Технические требования к трансформаторам железнодорожных депо: гармоники, рекуперативные нагрузки и бесперебойность работы
A трансформатор железнодорожного депо не определяется исключительно на основе арифметической суммы нагрузок цехов. Депо объединяет оборудование для технического обслуживания поездов, вспомогательные тяговые установки, краны, компрессоры, системы вентиляции, зарядные устройства для аккумуляторов, освещение, офисные помещения и системы безопасности. Их рабочие циклы, спектры гармоник, пусковые токи и приоритеты бесперебойности питания различаются. Поэтому в техническом задании EPC необходимо преобразовать план эксплуатации в расчетные случаи электротехнического проектирования, прежде чем определять мощность трансформатора в кВА, его импеданс или систему охлаждения.
В данном руководстве объясняется, как разработать такую спецификацию, не исходя из того, что каждый железнодорожный проект требует установки специального тягового трансформатора. В первую очередь необходимо определить, будет ли агрегат питать обычные трехфазные вспомогательные устройства депо, тяговую систему с питанием от преобразователя или и то, и другое через разделенные электрические зоны. Компания Zisheng Electric должна получить однолинейную схему, график нагрузки и данные о сети, прежде чем утвердить проектную документацию для конкретного проекта.
Перед выбором трансформатора необходимо определить электрические границы
Для начала необходимо обозначить фактические границы зоны питания трансформатора. Вспомогательное оборудование станции, система сигнализации, деповое оборудование и тяговые преобразователи могут относиться к разным системам, схемам заземления или владельцам. Трансформатор, обслуживающий вспомогательное оборудование мастерской, не следует классифицировать как тяговый трансформатор только потому, что он установлен на территории железнодорожного хозяйства. И наоборот, агрегат, напрямую соединенный с выпрямителями или инверторами, требует проверки на соответствие требованиям к преобразователям, выходящей за рамки обычного перечня распределительных нагрузок.
Определите входное напряжение, частоту, максимальный и минимальный уровень неисправности, режим заземления нейтрали, длину кабеля, схему коммутации и предполагаемую топологию низковольтного распределения. Укажите, возможна ли обратная подача питания на депо, могут ли генераторы или аккумуляторные системы подавать питание на шину, а также будут ли в будущем добавлены новые фазы, связанные с увеличением количества поездов, расширенными мастерскими или зарядным оборудованием.
Создайте модель эксплуатационной нагрузки, а не исходную суммарную мощность
Разделите постоянные нагрузки на прерывистые и резервные. Системы вентиляции, насосы и ИТ-системы могут работать в течение длительного времени; токарные станки, краны, сварочные аппараты и компрессоры работают циклически; пожарные насосы и аварийная вентиляция могут относиться к аварийным нагрузкам. Применяйте принцип разнообразия только в тех случаях, когда это допускает последовательность работы. Коэффициент разнообразия, скопированный из шаблона для коммерческих зданий, может скрыть одновременное выполнение работ по техническому обслуживанию.
Для каждого крупного электродвигателя необходимо зафиксировать номинальную мощность в кВт, КПД, коэффициент мощности, способ пуска, количество пусков в час, время разгона и крутящий момент привода. Сравните ситуацию с провалом напряжения с технологическими требованиями, пределами устойчивости контакторов и настройками систем защиты. Соответствующие принципы рассмотрены в документации компании Zisheng Electric Исследование трансформаторов для систем водоподготовки, где запуск насосов и приводы с регулируемой скоростью синхронизируются с мощностью источника питания.
Учесть условия регенерации и обратной подачи энергии
Современные приводы могут возвращать энергию во время торможения или в режиме тестирования. Команда EPC должна подтвердить, поглощается ли рекуперируемая энергия локально, передается ли она через трансформатор или ограничивается системами управления преобразователем. Двунаправленный поток энергии не всегда требует изменения номинальной мощности трансформатора, но может повлиять на направленность защиты, регулирование напряжения, гармонические искажения и рабочие режимы, используемые для тепловой оценки.
Гармоники должны рассчитываться на основе данных преобразователя
Частотно-регулируемые приводы, зарядные устройства, системы бесперебойного питания (ИБП) и силовая электроника в мастерских генерируют несинусоидальный ток. Необходимо запросить у производителя спектр гармонических токов в типичных точках нагрузки, а не присваивать каждому режиму работы единое значение общей гармонической искаженности. Исследование должно включать достоверные комбинации оборудования, фоновые искажения напряжения, а также любые средства коррекции коэффициента мощности или фильтры гармоник.
