Kaip transformatoriaus dėžutė integruojama į lauko elektros energijos skirstymo projektus?

Kai inžinieriai ir projektų vadovai planuoja lauko elektros energijos skirstymo sistemas, vienas svarbiausių sprendimų, su kuriuo jie susiduria, yra tai, kaip integruoti transformatoriaus dėžė į bendrą infrastruktūrą. Skirtingai nuo patalpų įrengimų, kuriose aplinkos sąlygos yra kontroliuojamos, lauko įrengimai reikalauja žymiai atsargesnio požiūrio į vietos parinkimą, apsaugą, jungiamumą ir ilgalaikę techninę priežiūrą. transformatoriaus dėžė yra pagrindinis įrenginys, atliekantis įtampų keitimą ir apkrovų valdymą, todėl jo integravimas yra procesas, kuris lemia visos skirstomosios tinklo patikimumą ir efektyvumą.

Suprantant, kaip veikia transformatoriaus dėžė integravimas į lauko elektros energijos skirstymo projektus reikalauja žvelgti toliau nei vien į patį įrenginį. Tai apima vietos įvertinimą, statybines pamatus, aukštosios ir žemosios įtampos laidų trasavimą, apsaugos koordinavimą, įžeminimo sistemas bei atitiktį vietinėms elektros tinklo taisyklėms. Kiekvienas iš šių elementų turi būti atidžiai suplanuotas ir suderintas, kad būtų užtikrinta transformatoriaus dėžė veikia saugiai ir nuosekliai visą savo eksploatacijos laikotarpį. Šiame straipsnyje išsamiai aprašomas viso integravimo procesas – nuo įdiegimo prieš tai vykstančio planavimo iki paleidimo į eksploataciją ir tolesnės techninės priežiūros svarstymų.

Vietos įvertinimas ir įdiegimo prieš tai vykstantis planavimas

Fizinės aplinkos įvertinimas

Prieš tai, kai transformatoriaus dėžė būtų pristatytas į statybos objekto vietą, inžinieriai privalo atlikti išsamią vietos apžiūrą. Tai apima dirvožemio našumo gebos, potvynių rizikos, atstumo iki degių medžiagų bei vyraujančių vėjo ir temperatūros sąlygų įvertinimą. Lauko aplinka veikia transformatoriaus dėžė uV spinduliavimu, drėgmės įsiskverbimu, temperatūros svyravimais ir galimais fiziniais poveikiais, kurie visi turi įtakos korpuso apsaugos laipsnio ir aušinimo metodo pasirinkimui.

Įvertinime taip pat įvertinami atstumai iki pastatų, tvorų ir viešojo prieigos plotų. Dauguma elektros tinklų operatorių ir nacionalinių elektros taisyklių nustato minimalius atstumus tarp transformatoriaus dėžė ir gretimos konstrukcijos. Šie atstumai nėra savavališki – jie nustatyti siekiant užtikrinti saugų šilumos išsisklaidymą, avarinį prieigą ir lankų išmetimo (arc flash) apribojimą gedimo atveju.

Dirvožemio elektrinės varžos tyrimas yra dar vienas svarbus žingsnis, ypač projektuojant įžeminimo sistemą. transformatoriaus dėžė aukštos elektrinės varžos dirvožemyje įrengta įžeminimo elektrodų sistema gali reikalauti išplėstos įžeminimo elektrodų schemos, kad būtų pasiekti projektuose nustatyti gedimo srovės išsisklaidymo reikalavimai. Šio žingsnio praleidimas gali sukelti pavojingas liečiamąsias ir žingsniuojamąsias įtampas gedimo metu.

Galingumo analizė ir transformatoriaus parinkimas

Tiksliai integruoti pradedama nuo tikslaus galingumo analizės. Inžinieriai apskaičiuoja bendrą prijungtą galingumą, naudojimo koeficientą ir numatomą galingumo augimą, kad nustatytų tinkamą kVA reitingą transformatoriaus dėžė . Per mažas transformatorius sukelia perkaitimą ir ankstyvą sugadinimą, o per didelis padidina pradines sąnaudas ir sumažina naudingumo koeficientą esant daliniam apkrovimui.

