پژوهش درباره کارایی نصب میدانی ترانسفورماتورهای پادمونتی
1. مقدمه
برای بهبود کیفیت خدمات تأمین برق، سیستم برق به طور مداوم اصلاح و به‌روزرسانی ترانسفورماتورها را ترویج می‌دهد. به عنوان تجهیزات پیشرفته و با کیفیت بالا، ترانسفورماتورهای پاد-مونت در سال‌های اخیر به طور فزاینده‌ای در سیستم برق استفاده شده‌اند. به ویژه در مناطقی مانند مکزیک برای پروژه‌هایی با سطح ولتاژ 23kV، آنها به دلیل مزایای منحصر به فرد خود نقش مهمی ایفا می‌کنند. با این حال، زمان نسبتاً طولانی نصب و ساخت، تا حدودی جلوگیری از گسترش آنها را ایجاد کرده است. بنابراین، تحقیقات عمیق درباره روش‌های کوتاه کردن زمان نصب و بهبود کارایی برای ترویج استفاده در مقیاس بزرگ ترانسفورماتورهای پاد-مونت (که باید به استانداردهای محلی مانند گواهی NOM مطابقت داشته باشند) اهمیت بسیاری دارد.
2. ویژگی‌ها و اصول کاری ترانسفورماتورهای پاد-مونت
ترانسفورماتورهای پاد-مونت با ویژگی‌های اندازه کوچک، حمل‌پذیری و سر و صدا کم، سطح بالایی از اتوماسیون دارند. آنها از مفهوم طراحی کاملاً بسته و هوشمند استفاده می‌کنند که امکان تنظیم دوردستانه پارامترهای عملکردی را برای کنترل دقیق رطوبت و دما در داخل و خارج ظرف فراهم می‌کند تا عملکرد ایمنی تضمین شود. در زمینه بهبود کیفیت برق، بانک‌های خازنه آنها نرخ بکارگیری بالایی دارند که می‌تواند به طور مؤثری ازتلفات سیستم برق کنترل کند. بار الکتریکی در انتهای ولتاژ بالا توسط یک سوئیچ اختصاصی کنترل می‌شود که پشتیبانی از تغییر بار با بار را فراهم می‌کند. سوئیچ می‌تواند به صورت الکتریکی بسته شود که تسهیل عملکرد خودکار شبکه توزیع را فراهم می‌کند. علاوه بر این، برخی از محصولات برای طراحی لرزه‌ای بهینه شده‌اند که آنها را برای نیازهای ساخت در مناطقی مانند مکزیک که در معرض زلزله هستند مناسب می‌کند.
3. مشکلات در استفاده از ترانسفورماتورهای پاد-مونت
3.1 تأثیرات زیست‌محیطی و زندگی
نقاط قرارگیری ترانسفورماتورهای پاد-مونت خاص هستند و اغلب در مناطق پرجمعیت (مانند مرکز مناطق مسکونی، مناطق مرکزی مجموعه‌های ساختمانی و دو طرف جاده‌ها) قرار داده می‌شوند. سر و صدا و آلودگی تولید شده در طول ساخت و عملیات ممکن است تأثیرات منفی بر محیط اطراف و زندگی ساکنان ایجاد کند. به عنوان مثال، در پروژه‌های شبکه توزیع در شهرهای مکزیک، اگر ترانسفورماتورهای پاد-مونت 23kV موجب اختلالات ساخت و ساز بلندمدت برای ساکنان شوند، این امر منجر به شکایات خواهد شد، بنابراین لازم است که دوره ساخت کوتاه شود و تأثیرات کاهش یابد.
3.2 مشکلات زنجیره‌ای در ساخت پایه
ساخت پایه بتونی ریخته در محل به حفاری تأسیسات شهری و انباشت مواد اساسی و تجهیزات الکتریکی نیاز دارد که تأثیر قابل توجهی بر محل ساخت، محدوده و ترافیک خارجی دارد و حرکت ساکنان و ایمنی ترافیک را مختل می‌کند. در برخی از شهرهای مکزیک با تأسیسات شهری متراکم، چنین ساخت‌وسازی نیازمند هماهنگی اضافی برای انتقال خطوط لوله است که پیشرفت را بیشتر کند.
