پژوهش درباره کارایی نصب میدانی ترانسفورماتورهای پادمونتی

1. مقدمه

برای افزایش کیفیت خدمات تامین برق، سیستم برق به طور مداوم اصلاح و به روزرسانی ترانسفورماتورها را ترویج می دهد. به عنوان تجهیزات پیشرفته و با کیفیت بالا، ترانسفورماتورهای قاب‌دار در سال‌های اخیر به طور فزاینده‌ای در سیستم برق استفاده شده‌اند. به ویژه در مناطقی مانند مکزیک برای پروژه‌های با سطح ولتاژ 23kV، به دلیل مزایای منحصر به فرد خود نقش مهمی ایفا می‌کنند. با این حال، زمان نصب و ساخت نسبتاً طولانی تا حدودی محدود کننده گسترده شدن آنها بوده است. بنابراین، تحقیقات عمیق در مورد روش‌های کوتاه کردن زمان نصب و افزایش کارایی برای ترویج کاربرد گسترده ترانسفورماتورهای قاب‌دار (که باید به استانداردهای محلی مانند گواهی NOM مطابقت داشته باشند) اهمیت بسیاری دارد.

2. ویژگی‌ها و اصول ترانسفورماتورهای قاب‌دار

ترانسفورماتورهای قاب‌دار با ویژگی‌های اندازه کوچک، قابل حمل بودن و سطح پایین صدایی، سطح بالایی از اتوماسیون دارند. آنها از مفهوم طراحی کاملاً مسدود و هوشمند استفاده می‌کنند که امکان تنظیم دوردست پارامترهای عملیاتی را برای کنترل دقیق رطوبت و دما داخل و خارج ظرف اجازه می‌دهد، اطمینان از عملکرد ایمن را فراهم می‌سازد. در مورد بهبود کیفیت برق، باندهای خازنه‌ای آنها نرخ بالایی از تحویل دارند که می‌تواند به طور موثری از ضرر برق سیستم کنترل کند. بار الکتریکی در سمت ولتاژ بالا توسط یک سوئیچ اختصاصی کنترل می‌شود که حمایت از تغییر بار با حمل بار را فراهم می‌کند. سوئیچ می‌تواند به صورت الکتریکی بسته شود که تسهیل عملیات خودکار شبکه توزیع را می‌دهد. علاوه بر این، برخی محصولات برای طراحی لرزه‌ای بهینه شده‌اند که آنها را برای نیازهای ساخت در مناطق معرض زلزله مانند مکزیک مناسب می‌کند.

3. مشکلات در استفاده از ترانسفورماتورهای قاب‌دار
3.1 تأثیرات محیطی و زندگی روزمره

نقاط قرارگیری ترانسفورماتورهای قاب‌دار خاص هستند و معمولاً در مناطق پرجمعیت (مانند مرکز مناطق مسکونی، نواحی مرکزی مجتمع‌های ساختمانی و دو طرف جاده‌ها) قرار می‌گیرند. صدای تولید شده و آلودگی در طول ساخت و عملیات ممکن است تأثیرات منفی بر محیط اطراف و زندگی ساکنان داشته باشد. به عنوان مثال، در پروژه‌های شبکه توزیع شهرهای مکزیک، اگر ترانسفورماتورهای قاب‌دار 23kV باعث اختلالات ساخت و ساز بلندمدت برای ساکنان شوند، شکایات ایجاد خواهد شد، بنابراین لازم است تا دوره ساخت کوتاه شده و تأثیر کاهش یابد.

3.2 مشکلات زنجیره‌ای در ساخت پایه

ساخت پایه بتون ریخته در محل نیازمند حفاری امکانات شهری و انباشت مواد اساسی و تجهیزات الکتریکی است که تأثیر قابل توجهی بر محل ساخت، مساحت و ترافیک خارجی دارد و حرکت ساکنان و ایمنی ترافیک را محدود می‌کند. در برخی شهرهای مکزیک با امکانات شهری متراکم، این نوع ساخت همچنین نیازمند هماهنگی اضافی برای جابجایی خطوط لوله است که پیشرفت را بیشتر کند.