Стандарт IEC 60076-1 является общим справочным документом по силовым трансформаторам и содержит определения, касающиеся гармонических составляющих. В случае, если трансформатор напрямую связан с полупроводниковыми преобразователями, в рамках проекта следует определить, применимы ли соответствующие разделы стандарта IEC 61378. Необходимо уточнить версии стандартов и их редакции посредством официальная страница стандарта МЭК 60076-1 а также в интернет-магазине IEC; в спецификации не должно содержаться заявление о соответствии без документально подтвержденной проверки применимости.
Гармоники увеличивают потери в обмотках и конструкции и могут приводить к росту тока в нейтрали при наличии тройных составляющих. Укажите спектр, продолжительность нагрузки, профиль окружающей среды и допустимый нагрев, чтобы производитель мог оценить тепловую нагрузочную способность. Сравните этот подход со следующим Руководство по гармонической нагрузке трансформатора.
Таблица инженерных решений
| Решение | Необходимые исходные данные для проекта | Приемочная проверка |
|---|---|---|
| Номинальная мощность трансформатора | График нагрузки с учетом времени, диверсификация и будущие этапы | Непрерывная и аварийная нагрузка остаются в пределах согласованных тепловых ограничений |
| Импеданс | Уровень неисправностей на источнике питания, пуски двигателя и режим работы при неисправностях низкого напряжения | Компенсирует падение напряжения и обеспечивает выдерживаемость распределительного оборудования |
| Задача намотки | Топология преобразователя и спектр гармоник | При проведении тепловой оценки поставщика используются заявленные режимы эксплуатации |
| Резервирование | Перечень критически важных нагрузок и концепция технического обслуживания | Выход из строя одного агрегата не приводит к прерыванию оказания установленных жизненно важных услуг |
| Охлаждение | Часовой профиль температуры окружающей среды, параметры помещения и вентиляции | Основа оценки соответствует установленной среде |
| Заземление | План обеспечения электромагнитной совместимости на железной дороге и концепция защиты | Нейтральная схема и схема соединений согласованы по всем интерфейсам |
| Доказательства FAT | Технические паспорта, чертежи и утвержденные стандарты | Результаты можно отследить по заказу и серийному номеру |
Определение импеданса на основе анализа системы
Более высокое сопротивление снижает расчетный ток короткого замыкания, но увеличивает падение напряжения при пуске двигателя и при изменении нагрузки. Более низкое сопротивление улучшает устойчивость напряжения, но может увеличить нагрузку на распределительное устройство. Укажите сопротивление при номинальной частоте, на главном отводе и при эталонной температуре, а затем определите допуски и любые варианты расчета, зависящие от отвода. Заказчик должен предоставить максимальные и минимальные уровни неисправности источника, а не заставлять поставщика гадать о состоянии вышестоящей сети.
Стандарт IEC 60076-5 посвящён способности трансформатора выдерживать внешние перегрузки по току при коротком замыкании и описывает методы тепловой и динамической проверки. Используйте официальная страница публикации стандарта IEC 60076-5 для подтверждения объема работ и редакции. Защита системы, выдерживаемая нагрузка на проводники и время срабатывания выключателей остаются в сфере ответственности проекта.
Обеспечение непрерывности обслуживания проектов с учетом критически важных нагрузок
Депо может допустить перебои в работе некоторых мастерских инструментов, но не в работе противопожарных систем, сигнальных интерфейсов, систем безопасности, аварийного освещения, дренажа или систем управления движением поездов. Классифицируйте нагрузки по допустимому времени прерывания питания и способу восстановления. Затем сравните вариант с одним трансформатором и секционированными шинами, вариант с двумя трансформаторами с открытой или закрытой соединительной линией, а также вариант с локальной поддержкой от ИБП или генератора для нагрузок, требующих бесперебойного питания.
Резерв мощности «N+1» имеет смысл только в том случае, если оставшийся в рабочем состоянии трансформатор, шинный соединитель, кабели и система вентиляции способны выдержать заданную аварийную нагрузку. Необходимо учитывать изоляцию при техническом обслуживании, избирательность защиты и сбои в режиме общего тока. Принципы, изложенные в Статья о трансформаторах для африканских центров обработки данных позволяют провести полезное сравнение с точки зрения избыточности, однако приоритеты нагрузки на железнодорожных линиях должны определяться независимо.