3.3 محدودیت‌های روش‌های ساخت
ساخت قدیمی از زمان ساخت پایه تا تکمیل یک چرخه طولانی (معمولاً 13 روز) دارد که محدودیت‌هایی بر محدوده استفاده از تجهیزات و مقیاس ساخت و ساز ایجاد می‌کند و امکان بهره‌برداری کامل از مزایای ترانسفورماتورهای پاد-مونت را دشوار می‌کند. در زمینه پیشرفت سریع ساخت و ساز برق در مکزیک، مدل ساخت غیرفعال نمی‌تواند نیازهای به‌روزرسانی شبکه توزیع در مقیاس بزرگ را برآورده کند.
3.4 خطرات ایمنی و هزینه
در طول ساخت پایه بتونی ریخته در محل، اگر نشانه‌های هشدار روشن نباشند یا محاصره‌ها آسیب دیده باشند، می‌تواند منجر به حوادث ایمنی مانند مجروح شدن عابران یا ورود به محل ساخت شود که خطرات و هزینه‌های ساخت را افزایش می‌دهد. مکزیک نظارت دقیقی بر ایمنی ساخت و ساز دارد و چنین مشکلاتی منجر به جرائم بالا و تأخیر در ساخت می‌شود.
3.5 دشواری‌های تبدیل و نگهداری عملیاتی
پروژه ترانسفورماتورهای پاد-مونت شامل تبدیل افزایش ظرفیت است که نیازمند قطع برق طولانی‌مدت است که مصرف برق ساکنان و کیفیت خدمات تأمین برق را تحت تأثیر قرار می‌دهد. شکست‌ها در طول نگهداری و تعمیر بعدی نیز می‌تواند رخ دهد که دشواری‌های ساخت و ساز را افزایش می‌دهد. مکزیک نیازهای بالایی برای قابلیت اطمینان تأمین برق دارد و گسترش محدوده قطع برق به طور جدی زندگی مردم و فعالیت‌های تجاری را تحت تأثیر قرار می‌دهد. به طور خلاصه، اگرچه ترانسفورماتورهای پاد-مونت وقتی در مرکز شهرهای انتخاب می‌شوند (مانند مناطق شهری مکزیک) مزایایی دارند، محدودیت‌هایی مانند دوره ساخت طولانی از ترویج آنها جلوگیری می‌کنند. کوتاه کردن زمان نصب کلیدی برای بهره‌برداری از مزایای آنها و مدیریت ساخت و ساز کارآمد شده است.
4. تحلیل دلایل طولانی بودن دوره نصب و ساخت ترانسفورماتورهای پاد-مونت
نصب ترانسفورماتورهای پاد-مونت سر و صدا و گرد و غبار تولید می‌کند که در محیط زندگی تداخل ایجاد می‌کند. ساخت پایه بتونی ریخته در محل شامل حفاری تأسیسات عمومی است که فضا را اشغال می‌کند و ترافیک را مختل می‌کند و یک چرخه 12-15 روزه دارد که می‌تواند ورود غیرقانونی ساکنان و وسایل نقلیه را افزایش دهد و خطرات را افزایش دهد.
ساخت پایه بتونی ریخته در محل دارای مراحل زیادی است. حفاری پایه 8 درصد، ریخته‌گری و بتن‌گیری 84 درصد و نصب الکتریکی 8 درصد را تشکیل می‌دهد. بهینه‌سازی فرم پایه نقطه ورود 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 ارائه می‌شود.
5. استراتژی‌های نصب کارآمد ترانسفورماتورهای پاد-مونت بر روی محل
5.1 آماده‌سازی قبل از نصب
برای دستیابی به نصب کارآمد، باید تجهیزات به صورت پیشینه آماده شوند. تجهیزات و مواد ترانسفورماتور پاد-مونت را بررسی کنید. بر اساس مدل و ظرفیت (مانند سطح 23kV)، ضمائم با تلفات 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، طرح‌های طراحی را آماده کنید و برای موقعیت‌های قابل پذیرش (مانند مناطق آسیب‌پذیر به فرسایش باران)، طبق طرح‌ها پیش از آب‌بندی و تقویت تأسیسات اقدام کنید و اجزای فشرده را تست کنید. از کارشناسان فنی برای اندازه‌گیری مجدد عملکرد ترانسفورماتور و ضمائم آن برای اطمینان از مطابقت با استانداردهای طراحی استفاده کنید تا شرایط ساخت و ساز را فراهم کنید. همچنین به جزئیات طراحی لرزه‌ای توجه کنید تا با شرایط ژئولوژی محلی سازگار شود.