Išorinėms skirstomosios elektros sistemų projektavimo užduotims, skirtoms pramonės parkams, gyvenamiesiems kvartalams ar atsinaujinančios energijos įrenginiams aptarnauti, apkrovos profilis gali būti sudėtingas. transformatoriaus dėžė transformatorius gali reikėti pritaikyti įvairioms apkrovoms, įskaitant variklius, apšvietimą, šildymo, vėdinimo ir oro kondicionavimo (HVAC) sistemas bei jautrią elektroninę įrangą. Kiekvienos apkrovos rūšies harmonikų turinys ir galios koeficiento charakteristikos skiriasi ir įtakoja transformatoriaus parinkimą bei apsaugos nustatymus.

Įtampų reguliavimo reikalavimai taip pat įtakoja matmenų nustatymą. Jei skirstomosios linijos ilgis didelis arba apkrova labai kintama, transformatoriaus dėžė transformatorius gali reikėti turėti įtampų reguliavimo įtaisą veikiant apkrovai (OLTC) arba didesnį impedanso rodiklį, kad būtų aprišta avarinės srovės įnaša į žemesnių lygių tinklą.

Statybos darbai ir pamato montavimas

Betono plokštės ar pamato projektavimas

Transformatoriaus fizinis pamatas transformatoriaus dėžė įrengimas vyksta ant betoninės plokštės arba pamato. Ši konstrukcija turi būti suprojektuota taip, kad išlaikytų visą įrenginio svorį, įskaitant alyvos pripildymą – atveju, kai naudojami alyva panardinami įrenginiai, – ir išliktų stabilios seisminių apkrovų sąlygomis, jei tokios taikomos. Plokštė paprastai yra šiek tiek pakelta virš žemės lygio, kad būtų užkirstas kelias paviršiniam vandeniui kauptis aplink įrenginio pagrindą. transformatoriaus dėžė .

Kabelių įėjimo taškai liejami į pamatą statybos metu, leisdami aukštosios ir žemosios įtampos kabeliams patekti į transformatoriaus dėžė iš apačios apsaugotoje kabelių dėžėje. Toks sprendimas padeda išlaikyti kabelių prijungimus švarius, sumažina mechaninę įtampą laiduose ir supaprastina ateityje kabelių keitimą ar papildymą.

Dėl aliejuje aušinamų transformatorių dėžių įrengimo dažnai reikalaujama aplinkinės aplaidos arba aliejaus duobės, kaip nustatyta aplinkos apsaugos taisyklėse. Ši konstrukcija surenka visą išsiliejusį aliejų esant nuotėkui arba katastrofiškam gedimui, neleisdama užteršti dirvožemio ir požeminio vandens. Aplinkinės aplaidos tūris paprastai parenkamas taip, kad jis būtų ne mažesnis kaip 110 % viso vieneto aliejaus tūrio.

Priekabos ir antivibraciniai priemonės

Pagrindas išdžiūsta, transformatoriaus dėžė transformatorius įrengiamas ir pritvirtinamas naudojant tvirtinimo varžtus arba fiksavimo skliaustus. Tinkamas pritvirtinimas neleidžia judėjimo žemės drebėjimų metu, stiprių vėjų sąlygomis arba atsitiktinio transporto priemonės smūgio. Srityse, kur yra didelė žemės drebėjimų rizika, tvirtinimo konstrukcija turi atitikti vietines statybos taisykles ir gali reikėti inžinerinio sertifikavimo.

Transformatoriaus ir transformatoriaus dėžė pagrindas ir betoninė plokštė, kad būtų sumažinta triukšmo perdavimas į žemę ir aplinkines konstrukcijas. Tai ypač svarbu miestuose ar priemiesčiuose vykdomuose lauko skirstomuosiuose projektuose, kai gyventojų skundai dėl triukšmo gali tapti atitikties reikalavimų problema. Pamato medžiagos ir storio pasirinkimas priklauso nuo transformatoriaus šerdies ir ritės konstrukcijos bei jo deklaruoto triukšmo lygio.

