunel taklifini zavoddan chiqarishdan oldin boshlang'ich hisob-kitoblarni amalga oshiramiz, va mijoz faqat yuklar ro'yxatini yuborganda biz unga bitta savol qaytarib yuboramiz — eng katta dvigatel qaysi, u qanday usulda ishga tushiriladi va unga ulangan kabel uzunligi qancha? Bu yagona javob tunel loyihalarida rejalashtirilgan quvvatni boshqa barcha jadvallardagi satrlarga qaraganda ko'proq o'zgartirgan.

 

Tunel ventilyatsiyasi uchun transformatorning ishlash sharoitini VFD garmoniklari o'zgartiradi

Deyarli har bir yangi jet ventilatori o'zgaruvchan chastotali elektrdvigatel (VFD) bilan boshqariladi, chunki yo'lning soatlarida 30% tezlikda ishlaydigan ventilator o'zini energiya xarajatlari bilan to'liq qoplanadi. Shuningdek, bu elektrdvigatel transformatorning ikkinchi darajali terminalida nima ko'rishini o'zgartiradi.

Olti pulsli dvigatellar quvvat manbayidan sinus shaklida bo'lmagan tokni tortadi, bu tokning umumiy garmonik buzilishi odatda kirishda 25% dan 45% gacha bo'ladi. IEEE 519 standarti 69 kV dan pastdagi magistralda kuchlanish buzilishini 5% bilan cheklaydi va mavjud qisqa tutashuv tokining pasayishi bilan tok buzilish chegarasini qattiroq qiladi. Tunnellar esa shu egri chiziqning noqulay oxirida joylashgan: uzun uzatish liniyalari, nisbatan zaif manbalar va bitta ikkilamchi magistraldan bir nechta dvigatellar ta'minlanadi.

Natijada, tunneldagi ventilyatsiya dvigatellarini ta'minlaydigan transformator faqat kVA qiymati asosida tanlab bo'lmaydi. Garmonik tok qo'shimcha vorteks tok va tarqoq yo'qotishlarga sabab bo'ladi, bu esa o'ralma issiqlik nuqtasining haroratini bir xil ko'rinadigan quvvatda sinusoidal yuklanishda hosil bo'ladigan haroratdan yuqori ko'taradi. Shuning uchun epoksi rezinadan qayta ishlangan transformator tunnel loyihasida transformator ko'pincha K-faktor reytingi, kengaytirilgan neytral o'ram, yoki uchinchi darajali garmonikalarni ushlab turadigan delta o'ram hamda loyiha yuklanishidan yuqori ishlash haroratiga ega o'ram harorat sinfi bilan buyurtma qilinadi.

Bizning taxminiy qoidamiz shundaki, dvigatellar tomonidan ta'minlanadigan tunnel panellari uchun VFD garmoniklari ustuvorlik qilish: ulangan quvvatni oling, garmonik yo'qotish uchun marjinal qo'shing va g'ildirakning issiqlik ko'tarilish sinfini asl talabdan bitta daraja yuqori qilib belgilang. Qo'shimcha xarajatlar taklifda ko'rsatilgan. Xatolik qilish narxi yetti-yil davomida keladi.

 

 

Xavfsizlik texnologiyani hal qiladi, narxni emas

Dehqonlar nima uchun deyarli har bir tunel ichidagi transformatorlar stansiyasi quruq turdagi jihozlardan foydalanishini so'rang — javob samaradorlik emas. Bu — olov xavfsizligi. NFPA 502 (https://www.nfpa.org/codes-and-standards/nfpa-502-standard-development/502yo'l tunellari, ko'priklar va boshqa cheklangan kirishli avtomagistralar uchun olovga qarshi himoya va olovda tirik qolish xavfsizligi talablarini belgilaydi va ventilyatsiyani olov paytida ham ishlash majburiyati bor hayot xavfsizligi funktsiyasi sifatida qaraydi.

Bu talab bevosita transformatorga ta'sir qiladi. Tunel ichiga o'rnatilgan moyli transformator yonuvchan suyuqlik, to'plash maydoni, maxsus xona va qo'shimcha olovdan ajratishni talab qiladi; shuning uchun ko'pchilik loyihalashchilar muhokama qilishdan qochish maqsadida epoksi rezinadan qayta ishlangan transformator tuproq ichida yoki qo'shni xonada. Mahsulot standartlari bunday qurilmaning qanday talablarga javob berishi kerakligi haqida noaniq emas: IEEE C57.12.01 (https://standards.ieee.org/ieee/C57.12.01/6775/) quruq turdagi taqsimot va kuch transformatorlari uchun umumiy talablarni o'z ichiga oladi, IEC 60076-11 esa 36 kV gacha bo'lgan quruq turdagi kuch transformatorlarini qamrab oladi.

Bir jihati ko'pincha boshqa hech narsadan ko'ra tezroq e'tibordan qoladi: transformator faqatgina ulanish liniyasi qanchalik yaxshi bo'lsa, shunchalik yaxshi ishlaydi. Favqulodda ventilyatsiya tarmog'i olov hodisasi davomida tarmoq butunligini saqlashni talab qilganda, sim va ulanish ham shu sharoitlarga chidashi kerak. Odatdagi sim bilan ulangan o'zini o'chiruvchi quyulgan rezinaviy qurilma — keng tarqalgan va qimmatga tushadigan ziddiyatdir.