3.3 محدودیت‌های روش‌های ساخت

ساخت قدیمی با چرخه طولانی از ساخت پایه تا اتمام (معمولاً 13 روز) محدودیت‌هایی را در محدوده استفاده از تجهیزات و مقیاس ساخت ایجاد می‌کند که باعث می‌شود سخت باشد تا مزایای ترانسفورماتورهای قاب‌دار به طور کامل به کار گرفته شود. در زمینه پیشرفت سریع ساخت برق در مکزیک، حالت ساخت ناکارآمد نمی‌تواند نیازهای به‌روزرسانی گسترده شبکه توزیع را برآورده کند.

3.4 خطرات ایمنی و هزینه‌ای

در طول ساخت پایه بتون ریخته در محل، اگر نشانه‌های هشداری واضح نباشند یا محدوده‌های احاطه شده آسیب دیده باشند، ریسک اتفاقات ایمنی مانند آسیب دیدن عابران یا ورود به محل ساخت را افزایش می‌دهد که هزینه‌ها و ریسک‌های ساخت را افزایش می‌دهد. مکزیک نظارت دقیقی بر ایمنی ساخت دارد و چنین مشکلاتی منجر به جرائم بالا و تأخیر در ساخت می‌شود.

3.5 مشکلات تبدیل و نگهداری عملیاتی

پروژه ترانسفورماتورهای قاب‌دار شامل تبدیل افزایش ظرفیت است که نیازمند قطع برق بلندمدت است، که مصرف برق ساکنان و کیفیت خدمات تامین برق را تحت تأثیر قرار می‌دهد. شکست‌ها در طول نگهداری و تعمیرات بعدی نیز ممکن است رخ دهد که باعث افزایش مشکلات ساخت می‌شود. مکزیک نیازهای بالایی برای قابلیت اطمینان تامین برق دارد و گسترش محدوده قطع برق به طور جدی تأثیرات زندگی مردم و فعالیت‌های تجاری را می‌گذارد.به طور خلاصه، اگرچه ترانسفورماتورهای قاب‌دار مزایایی در انتخاب در مراکز شهری (مانند مناطق شهری مکزیک) دارند، نقاط ضعف مانند دوره ساخت طولانی مانع ترویج آنها می‌شود. کوتاه کردن زمان نصب کلیدی برای بهره‌گیری از مزایای آنها و مدیریت کارآمد ساخت می‌باشد.

4. تحلیل دلایل طولانی بودن زمان نصب و ساخت ترانسفورماتورهای قاب‌دار

نصب ترانسفورماتورهای قاب‌دار صدا و غبار تولید می‌کند که مداخله در محیط زندگی را ایجاد می‌کند. ساخت پایه بتون ریخته در محل شامل حفاری امکانات عمومی است که فضا را اشغال می‌کند و ترافیک را محدود می‌کند، با چرخه 12-15 روز، که ممکن است ورود غیرقانونی ساکنان و وسایل نقلیه را افزایش دهد و ریسک‌ها را افزایش دهد.

ساخت پایه بتون ریخته در محل شامل روش‌های زیادی است. حفاری پایه 8٪، ریختن و بتن‌گیری 84٪ و نصب الکتریکی 8٪ را تشکیل می‌دهد. بهینه‌سازی شکل پایه نقطه ورودی اصلی برای حل مشکل طولانی بودن زمان نصب است. به ویژه در مکزیک، که نیاز به گواهی NOM و طراحی لرزه‌ای وجود دارد، استانداردهای بالاتری برای انتخاب پایه مطرح می‌شود.

5. استراتژی‌های نصب کارآمد ترانسفورماتورهای قاب‌دار برق در محل
5.1 آماده‌سازی قبل از نصب

برای دستیابی به نصب کارآمد، آماده‌سازی تجهیزات باید پیش از زمان انجام شود. تجهیزات و مواد ترانسفورماتور قاب‌دار را بررسی کنید. بر اساس مدل و ظرفیت (مانند سطح 23kV)، لوازم با ضرر کم، عملکرد بالا و مناسب برای گواهی NOM مکزیک و نیازهای محلی انتخاب کنید. مواد را بر اساس مشخصات جدید و استانداردهای صنعتی بررسی کنید، طراحی‌های رسمی را آماده کنید و برای موقعیت‌های قابل قبول (مانند مناطق آسیب‌پذیر از فرسودگی آب باران)، پیش از زمان طبق رسمی‌ها، مقاومت آب و تقویت امکانات انجام دهید و مولفه‌های فشرده را آزمایش کنید. از فنی‌اندیزان بخواهید تا عملکرد ترانسفورماتور و لوازم جانبی آن را دوباره اندازه‌گیری کنند تا مطمئن شوید که به استانداردهای طراحی می‌رسند، شرایطی برای ساخت فراهم کنید. همچنین به جزئیات طراحی لرزه‌ای توجه کنید تا با شرایط زمین‌شناسی محلی سازگار باشید.