Координация интерфейсов заземления, ЭМС и защиты
Железнодорожные проекты могут включать цепи обратного тока тяги, заземления систем сигнализации, защитные проводники и системы молниезащиты зданий. В технических условиях на трансформатор следует сделать ссылку на план заземления и обеспечения электромагнитной совместимости проекта, не устанавливая при этом универсальной схемы соединения. Необходимо определить способ подключения обмоток, номинальную нагрузку на нейтральный вывод, метод заземления и ответственность за оборудование, обеспечивающее заземление нейтрали.
Входные данные для системы защиты обычно включают номинальные характеристики трансформатора, передаточное отношение, векторную группу, импеданс, передаточные отношения трансформаторов тока, уровни замыканий на источнике питания и расчетный ток включения. Необходимо согласовать функции дифференциальной защиты, ограниченной защиты от замыкания на землю, защиты от перегрузки по току, защиты от замыкания на землю и температурной защиты с устройствами, установленными выше и ниже по цепи. Если в проект включена система распределения среднего напряжения, необходимо обеспечить взаимодействие трансформатора с системами проекта Распределительные устройства на 3–10 кВ а не рассматривать эти два пакета отдельно друг от друга.
Выберите в разделе «Объект» вариант «Строительство внутри помещения» или «Строительство на открытом воздухе»
Для электрических помещений, расположенных внутри зданий, необходимо провести анализ с точки зрения противопожарной безопасности, доступа, водоотвода, вентиляции и акустики. В отношении наружных агрегатов необходимо учесть такие факторы, как погодные условия, загрязнение, коррозия, солнечное излучение и безопасность. Не следует указывать общую максимальную температуру окружающей среды, если фактическая тепловая нагрузка определяется почасовым профилем температуры и вентиляцией корпуса. На прибрежных или запыленных складах может потребоваться предусмотреть меры по нанесению покрытий, фильтрации и обеспечению удобства технического обслуживания.
В компактной вспомогательной подстанции может использоваться трансформатором с сухой изоляцией если это оправдано проверенной схемой монтажа и планом противопожарных мер. Для наружных источников питания с более высоким напряжением может использоваться специфичная для данного проекта Силовой трансформатор 35 кВ–46 кВ. Речь идет о рекомендациях по применению, а не об автоматическом выборе; необходимо уточнить значения напряжения, мощности, оценку потерь и национальные нормы.
Акустические ограничения требуют основы для измерений
В описании депо, расположенных вблизи жилых домов или офисов, следует указать, к чему применяется данное ограничение: к звуковой мощности трансформатора, звуковому давлению на заданном расстоянии или к подстанции в целом на границе участка. При необходимости следует указать данные об охлаждающем оборудовании и тональных характеристиках. Может потребоваться построение модели шума на объекте, поскольку на результаты измерений влияют отражения от зданий, препятствия и наличие нескольких источников шума.
Определите пакет данных и экспертизы проекта
Необходимо предоставить заполненный технический паспорт, гарантированные технические характеристики, чертежи общего вида и фундамента, детали клеммных соединений, данные о массе и объёме масла (если применимо), чертежи кабельных короб, схемы управления, данные о капитализации потерь, данные о шуме, информацию о системе покрытий, график плановых испытаний и перечень отклонений. В расчётах гармонических искажений и тепловых характеристик должны быть указаны модель, допущения, спектры и рабочий цикл.
Проводить проверку интерфейсов на этапах уточнения тендерной документации, разработки базового проекта и окончательного проекта. Перед выдачей разрешения на производство следует окончательно утвердить места прокладки кабелей, зазоры, расположение трансформаторов тока, вспомогательное электропитание, сигнальные контакты и схему связи. Любые последующие изменения номинальной мощности преобразователя, последовательности действий или уровня неисправности источника должны проходить проверку на предмет их влияния на режим работы трансформатора и систему защиты.
Приемка на заводе и готовность объекта к эксплуатации
В плане FAT должны быть указаны применимые стандарты и утвержденные чертежи, определены плановые испытания, задокументированы откалиброванные приборы, а также указано, каким образом результаты приводятся в соответствие с эталонными условиями. Необходимо проверить соотношение, полярность, сопротивление обмотки, импеданс, потери в нагрузке, потери в холостом ходу и ток, а также провести диэлектрические испытания и функциональные проверки в соответствии с заказанной конструкцией. Требования к специальным испытаниям должны быть оговорены до заключения контракта, а не запрашиваться после завершения производства.