 

Tunnel muhitining uskunalarga sirpanib ta'siri

Tunnel havosi nam, changli va yengil korroziv. Ventilyatsiya trubasining ichida nisbiy namlik 85% dan yuqori bo'lishi odatiy holatdir; tormoz va shinalar changi barcha gorizontal sirtlarga cho'kadi, shuningdek, sohil tunneli aralashmaga xloridlarni qo'shadi. Yozda trubaning atrofidagi harorat 40–45°C oralig'ida bo'ladi — bu harorat transformatorning haqiqiy o'rnatilgan joyida, ya'ni portalda emas, o'lchanadi.

Resin bilan qoplangan chulg'amlar namlik ta'siriga qaraganda qoplangan quruq turdagi chulg'amlarga nisbatan yaxshiroq chidamli, chunki epoksi rezinadan qayta ishlangan transformator quyish jarayoni chulg'amni namlik kirib kelishidan himoya qiladi. Texnik talablar hali ham muhitga mos kelishi kerak: kondensatsiyani oldini oluvchi issiqlik beruvchi elementlar, IP darajasiga ega terminal qutisi va dizayn uchun atrof-muhit harorati mintaqaviy ob-havo o'rtacha ko'rsatkichlari emas, balki trubaning atrofi haroratidan olingan.

Balandlik ham ahamiyat kasb etadi. 1500 m balandlikda transformator konvektiv sovutish uchun mavjud havo zichligining taxminan 9% ini yo'qotadi, shuning uchun dengiz sathida harorat ko'tarilishini sinovdan o'tkazgan qurilma avtomatik ravishda tog' yo'nalishida qabul qilinmaydi. Yetkazib beruvchidan sizning ob-havo sharoiti va balandligingizda qo'llaniladigan quvvatni pasaytirish miqdorini ayta olmoqchi bo'lsangiz, umumiy egri chiziq o'rniga hisob-kitobni ko'rsatishni so'rang — bu biz har bir tunellarda ventilyatsiya uchun transformator biz narx taklif qilamiz.

 

Biz narx berishdan oldin so'raydigan narsalar

Tunnel transformatori buyurtmasi bo'yicha quvvat, narx va yetkazib berish muddati besh ta elementga bog'liq. Agar so'rovda ular aniq ko'rsatilgan bo'lsa, odatda taklif birinchi borishda to'g'ri keladi:

• Yuk jadvali, eng katta dvigatel ajratib ko'rsatilgan. Uni ishga tushirish usulini va podstansiya bilan uzunligini bering. Barcha qolgan ma'lumotlar shu bir yozuvdan kelib chiqadi.
• Dvigatel turi va soni. Olti impul'sli, o'nta ikki impul'sli yoki faol old tomonli (active front end), shuningdek, past kuchlanishli (LV) avtobusda mavjud qisqa tutashuv tokini — bu garmonik chegarani belgilaydi.
• Maydonning o'zgaruvchan sharoitida mayda chang zarralari, namlik kirib kelishi va atrof-muhitdagi kondensatsiyaga nisbatan ishonchli, havosiz muhitni ta'minlaydi. Tunnelning joylashuvi, balandligi, namligi va seysmik toifasi.
• Yong'in strategiyasi. Tunnel ichidagi jihozlar, maxsus transformator o'rnatiladigan joyda yoki uzoqda — javob quruq turdagi yoki suyuqli transformator tanlovidir.
• Sertifikatlashtirish va samaradorlik maqsadi. UL, CSA yoki IEC sinov hisobotlari va mo'ljallangan mamlakat talab qiladigan samaradorlik darajasi.

Ryan Electric Shimoli Amerika, Markaziy Sharq va Janub-Sharqiy Osiyo bo'ylab infratuzilma va sanoat loyihalariga quruq turdagi va moyli transformatorlar ishlab chiqaradi. Bizning Syanji zavodimiz 120 000 m² maydonni egallaydi va unda 180 dan ortiq ishlab chiqarish va sinov uskunalari mavjud; sertifikatlar portfelida UL, CSA, IEEE, DEKRA va CNAS sertifikatlari bor. 2023-yildan beri biz Eaton bilan birgalikda ishlaydigan hamkorlik shartnomasi doirasida faoliyat yuritmoqdamiz, bu esa sinov va sifat hujjatlari uchun ichki e'lon o'rniga tashqi audit jarayonini joriy etdi. Tunellarga mo'ljallangan buyurtmalar ma'lumotlar markazi uchun berilgan buyurtmalar kabi qaraladi: oddiy sinov ma'lumotlari, harorat ko'tarilishi bo'yicha yozuvlar va sertifikat hujjatlari transformator bilan birga yetkazib beriladi.

 

Yuk jadvalini yuboring, faqat kVA qiymatini emas

Qaror qabul qiluvchi raqam tunellarda ventilyatsiya uchun transformator ko'pincha yuk ro'yxatidagi birinchi raqam bo'lmaydi. Yuk jadvalini, eng katta dvigatelni, haydovchi turini va ob'ekt sharoitlarini bizning muhandislarimizga yuboring — siz loyiha tekshiruvida himoya qilishingiz mumkin bo'lgan reyting, garmonik chegaraviy qiymat va kamaytirish hisob-kitobini olasiz, bu esa odatda qo'llaniladigan qoidaga asoslanib tanlangan nom yorlig'i emas.

Muallif haqida: Ushbu maqola Ryan Electric muhandislik jamoasi tomonidan tayyorlangan. Ryan Electric — Xitoyning Syanji provinsiyasida joylashgan transformator ishlab chiqaruvchi kompaniya bo'lib, 2023-yildan beri Eaton bilan hamkorlik qiladi va Shimoliy Amerika, Markaziy Sharq va Janubi-Sharqiy Osiyo mintaqalarida tunellarga, metro tizimlariga, ma'lumotlar markazlariga va elektr tarmoqlariga UL, CSA va IEC sertifikatli quruq va moyli transformatorlarni yetkazib beradi.