Aukštosios ir žemosios įtampos kabelių integracija

Aukštosios įtampos kabelių trasavimas ir prijungimas

Integruojant transformatoriaus dėžė į lauko skirstomąją tinklą reikalauja kruopštaus aukštosios įtampos kabelio maršruto planavimo nuo aukštesniojo lygio transformatorinės pastotės arba žiedo pagrindinio vieneto. Kabelio matmenys turi būti parinkti taip, kad būtų užtikrintas nuolatinis srovės naudojimo režimas, trumpojo jungimo atlaikymo gebėjimas bei įtampos kritimas viso maršruto ilgyje. Kabeliai paprastai montuojami į požeminius kanalus arba tiesiogiai palaidomi į žemę, priklausomai nuo dirvožemio sąlygų ir vietos energijos tiekėjo standartų.

Mumbajuje, transformatoriaus dėžė hV laidai prijungiami naudojant karščio susitraukimo ar šalto susitraukimo prijungimo rinkinius, kurie yra pritaikyti sistemai skirtam įtampų lygiui. Šių prijungimų kokybė yra lemtinga – netinkamai atliktas prijungimas yra viena dažniausių ankstyvo kabelio gedimo ir neplanuotų nutraukimų priežasčių. Prijungimo darbai paprastai atliekami sertifikuotų kabelių sujungėjų, laikantis gamintojo patvirtintų procedūrų.

Kur transformatoriaus dėžė yra prijungta prie vidutinės įtampos žiedo ar spindulinės maitinimo linijos, HV skyriuje bus įrengti apkrovos pertraukikliai arba saugiklių ir pertraukiklių kombinacijos, leidžiančios vienetą izoliuoti nuo tinklo, nepertraukiant visos maitinimo linijos. Ši perjungimo galimybė yra būtina saugiam techninės priežiūros darbų atlikimui ir gedimų izoliavimui veikiančioje skirstomosios tinklo sistemoje.

Žemos įtampos skirstomosios skydelio prijungimas

Antrinėje pusėje, transformatoriaus dėžė prisijungia prie žemosios įtampos skirstomosios skydelio ar šinės kamerų, kurios maitina žemesniuosius grandines. Žemosios įtampos laidai parenkami pagal transformatoriaus visą nustatytą išėjimo srovę, taip pat su papildoma talpa, kad būtų galima išlaikyti įsijungimo sroves varikliui paleidžiant ar transformatoriui įjungiant. Laidų trasa nuo transformatoriaus dėžė iki žemosios įtampos skydelio laikoma kiek įmanoma trumpesnė, kad būtų sumažintas įtampos kritimas ir gedimo kilpos impedansas.

Žemosios įtampos skyrius transformatoriaus dėžė paprastai talpina pagrindinį grandinės pertraukiklį arba saugikliuotą jungiklį, matavimo srovės transformatorius ir pernapyties apsaugos įrenginius. Šie komponentai turi būti suderinti su aukštosios įtampos apsauga aukštesniuoju lygiu, kad būtų užtikrintas pasirinktinis gedimo šalinimas – tai reiškia, kad gedimas vienoje žemosios įtampos grandinėje turėtų išjungti tik tos grandinės pertraukiklį, o ne visą transformatoriaus dėžė ar aukštesniojo lygio maitinimo liniją.

Apsauga, įžeminimas ir valdymo integracija

Apsaugos relės suderinimas

A transformatoriaus dėžė išorinėje skirstomosios sistemos projekte turi būti apsaugoti nuo perdidelės srovės, žemės grandinės gedimų ir kai kuriuose atvejuose – nuotėkio gedimų. Apsaugos relės nustatomos remiantis transformatoriaus varža, vardinės srovės reikšme ir gedimo lygiu, turimu prijungimo taške. Netinkami relės nustatymai yra viena pagrindinių priežasčių, dėl kurių įvyksta netikėti išsijungimai arba tikrųjų gedimų nepašalinimas, o abu šie atvejai turi rimtų eksploatacinių padėčių.

