بهار گذشته یک مهندس کارخانه در غرب میانه آمریکا یک نمودار تک خطی با دو یادداشت در حاشیه برای ما ارسال کرد. دیگ الکترود 4000 کیلوواتی در ماه نوامبر وارد می شود. پمپ های حرارتی در جولای وارد می شوند. ترانسفورماتور سرویس 1500 کیلوولت آمپر باید هر دو را حمل کند. نمی تواند و هیچ توزیع کننده ای یک واحد 4800 کیلوولت آمپر را نیز در قفسه نگه نمی دارد.
شکل اکثر آنها همین استبرق صنعتیپروژه هایی که ما نقل می کنیم سمت سوخت به سرعت تغییر می کند: یک مشعل گاز خاموش، یکدیگ برقیو یکپمپ حرارتی صنعتیسمت برق اصلا تغییر نمی کند - همان افت سرویس، همان تابلو، همان ترانسفورماتور. هنگامی که بار جدید از پلاک نام قدیمی بیشتر می شود، پاسخ معمولاً a استترانسفورماتور سه فاز سفارشیاندازه پروفیل بار که کارخانه در واقع اجرا خواهد شد.
چرا برق رسانی روی ترانسفورماتور قرار می گیرد، نه روی دیگ؟
بر اساس این گزارش، فرآیندهای حرارتی تقریباً دو سوم تقاضای نهایی انرژی در تولیدات ایالات متحده را تشکیل می دهند.مطالعه LBNL در مورد برق رسانی پمپ حرارتی صنعتی. کربن زدایی آن گرما به معنای حرکت آن در طول متر است. هر کیلووات گرمای فرآیند گازسوز که به برق تبدیل می‌شود در ورودی سرویس ظاهر می‌شود و تقریباً هیچ یک از آن به عنوان بار الکتریکی قبل از شروع پروژه وجود نداشت.
رامانیتور پمپ حرارتی IEA 2026همین گلوگاه را از جهت دیگر گزارش می‌کند: پمپ‌های حرارتی هنوز کمتر از 15 درصد تقاضای گرمایش در ساختمان‌ها را برآورده می‌کنند و همچنان در صنعت باقی می‌مانند، با تأخیر در اتصال به شبکه از جمله محدودیت‌های جذب صنعتی نام برده می‌شود، در حالی که ماشین‌هایی با درجه بالای 160 درجه برای عرضه تجاری در سال 2027. فناوری آماده است. رابط الکتریکی چیزی است که در اکثر برنامه های برق رسانی صنعتی دیر اجرا می شود.
بارهای دیگ برقی: شکل موج تمیز با اعداد سخت
دیگ های الکترود و مقاومتی بار آسانی بر کیفیت توان هستند. ضریب توان واحد، جریان هارمونیک ناچیز، بدون جهش روتور قفل شده برای برنامه ریزی. دشواری قدر خالص است.
دیگ بخار 4000 کیلووات حدود 4811 A در 480 V، 555 A در 4160 V یا 167 A در 13.8 کیلو ولت می کشد. آن محاسبات، سوال ولتاژ سرویس را در یک جلسه حل می کند. هیچ کس چهار مگاوات گرمایش مقاومتی را در 480 ولت اجرا نمی کند، مگر اینکه ترانسفورماتور در همان اتاق دیگ قرار گیرد.
این بخشی است که اکثر خریداران از دست می دهند: دیگ بخار یک موتوربانک با ضریب تنوع نیست. این رمپ در مراحل گسسته - معمولاً 25، 50، 75 و 100٪ امتیاز - و سپس نگه می دارد، بنابراین ترانسفورماتور یک بلوک مسطح و تقریباً پیوسته را نزدیک به پلاک نام حمل می کند. بنابراین اکثر مشخصات کارخانه بار پیوسته را در 80٪ یا کمتر از kVA پلاک ترانسفورماتور نگه می‌دارنددیگ برقیباری است که باعث می شود آن قانون نیش بزند.