Покупатель также должен сверить отчет по приемочным испытаниям (FAT) с окончательными данными, использованными в системном исследовании. Даже если значение, полученное в ходе испытаний, соответствует требованиям, может потребоваться обновление исследования, если оно существенно отличается от предварительных допущений. Зафиксируйте окончательные данные по импедансу, векторной группе, диапазону отводов, вспомогательной нагрузке и трансформаторам тока (CT) в пакете документов по передаче системы защиты. Сфотографируйте маркировку клемм и паспортные таблички вспомогательного оборудования, а также закройте каждый пункт перечня недоделок посредством согласованных уступок или процедуры корректирующих действий.
Перед подачей напряжения необходимо проверить результаты транспортного осмотра, ровность фундамента, заземление, кабельные соединения, уровень масла или состояние корпуса, контуры охлаждения, подключение трансформаторов тока, настройки систем защиты, сигнализацию, блокировки и последовательность фаз. Необходимо зафиксировать исходные показатели изоляции и результаты диагностики, требуемые заказчиком. Первая подача напряжения должна осуществляться в соответствии с утвержденной методической инструкцией, а также необходимо проанализировать записи о сбоях в работе.
Планирование удобства технического обслуживания до фиксации макета
На доступность трансформатора влияют как возможности доступа, так и его электрические характеристики. Необходимо подтвердить маршруты демонтажа вентиляторов, вводов или панелей корпуса, безопасные рабочие зазоры, точки подъема, соединения для обработки масла (если применимо) и пространство для испытательного оборудования. Расположите индикаторы и точки отбора проб так, чтобы технические специалисты могли к ним добраться, не входя в опасную зону. Перечень запасных частей должен составляться с учётом целей владельца по восстановлению и имеющегося парка оборудования, а не на основе типового каталога.
Контрольный список по закупкам
- Определите границы вспомогательных систем, систем, питаемых от преобразователя, и тяговых систем.
- Укажите нагрузки в зависимости от времени, запуски двигателей и будущие фазы.
- Рассмотрение гармонических спектров и режимов рекуперативного режима работы.
- Укажите максимальный и минимальный уровни неисправности источника.
- Классифицируйте важные нагрузки и допустимое время их отключения.
- Согласовать импеданс с провалом напряжения и нагрузкой автоматического выключателя.
- Определить обязанности в области заземления, электромагнитной совместимости (ЭМС) и защиты.
- Укажите условия окружающей среды, условия внутри корпуса, условия коррозии и акустические условия.
- Перечислите чертежи, эскизы, протоколы приемочных испытаний и этапы доработки.
- Утвердить план ввода в эксплуатацию и первого включения питания.
Преобразование плана эксплуатации железной дороги в требования к трансформаторам
Обоснованная техническая спецификация трансформатора для железнодорожного депо связывает расписание движения поездов и рабочий процесс технического обслуживания с электрической нагрузкой. В ней проводится разграничение между обычными вспомогательными нагрузками и нагрузкой преобразователя, моделируются гармоники и пуск двигателей, назначаются классы непрерывности и согласовываются все интерфейсы ещё до начала производства. Это даёт поставщику достаточно информации для проектирования и расчёта стоимости требуемого трансформатора без использования необоснованных допущений.
Отправьте компании Zisheng Electric однолинейную схему, коэффициент напряжения, график нагрузки, данные преобразователя, профиль окружающей среды и концепцию обеспечения непрерывности работы для проведения инженерной экспертизы. Наша инженерная команда рассмотрит требования и ответит на запросы по проекту в течение 24 часов.
О компании ZISHENG ELECTRICAL
Жишэнг является профессиональным производителем с более чем 19-летним опытом масляных трансформаторов, Компактная подстанция, Трансформаторы в пневматических установках, полевые трансформаторы и Сухие трансформаторы. У нас есть сертификаты ISO/CE/IEC 60076 и TUV Rheinland.
Трансформаторы проходят строгие испытания FAT и аттестацию типа, поддерживают настройку напряжения/емкости. Добро пожаловать на консультацию по Каталог и Продукт. вы можете связаться с нами по электронной почте [email protected].