Skirstomosios klasės transformatoriaus dėžė įrenginiuose perdidelės srovės ir žemės grandinės apsauga paprastai užtikrinama saugikliais arba elektroninėmis relėmis aukštosios įtampos pusėje, o žemosios įtampos pusėje – šilumine perkrovos apsauga. Sudėtingesniuose įrenginiuose gali būti naudojamos Buchholzo relės naftos aušinimo transformatoriams, kurios aptinka dujų kaupimąsi dėl vidinių lankų ar izoliacijos pažeidimų dar prieš įvykstant katastrofiškam gedimui.

Apsaugos koordinavimo tyrimai atliekami projektavimo etape, kad būtų patikrinta visos apsaugos grandinės – nuo aukštesniojo lygio tinklo transformatorinės pastotės iki transformatoriaus dėžė iki galutinių skirstomųjų grandinių — veikia selektyviai ir priimtinais laiko ribais. Šios studijos dokumentuojamos ir pateikiamos tinklo operatoriui kaip dalis prijungimo patvirtinimo proceso.

Žemėjimo sistemos projektavimas ir įrengimas

Žemėjimo sistema skirta transformatoriaus dėžė turi kelis tikslus: ji užtikrina atskaitos potencialą žemosios įtampos (ŽĮ) neutralui, apriboja liečiamąsias ir žingsniuojamąsias įtampas avarinėmis sąlygomis ir užtikrina patikimą žemės nuotėkio apsaugos veikimą. Projektas turi atitikti taikomąją standartinę schemą – tai gali būti IEC 60364, IEEE 80 arba nacionalinės tinklo taisyklės reikalavimai.

Tipiška lauko transformatoriaus dėžė žemėjimo sistema susideda iš aplink vienetą į žemę įdėto varinio laidininko žiedo, kuris per tam tikrus intervalus sujungiamas su į žemę įkaltais žemės elektrodais, kurių išdėstymo intervalai nustatomi remiantis dirvožemio varžos matavimais. Transformatoriaus korpusas, ŽĮ neutralas ir visi metaliniai korpusai yra sujungiami su šiuo žiedu. Išmatuotos žemės varžos reikšmės įrašomos ir palyginamos su projekto specifikacija prieš įjungiant vienetą į veikimą.

Vietose su aukšta dirvožemio varža gali prireikti cheminės žemės pagerinimo medžiagų arba giliai įsmigusių elektrodų, kad būtų pasiektas tikslinis varžos rodiklis. Žemėjimo sistema yra vienas svarbiausių visos transformatoriaus dėžė montavimo saugos kritinių elementų, ir prieš pradedant eksploatuoti ją būtina patikrinti matavimais.

Paleidimas ir perdavimas

Išbandymai prieš įjungiant įtampą

Prieš tai, kai transformatoriaus dėžė pirmą kartą įjungiamas lauke esančiame skirstomajame projekte, turi būti atliktas išsamus priešįjungimo bandymų komplektas. Šie bandymai apima aukštosios ir žemosios įtampos apvijų izoliacijos varžos matavimus, vijų santykio patvirtinimą, vektorių grupės nustatymą bei alyvų dielektrinės stiprybės bandymus alyva voniose esantiems transformatoriams. Kiekvieno bandymo rezultatai lyginami su gamykliniais bandymų pažymėjimais ir projektinėje specifikacijoje nustatytais priėmimo kriterijais.

Visiems aukštosios ir žemosios įtampos laidams, prijungtiems prie transformatoriaus dėžė patikrinti, ar montavimo metu neįvyko pažeidimų. Apsaugos relės nustatymai tikrinami pagal patvirtintą koordinavimo tyrimą, o visi tarpusavyje susiję įrenginiai ir signalizacijos funkcionaliai išbandomi. Šis sistemingas požiūris užtikrina, kad transformatoriaus dėžė ir su juo susiję sistemos yra paruoštos saugiam įjungimui.