پمپ های حرارتی و بارهای VFD: هارمونیک، هجوم و راه اندازی موتور
کمپرسورهای پمپ حرارتی بارهای موتور هستند و اکثراً به صورت پکیج های مبتنی بر VFD وارد می شوند. یک درایو شش پالسی یک شکل موج جریان غنی از جریان هارمونیک 5 و 7 را می کشد وIEEE 519-2022اهداف اعوجاج را تعیین می کند که کارخانه باید در نقطه اتصال مشترک به آنها برسد. این جریان ها به صورت رایگان از ترانسفورماتور عبور نمی کنند. تلفات جریان گردابی تقریباً با مجذور فرکانس افزایش می‌یابد، بنابراین شکل موجی که دارای 10 تا 12 درصد جریان THD است، سیم‌پیچ‌ها را بیش از آنچه جریان rms نشان می‌دهد گرم می‌کند.
شروع نیمه دیگر مشکل است. یک موتور شش تا هشت برابر جریان بار کامل در روتور قفل شده می کشد و اکثر مشخصات کارخانه افت ولتاژ را در هنگام راه اندازی از 10 درصد محدود می کند. امپدانس ترانسفورماتور دکمه تنظیم است و به هر دو صورت قطع می‌کند: %Z پایین شیب را کم عمق نگه می‌دارد اما جریان خطای موجود را از طریق تابلو برق پایین‌دست افزایش می‌دهد، در حالی که %Z بالا برعکس را انجام می‌دهد.
وقتی مشتری از ما امپدانس 4 درصدی روی یک واحد 2000 کیلوولت آمپر برای کاهش قیمت می‌خواهد، ما می‌پرسیم که ابتدا بریکرهای پایین دستی چه امتیازی دارند. در یک اتوبوس سنگین، ما ترجیح می دهیم یک سیم پیچی K-13 را مشخص کنیم یا واحد را کاهش دهیم تا اینکه هجده ماه بعد در مورد قیمت تعویض تابلو برق بحث کنیم.
محاسبه اندازه: بار جدید واقعاً به چه مقدار کیلو ولت آمپر نیاز دارد
سه ورودی رتبه بندی را تعیین می کنند: کیلووات متصل بر اساس نوع بار، ضریب توان در نقطه عملیاتی و وظیفه. تبدیل کیلو وات به کیلو ولت آمپر بخش آسانی است - تقسیم بر ضریب توان و جمع کردن نتایج. قضاوت در دو عدد زیر است: قانون بار پیوسته 80% و کمک هزینه رشد که گیاه تا دومی نیاز نخواهد داشت.پمپ حرارتی صنعتیمی رسد.
بار الکتریکی 5.4 MVA به صورت زیر فرود می آید:
| بار جدید | رتبه بندی و وظیفه | سهم kVA |
|---|---|---|
| دیگ الکترود | 4000 کیلووات، PF 1.00، پیوسته | 4,000 |
| کمپرسور پمپ حرارتی (VFD) | ورودی 800 کیلو وات، PF 0.88، پیوسته | 909 |
| آب تغذیه و پمپ های گردشی | 220 کیلو وات، PF 0.85، پیوسته | 259 |
| تجهیزات کمکی، کنترل، تهویه مطبوع کارخانه | 180 کیلو وات، PF 0.92، متناوب | 196 |
| کل بار متصل | - | 5,364 |
| امتیاز انتخاب شده | 2 × 3750 کیلو ولت آمپر، 71.5٪ بارگذاری شده در طراحی | 7,500 |
دو واحد 3750 کیلوولت آمپر به جای یک واحد 7500 کیلو ولت آمپر، عملیات N+1 را برای باس دیگ بخار خریداری می کند و هر واحد را در محدوده حمل و نقل و تقلب یک اتاق کارخانه موجود نگه می دارد. قانون 80 درصد تقریباً 630 کیلو ولت آمپر فضای سر محکم را قبل از مرحله بارگذاری بعدی باقی می گذارد - تقریباً به اندازه خط سوم فرآیندی که هنوز هیچ کس بودجه ای در نظر نگرفته است.