5.2 بهینه‌سازی شکل پایه

پایه‌های ترانسفورماتورهای قاب‌دار می‌توانند از سنگ‌بتون، سازه فولادی یا مولفه‌های بتون پیش‌ساخته باشند، هر کدام با مزایا و معایب خود:

5.2.1 پایه سنگ‌بتون

برای ساخت و عملیات آسان است، اما نیاز به 3 روز بتن‌گیری دارد. مقاومت کششی و شکست‌ناپذیری ضعیف، بیش از حد شکننده و در شرایط بیش از حد بارگیری آسیب‌پذیر است. مقاومت در برابر خوردگی مولفه‌های روغنی ضعیف است و در شرایط دمایی مختلف شکست می‌خورد. سخت است تا به پروژه‌های ترانسفورماتورهای قاب‌دار 23kV مکزیک که نیازمند طراحی لرزه‌ای و پایداری پایه بالا هستند، سازگار باشد.

5.2.2 پایه سازه فولادی

وزن کمی دارد، می‌تواند جوش داده و شکل داده شده و مستقیماً نصب شود، چرخه را کوتاه می‌کند. با این حال، مقاومت در برابر آب ضعیف است. قدرت و شکست‌ناپذیری آن در شرایط دمایی 300 درجه سانتیگراد به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد و در دمای پایین شکننده و شکست می‌خورد. هزینه بالا (هزینه پایه ترانسفورماتور قاب‌دار 20٪ بالاتر است). در محیط عملیاتی خارجی بلندمدت (مانند محیط خارجی مکزیک)، به دلیل تغییرات دما و رطوبت آسیب‌پذیر و خراب می‌شود که امنیت ساختاری را تحت تأثیر قرار می‌دهد. نیاز به تقویت ضد خوردگی و لرزه‌ای اضافی دارد که هزینه‌ها و دشواری‌ها را افزایش می‌دهد.

5.2.3 پایه بتون پیش‌ساخته

مزایای قابل توجهی در پروژه‌های ترانسفورماتورهای قاب‌دار 23kV مکزیک و سناریوهایی که نیازمند گواهی NOM و طراحی لرزه‌ای هستند دارد: تولید کارخانه‌ای اطمینان از پایداری خواص مکانیکی ساختاری با پراکندگی کم را فراهم می‌کند؛ مولفه‌ها پیش‌ساخته و به محل تحویل داده می‌شوند، زمان پردازش در محل را کاهش می‌دهد؛ کیفیت عالی، سطح صاف، به استانداردهای تزیین بتن خام مطابقت دارد و با ساختمان هماهنگ می‌شود؛ تولید کارخانه‌ای آلودگی را کاهش می‌دهد و نیازهای ساخت اکولوژیک را برآورده می‌کند. می‌تواند از طریق طراحی لرزه‌ای بهینه شود تا به مناطق معرض زلزله سازگار باشد.

5.2.4 تعیین طرح پایه بتون پیش‌ساخته

برای ساخت ترانسفورماتورهای قاب‌دار، پایه بتون پیش‌ساخته مزایای برجسته‌ای دارد که می‌تواند زمان پیش‌ساخته را کوتاه کند و از نقص‌های ریخته در محل پرهیز کند. در هنگام تعیین طرح، به اندازه و وزن ترانسفورماتور قاب‌دار و نیازهای پیش‌ساخته سیستم الکتریکی برای عمران (مانند بار و پارامترهای لرزه‌ای سطح 23kV) اشاره کنید، با تجربیات عملی، حمل و نقل و شرایط زمینی منطقه ساخت در مکزیک ترکیب شود، امکان حمل مولفه‌های پیش‌ساخته را تحلیل کنید، هزینه و چرخه طرح کلی را برآورد کنید و مطمئن شوید که به گواهی NOM و مشخصات ساخت محلی مطابقت دارد.