Įjungimo seka ir apkrovos bandymas

Įjungimas transformatoriaus dėžė lauko skirstomajame projekte vyksta nustatyta tvarka, suderinta su tinklo operatoriumi. Pirmiausia uždaroma aukštosios įtampos jungiklio grandinė, kad transformatorius būtų įjungtas tuščiąja eiga, leidžiant apsaugos sistemai patikrinti, ar viduje nėra gedimų. Po stebėjimo laikotarpio uždaroma žemosios įtampos pagrindinė automatinė grandinė ir apkrova palaipsniui prijungiama, tuo pačiu stebint įtampą, srovę ir temperatūrą.

Apkrovos bandymas patvirtina, kad transformatoriaus dėžė veikia savo nustatytomis charakteristikomis esamomis vietos sąlygomis. Bet kokie nuokrypiai nuo tikėtinos įtampos reguliavimo, temperatūros kilimo ar triukšmo lygių tiriami ir išsprendžiami prieš perdaviant įrenginį turto savininkui. Įdiegimo įrašai, įskaitant visus bandymų rezultatus ir faktines („as-built“) brėžinius, sujungiami į perdavimo rinkinį, kuris sudaro pagrindą būsimam techniniam aptarnavimui planuoti.

Dažniausiai užduodami klausimai

Koks yra tipiškas transformatorių skydo montavimo laikotarpis lauko elektros skirstymo projekte?

Laikotarpis priklauso nuo projekto sudėtingumo, tačiau tipiškas lauko transformatoriaus dėžė montavimas nuo vietos paruošimo iki įdiegimo trunka nuo keturių iki dvylikos savaičių. Statybos darbai, kabelių montavimas ir apsaugos koordinavimo tyrimai paprastai yra ilgiausios fazės. Iš anksto pagamintos transformatorių pastotės sprendimai gali žymiai sutrumpinti šį laikotarpį, sujungdami transformatorių, transformatoriaus dėžė , jungiamąją įrangą ir žemos įtampos skydą į vieną gamykloje surinktą vienetą.

Kaip transformatorių skydas apsaugomas nuo potvynių lauko įrengimuose?

Potvynių apsauga lauke esančiam įrenginiui transformatoriaus dėžė reikalauja įrenginio pakėlimo ant iškilo pačios, tinkamo IP klasifikavimo korpuso parinkimo ir laidų įėjimo taškų sandarinimo nuo vandens patekimo. Aukšto rizikos potvynių zonose gali būti nustatytos papildomos priemonės, pvz., potvynių barjeros, panardinamųjų laidų galų jungtys ir nuotolinės stebėsenos sistemos, kad būtų apsaugotas transformatoriaus dėžė ir užtikrinta tiekimo nepriklausomybė.

Ar transformatoriaus dėžutę galima perkelti po to, kai ji jau įrengta lauke?

Lauko transformatoriaus dėžė transformatoriaus dėžutės perkėlimas techniškai įmanomas, tačiau tai reikalauja didelių darbų: įrenginio išjungimo nuo maitinimo, laidų atjungimo, pamato nugriovimo ir pakartotinės įrengimo naujoje vietoje. Skystuoju aušalais aušinamų įrenginių atveju reikia išpilti ir vėl įpilti alyvą, o visi bandymai prieš įjungimą į elektros tinklą turi būti pakartoti. Perkėlimas paprastai yra pateisinamas tik tuo atveju, jei dėl esminės objekto perplanavimo pradinė vieta ilgalaikiui tampa netinkama.

Kokie techninės priežiūros veiksmai reikalingi po transformatorių dėžės įdiegimo į lauko elektros skirstomąją tinklą?

Lauko transformatorių dėžės transformatoriaus dėžė techninė priežiūra apima periodinį alyvos imimą ir dielektrinės tvirtumo bandymus, aukštosios ir žemosios įtampos jungčių šiluminę vaizdavimo metodą (infraraudonųjų spindulių termodiagnostiką), izoliatorių ir izoliacinės armatūros valymą, apsauginių relės nustatymų patikrinimą bei įžeminimo sistemos apžiūrą. Šių veiksmų dažnumą nustato turto savininko techninės priežiūros strategija, aptarnaujamo apkrovos kritiškumas ir gamintojo rekomendacijos konkrečiai transformatorių dėžei. transformatoriaus dėžė modelį.