دمای محیط به همین محاسبه تعلق دارد. دیگ بخاری که در دمای 45 درجه بیکار است، قبل از اینکه یک بار یک بار انرژی بگیرد، ظرفیت مصرف می کند، بنابراین به جای فرض اینکه kVA پلاک نام در دسترس است، اصلاح محیطی سازنده را اعمال کنید. واحدهای نوع خشک رزین ریخته گری معمولاً با افزایش متوسط سیم پیچ 100 کلوین بر اساس حداکثر 40 درجه محیط درجه بندی می شوند، به همین دلیل است که ما دمای اتاق را درخواست می کنیم، نه دمای طراحی فضای باز.
اگر امروز این را اندازه می‌کنید، لیست بار و جریان خطای موجود را برای ما ارسال کنید و ما حساب را بر اساس هر دو اجرا می‌کنیم. یک صبح طول می کشد، و اغلب رتبه بندی را تغییر می دهد.
جایی که رتبه بندی استاندارد تمام می شود
ترانسفورماتورهای کاتالوگ حول ترکیبات آشنا جمع می شوند: 480 ولت دلتا اولیه، 208Y120 ثانویه، امپدانس 5.75٪، به اضافه یا منهای دو ضربه 2.5٪. مقاوم‌سازی‌های برقی به ندرت روی این اعداد قرار می‌گیرند. یک واحد 22 کیلو ولت / 400 ولت برای یک نیروگاه خلیجی، دو ثانویه، بنابراین باس دیگ بخار و باس محرک را می توان به طور جداگانه ایزوله کرد، امپدانس 6% برای هماهنگی با رله تغذیه برق، سیم پیچ های K-13، محدوده شیر وسیع تر، زیرا ولتاژ برق یک شبه کاهش می یابد - مشخصات فنی در جایی که خط دوم متوقف می شود. بهسازی زمین
نتیجه برنامه ارزش دارد که به صراحت بیان شود. وزارت انرژی آمریکابرنامه TRACترانسفورماتورهای قدرت بزرگ را معمولاً سفارشی و با زمان تحویل یک سال یا بیشتر توصیف می کند. ترانسفورماتور در مسیر بحرانی یک برنامه برق رسانی قرار می گیرد، بنابراین طراحی الکتریکی باید قبل از سفارش خرید دیگ شروع شود، نه بعد از نصب دیگ.
این بخشی از کاری است که رایان الکتریک برای آن ساخته شده است. ما از سال 2007 ترانسفورماتورهای خشک و غوطه ور در روغن را از یک کارخانه 120000 متر مربعی با 180+ مجموعه تجهیزات تولید و 37 حق ثبت اختراع تولید کرده ایم و از سال 2023 به عنوان شریک سرمایه گذاری مشترک Eaton فعالیت می کنیم. واحدها با گواهینامه UL، CSA، IEEE، DEKRA، CNAS و CE همانطور که بازار مقصد نیاز دارد، ارسال می شود، با گزارش آزمایش معمولی از مهندس کارخانه در هنگام پذیرش درخواست می شود. اکثر کارهای برق رسانی مغازه ما را به عنوان یک ترک ترک می کندترانسفورماتور سه فاز سفارشیبه جای یک شماره کاتالوگ، زیرا یک لیست بار که از یک دیگ بخار، یک پمپ حرارتی و یک اتوبوس محرک مونتاژ شده است، به ندرت با آن مطابقت دارد.
یک نمونه کار شده از فایل های مهندسی ما
یک کارخانه مواد غذایی و آشامیدنی در آسیای جنوب شرقی، که جزئیات مشتری محفوظ مانده است، با 2500 کیلو ولت آمپر قبلاً در 22 کیلو ولت / 400 ولت و سه بار جدید نصب شده است: یک دیگ الکترود 1600 کیلو وات، کمپرسورهای پمپ حرارتی آمونیاک 450 کیلو وات، و 200 کیلو وات پمپ VFD جدید.