5.2 بهینه‌سازی فرم پایه
پایه‌های ترانسفورماتورهای پاد-مونت می‌توانند از بتن‌سنگی، ساختار فولادی یا قطعات بتن پیش‌ساخته باشند، هر کدام با مزایا و معایب خود:
5.2.1 پایه بتن‌سنگی
این نوع پایه برای ساخت و عملیات آسان است، اما 3 روز برای بتن‌گیری نیاز دارد. دارای مقاومت کششی و مقاومت در برابر ترک خیزی ضعیف و بیش از حد خشک است و در شرایط بار بیش از حد آسیب می‌بیند. مقاومت در برابر خوردگی اجزای خوردیده ضعیف است و در شرایط تفاوت دمای بزرگ ترک می‌خورد. سازگاری با پروژه‌های ترانسفورماتور پاد-مونت 23kV مکزیک که نیازمند طراحی لرزه‌ای و پایداری پایه بالا هستند دشوار است.
5.2.2 پایه ساختار فولادی
این نوع پایه سبک وزن دارد و می‌تواند به صورت لحیم شده و شکل داده شده برای نصب مستقیم استفاده شود و چرخه را کوتاه می‌کند. با این حال، مقاومت آب‌بندی آن ضعیف است. قدرت و انعطاف‌پذیری آن در تفاوت دمای 300 درجه سانتیگراد به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد و در دماهای پایین می‌تواند سخت و شکننده شود. هزینه آن بالا است (هزینه پایه ترانسفورماتور پاد-مونت 20 درصد بیشتر است). در محیط عملیاتی خارجی بلندمدت (مانند محیط باز در مکزیک)، به دلیل تغییرات دما و رطوبت آسان‌تر تحریک و آسیب می‌بیند که امنیت ساختاری را تحت تأثیر قرار می‌دهد. نیاز به ضد‌خوردگی و تقویت لرزه‌ای اضافی دارد که هزینه و دشواری‌ها را افزایش می‌دهد.
5.2.3 پایه بتن پیش‌ساخته
این نوع پایه در پروژه‌های ترانسفورماتور پاد-مونت 23kV مکزیک و سناریوهایی که نیازمند گواهی NOM و طراحی لرزه‌ای هستند مزایای قابل توجهی دارد: تولید کارخانه‌ای اطمینان از ثبات خواص مکانیکی ساختار با پراکندگی کم را فراهم می‌کند؛ اجزا پیش‌ساخته و به محل تحویل داده می‌شوند که زمان پردازش محلی را کاهش می‌دهد؛ کیفیت عالی است، سطح آن صاف است و به استانداردهای تزئینی بتن صاف مطابقت دارد و با ساختمان هماهنگ است؛ تولید کارخانه‌ای آلودگی را کاهش می‌دهد و نیازهای ساخت اکولوژیکی را برآورده می‌کند. می‌تواند از طریق طراحی لرزه‌ای بهینه شود تا به مناطق آسیب‌پذیر به زلزله سازگار شود.
5.2.4 تعیین طرح پایه بتن پیش‌ساخته
برای ساخت ترانسفورماتورهای پاد-مونت، پایه بتن پیش‌ساخته مزایای برجسته‌ای دارد که می‌تواند زمان پیش‌ساخته را کوتاه کند و از نقص‌های ریخته‌گری محلی پرهیز کند. هنگام تعیین طرح، به اندازه و وزن ترانسفورماتور پاد-مونت و نیازهای پیش‌ساخته سیستم الکتریکی برای مهندسی عمران (مانند بار و پارامترهای لرزه‌ای سطح 23kV) اشاره کنید، با تجربیات عملی، حمل و نقل و شرایط زمینی منطقه ساخت مکزیک ترکیب شود، تجزیه و تحلیل امکان حمل قطعات پیش‌ساخته، برآورد هزینه و چرخه کلی طرح و اطمینان از مطابقت با گواهی NOM و استانداردهای ساخت محلی.