تجربه نشان می‌دهد که پایه بتون پیش‌ساخته کلی (با طراحی لرزه‌ای) می‌تواند کارایی ساخت را افزایش دهد، زمان طولانی ریخته در محل را غلبه کند، ریسک‌های برنامه‌ریزی را به طور موثر کنترل کند و ارزش کاربردی بالایی در پروژه‌های برق مکزیک دارد.

5.3 احراز فرآیند ساخت دقیق

برای افزایش کارایی نصب، احتیاج به رعایت دقیق فرآیند است: تایید، بکارگیری، جاسازی و نصب. در هنگام وصل شدن به محل ساخت، محدوده احاطه شده حول زیرстанسیون قاب‌دار باید به استانداردهای مهندسی و ساخت مرتبط مطابقت داشته باشد؛ تایید تجهیزات باید با محل ساخت (مانند مکزیک) و استانداردهای شبکه ملی مطابقت داشته باشد؛ پس از تکمیل، دستگاه‌های رله را آزمایش کنید و اگر زمین‌سازی به استانداردها مطابقت ندارد، الکترودهای زمین‌سازی و بوس‌ها را اضافه کنید تا عملکرد زمین‌سازی را تضمین کنید.

قبل از نصب، مقاومت پایه بتون پیش‌ساخته باید 70٪ از مقدار طراحی را برسد. ترانسفورماتور و مولفه‌های آن را برای عدم آسیب بررسی کنید و نگهداری و تعمیرات خوبی انجام دهید؛ اندازه‌گیری و تنظیم دقیق انجام دهید، به موقعیت‌های کلیدی توجه کنید، تدابیر کنترل کیفیت را آماده کنید و به طور دقیق اجرا کنید، کیفیت ساخت را تضمین کنید و پیشرفت کارآمد نصب را ترویج دهید، کارایی ساخت در محل ترانسفورماتورهای قاب‌دار (تطابق با 23kV، گواهی NOM و طراحی لرزه‌ای) را افزایش دهید.

6. مزایای استفاده از پایه‌های ساختاری بتون پیش‌ساخته

پایه بتون پیش‌ساخته نقص‌هایی مانند انباشت منابع ریخته در محل و دشواری ساخت بالا را غلبه می‌کند، ریسک‌های ساخت را کاهش می‌دهد، تمیزی محل را حفظ می‌کند و آلودگی محیطی را کاهش می‌دهد. از مولفه‌های پیش‌ساخته تشکیل شده، کم‌کربن و محیط‌زیستی، کارآمد و سریع، دوره ساخت را کوتاه می‌کند و نیازهای ساخت اکولوژیک را برآورده می‌کند. برای مناطقی مانند مکزیک با نیازهای بالا برای حفاظت از محیط زیست، کارایی ساخت و استانداردهای تجهیزات (مانند گواهی NOM و طراحی لرزه‌ای) مناسب است، ترویج ترانسفورماتورهای قاب‌دار را تسهیل می‌کند.

7. نتیجه‌گیری

به عنوان تجهیزات پیشرفته، ترانسفورماتورهای قاب‌دار برق پیش‌بینی‌های کاربرد گسترده‌ای در سیستم‌های برق مناطقی مانند مکزیک دارند. در طول نصب و ساخت، با فرض حفظ کیفیت و عملکرد (تطابق با ولتاژ 23kV، تأمین گواهی NOM و داشتن طراحی لرزه‌ای)، لازم است تا دوره را کوتاه کنید و کارایی را افزایش دهید. با شروع از بهینه‌سازی شکل پایه، پایه بتون پیش‌ساخته با مزایای کارایی بالا، ایمنی و کیفیت بالا، حمایتی برای ترویج گسترده ترانسفورماتورهای قاب‌دار ارائه می‌دهد، ترویج توسعه کارآمد ساخت شبکه توزیع برق و تطبیق بهتر با نیازهای برق مناطق مختلف (به ویژه مناطقی مانند مکزیک با استانداردهای خاص و شرایط زمین‌شناسی) را تسریع می‌کند.