بار متصل به 2,346 kVA - 1,600 kVA برای دیگ بخار، 511 kVA برای کمپرسورها در ضریب توان 0.88 و 235 kVA برای پمپ ها در 0.85 رسید. در مقابل 2500 کیلوولت آمپر موجود که 94 درصد بارگذاری است، کاملاً خارج از قانون 80 درصدی خود نیروگاه و خارج از آن چیزی است که شرکت برق بدون ارتقاء خدمات تأیید می کند.
ما یک واحد رزین ریخته‌گری 3,150 کیلوولت آمپر را در 22 کیلوولت / 400 ولت، سیم‌پیچ K-13، امپدانس 6.0% و محدوده ضربه‌ای +2/-4 x 2.5% تعیین کردیم که بار متصل را در 74.5% از پلاک نام نگه می‌دارد. دو تصمیم منجر به این مشخصات شد. سیم پیچ K-13 از یک THD 12% اندازه گیری شده در گذرگاه درایو موجود ناشی می شود. امپدانس 6.0% از مطالعه راه اندازی موتور بدست آمد که استارت کمپرسور 450 کیلوواتی را تا افت ولتاژ 8.6% نگه داشت. امپدانس 4.5 درصد جریان راه انداز را از طریق تنظیمات حفاظت بالادست هدایت می کند.
واحد به صورت یکجا ارسال شدترانسفورماتور سه فاز سفارشیبه جای دو واحد استاندارد 1600 کیلو ولت آمپر، زیرا اتاق کارخانه موجود یک بالشتک پایه و هیچ مسیری برای یک ثانیه ارائه نمی داد. این محدودیت، نه محاسبات الکتریکی، ساخت را تعیین کرد.
آنچه ما قبل از نقل قول یک ترانسفورماتور سه فاز سفارشی نیاز داریم
ده مورد. سه مورد اول تعیین می کنند که آیا نقل قول از نظر فنی اصلا معتبر است یا خیر:
- ولتاژ اولیه و ثانویه، و اینکه آیا سرویس شهری دلتا است یا ولتاژ زمین
- کیلووات بر اساس نوع بار، با ضریب توانی که در واقع در آن کار می کنید، متصل می شود
- وظیفه: مداوم، دوچرخه سواری یا دسته ای
- طیف هارمونیک یا ضریب K اگر بیش از 20 درصد بار با VFD تغذیه شود.
- بزرگترین رتبه بندی موتور، روش راه اندازی و محدودیت افت ولتاژی که مشخصات شما تحمیل می کند
- دمای محیط و ارتفاع اتاق ترانسفورماتور
- جریان خطای موجود در نقطه سرویس
- نوع محوطه، ناحیه لرزه خیز و هرگونه جو خورنده
- محدوده ضربه بزنید، و اینکه آیا تغییر دهنده شیر باید در بار کار کند یا خیر
- علائم گواهینامه و کشور مقصد، به علاوه گزارش آزمون مورد نیاز در هنگام پذیرش
نمودار تک خطی و لیست بار را برای ما ارسال کنید، و ما با رتبه بندی، امپدانس و محدوده ضربه ای که می توانید در یک بررسی طراحی از آن دفاع کنید، باز خواهیم گشت. اگر پلاک دیگ از قبل سفارش داده شده است، آن را در ایمیل اول بگویید - این تاریخ تعیین می کند که ترانسفورماتور قبل از پنجره راه اندازی برسد یا بعد از آن.
درباره نویسنده
این مقاله توسط تیم مهندسی برنامه در رایان الکتریک تهیه شده است، که از سال 2007 ترانسفورماتورهای خشک، روغن غوطه ور و پد نصب شده را برای پروژه های صنعتی، تاسیساتی و مراکز داده تولید کرده است. این شرکت یک پایگاه تولیدی 120000 متر مربعی را با 180+ مجموعه تجهیزات شریک تولیدی و از 37 سال قبل اجرا می کند. 2023، و دارای گواهینامه های UL، CSA، IEEE، DEKRA، CNAS و CE است. برای بررسی اندازه پروژه برق رسانی، نمودار تک خطی و لیست بار خود را به میز مهندسی در ryan-transformers.com ارسال کنید.