تجربه نشان می‌دهد که پایه بتن پیش‌ساخته کلی (با طراحی لرزه‌ای) می‌تواند کارایی ساخت را بهبود بخشد، زمان طولانی ریخته‌گری محلی را غلبه کند، ریسک‌های برنامه‌ریزی را به طور مؤثر کنترل کند و ارزش کاربردی بالایی در پروژه‌های برق مکزیک دارد.
5.3 کنترل دقیق فرآیند ساخت
برای بهبود کارایی نصب، باید به صورت دقیق به فرآیند پایبند باشید: تایید، کابل‌کشی، جاسازی و نصب. هنگام وصل شدن به محل ساخت، محاصره‌های اطراف زیرстанیون پاد-مونت باید با استانداردهای مرتبط با مهندسی و ساخت مطابقت داشته باشد؛ تایید تجهیزات باید با محل ساخت (مانند مکزیک) و استانداردهای شبکه ملی مطابقت داشته باشد؛ پس از تکمیل، ابزارهای رله را تست کنید و اگر زمین‌گیری به استانداردها مطابقت ندارد، الکترودهای زمین‌گیری و مدارهای اصلی اضافه کنید تا عملکرد زمین‌گیری را تضمین کنید.
قبل از نصب، قدرت پایه بتن پیش‌ساخته باید 70 درصد از مقدار طراحی باشد. ترانسفورماتور و اجزای آن را برای عدم آسیب بررسی کنید و نگهداری و تعمیر مناسب انجام دهید؛ اندازه‌گیری و تعیین دقیق انجام دهید، به موقعیت‌های کلیدی توجه کنید، اقدامات کنترل کیفیت را آماده کنید و به طور دقیق اجرا کنید، کیفیت ساخت و ساز را تضمین کنید و پیشرفت کارآمد نصب را ترویج دهید، کارایی ساخت و ساز محلی ترانسفورماتورهای پاد-مونت (سازگار با 23kV، گواهی NOM و طراحی لرزه‌ای) را بهبود بخشید.
6. مزایای استفاده از پایه‌های ساختار بتن پیش‌ساخته
پایه بتن پیش‌ساخته نقص‌هایی مانند انباشت منابع ریخته در محل و دشواری ساخت و ساز را غلبه می‌کند، خطرات ساخت و ساز را کاهش می‌دهد، تمیزی محل را حفظ می‌کند و آلودگی محیط زیست را کاهش می‌دهد. از اجزای پیش‌ساخته تشکیل شده است، کم‌کربن و محیط‌زیستی است، کارآمد و سریع است، دوره ساخت را کوتاه می‌کند و نیازهای ساخت اکولوژیکی را برآورده می‌کند. برای مناطقی مانند مکزیک که نیازهای بالایی برای حفاظت از محیط زیست، کارایی ساخت و استانداردهای تجهیزات (مانند گواهی NOM و طراحی لرزه‌ای) دارند، مناسب است و ترویج ترانسفورماتورهای پاد-مونت را تسهیل می‌کند.
7. نتیجه‌گیری
به عنوان تجهیزات پیشرفته، ترانسفورماتورهای پاد-مونت برق در سیستم‌های برق مناطقی مانند مکزیک آینده‌ای گسترده دارند. در زمان نصب و ساخت، با توجه به تضمین کیفیت و عملکرد (سازگاری با ولتاژ 23kV، مطابقت با گواهی NOM و داشتن طراحی لرزه‌ای)، لازم است که چرخه را کوتاه کنیم و کارایی را بهبود ببخشیم. با شروع از بهینه‌سازی فرم پایه، پایه بتن پیش‌ساخته با مزایای کارآمدی، ایمنی و کیفیت بالا، حمایتی برای ترویج گسترده ترانسفورماتورهای پاد-مونت فراهم می‌کند، ترویج توسعه کارآمد ساخت و ساز شبکه توزیع برق و سازگاری بهتر با نیازهای برق مناطق مختلف (به ویژه مناطقی مانند مکزیک با استانداردهای و شرایط ژئولوژیکی خاص) را ارائه می‌دهد.
