Οδηγός για Χαρακτηριστικά, Εγκατάσταση, Λειτουργία και Τοποθέτηση των Μετατροπέων Σειράς SC Ανύγρανης Τύπου

Οι ξηροί μετασχηματιστές αναφέρονται σε ενεργειακούς μετασχηματιστές όπου το πυρήνας και οι σπειροειδείς δεν βρίσκονται μεμονωμένοι σε λάδι. Αντίθετα, οι σπειροειδείς και ο πυρήνας ενσωματώνονται (συνήθως με επόξυ) και ψύχονται είτε με φυσική αεροδιάβρωση είτε με υποχρεωτική αεροψύξη. Ως σχετικά νέο είδος εξοπλισμού για την κατανομή ενέργειας, οι ξηροί μετασχηματιστές έχουν ευρεία χρήση σε συστήματα μεταφοράς και κατανομής ενέργειας σε εργοστάσια, ψηλά κτίρια, εμπορικά κέντρα, αεροδρόμια, λιμάνια, μετρό και πλατφόρμες εξόφθαλμης παραγωγής πετρελαίου. Μπορούν επίσης να συνδυαστούν με κατασκευές στροφοδιαύλων για να σχηματίσουν συμπαγείς, ολοκληρωμένες προηγμένες υποσταθμείς.

Τρέχον, οι περισσότεροι ξηροί ενεργειακοί μετασχηματιστές που παράγονται στην Κίνα είναι τριφασικοί, στερεομορφωμένοι μονάδες SC-σειράς, όπως: σειρά SCB9 τριφασικών σπειροειδών, σειρά SCB10 τριφασικών σπειροειδών με φούσκωμα και σειρά SCB9 τριφασικών σπειροειδών με φούσκωμα. Τα επίπεδα τάσης τους είναι συνήθως από 6 kV έως 35 kV, με μέγιστες ικανότητες έως 25 MVA. Αυτό το έγγραφο θα εστιάσει στους τριφασικούς σπειροειδείς ξηροί μετασχηματιστές SC-σειράς για να παρέχει λεπτομερή εξήγηση των χαρακτηριστικών και των διαδικασιών εγκατάστασης/λειτουργίας τους.

1. Χαρακτηριστικά των Ξηρών Μετασχηματιστών

Σε σύγκριση με τους ενδιαφυλακτικούς μετασχηματιστές, οι ξηροί μετασχηματιστές δεν περιέχουν λάδι, έτσι αποφεύγοντας τους κινδύνους πυρκαγιάς, εκρήξεως και ρύπανσης. Συνεπώς, οι ηλεκτρικές κώδικες και κανονισμοί δεν απαιτούν τους ξηρούς μετασχηματιστές να εγκαταστάνουν σε ξεχωριστό δωμάτιο. Ειδικά στις νεότερες σειρές, οι απώλειες και τα επίπεδα θορύβου έχουν μειωθεί σε νέα χαμηλά, καθιστώντας εφικτή την εγκατάσταση του μετασχηματιστή στο ίδιο δωμάτιο κατανομής με τους φασικούς στροφοδιαύλους.

1.1 Σύστημα Ελέγχου Θερμοκρασίας των Ξηρών Μετασχηματιστών
Η ασφαλής λειτουργία και η διάρκεια ζωής ενός ξηρού μετασχηματιστή εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ασφάλεια και την αξιοπιστία της απομόνωσης των σπειροειδών. Η παραβίαση της απομόνωσης λόγω θερμοκρασιών σπειροειδών που υπερβαίνουν το θερμοκρασιακό όριο αντοχής της απομόνωσης είναι μία από τις κύριες αιτίες ανωμαλής λειτουργίας του μετασχηματιστή. Συνεπώς, ο έλεγχος της λειτουργικής θερμοκρασίας του μετασχηματιστή και η εφαρμογή λειτουργιών ειδοποίησης και ελέγχου είναι εξαιρετικά σημαντικές.

1.2 Μέθοδοι Προστασίας των Ξηρών Μετασχηματιστών
Ανάλογα με τις περιβαλλοντικές συνθήκες και τις απαιτήσεις προστασίας, οι ξηροί μετασχηματιστές μπορούν να εξοπλιστούν με διάφορες κάλυψεις. Συνήθως επιλέγονται κάλυψεις IP23, οι οποίες προστατεύουν από την είσοδο στερεών ξένων σωμάτων μεγαλύτερων από 12 mm και μικρών ζώων όπως ράτσες, οφείς, γάτες και πουλιά, προκειμένου να αποτρέπουν σοβαρές απωλείες όπως σύνδεση και απορροφητική ισχύ. Σε περίπτωση που ο μετασχηματιστής πρέπει να εγκατασταθεί εξωτερικά, μπορεί να χρησιμοποιηθεί κάλυψη IP23· εκτός από την προστασία που παρέχει η IP20, αυτή προστατεύει επίσης από τις σταγόνες νερού που πέφτουν με γωνία μέχρι 60° από την κάθετη κατεύθυνση. Ωστόσο, η κάλυψη IP23 μειώνει την ικανότητα ψύξης του μετασχηματιστή, οπότε πρέπει να δοθεί προσοχή στην αναθέτηση της λειτουργικής ικανότητας.

1.3 Μέθοδοι Ψύξης των Ξηρών Μετασχηματιστών
Οι ξηροί μετασχηματιστές χρησιμοποιούν δύο μέθοδους ψύξης: φυσική αεροψύξη (AN) και υποχρεωτική αεροψύξη (AF). Κατά τη φυσική αεροψύξη, ο μετασχηματιστής μπορεί να λειτουργεί συνεχώς στην ρυθμισμένη ικανότητά του. Κατά τη υποχρεωτική αεροψύξη, η εξόδια ικανότητα του μετασχηματιστή μπορεί να αυξηθεί κατά 50%. Αυτός ο τρόπος είναι κατάλληλος για περιοδική υπερφόρτωση ή επείγουσα υπερφόρτωση. Ωστόσο, κατά την υπερφόρτωση, οι απώλειες φορτίου και η αντίσταση αντίστασης αυξάνονται σημαντικά, οδηγώντας σε άοικονομική λειτουργία· συνεπώς, πρέπει να αποφεύγεται η μακρά συνεχής υπερφόρτωση.

1.4 Ικανότητα Υπερφόρτωσης των Ξηρών Μετασχηματιστών
Η ικανότητα υπερφόρτωσης ενός ξηρού μετασχηματιστή εξαρτάται από την περιβαλλοντική θερμοκρασία, την κατάσταση φορτίου πριν από την υπερφόρτωση (αρχικό φορτίο), την απόδοση θερμοκατανομής της απομόνωσης και την θερμοδυναμική σταθερά. Αν απαιτείται, ο παραγωγός μπορεί να παρέχει καμπύλη υπερφόρτωσης για τον ξηρό μετασχηματιστή. Τρέχον, η ετήσια παραγωγική ικανότητα εποξυδιαμονωμένων ξηρών μετασχηματιστών στην Κίνα έχει φτάσει τα 10.000 MVA, κάνοντας την Κίνα έναν από τους μεγαλύτερους παραγωγούς και καταναλωτές ξηρών μετασχηματιστών στον κόσμο. 

Με την ευρεία χρήση χαμηλού θορύβου (για μετασχηματιστές κατανομής ≤2500 kVA, ο θόρυβος ελέγχεται κάτω από 50 dB) και ενεργοησιακά οικονομικών μετασχηματιστών σειράς SC(B)9 (που μειώνουν τις απώλειες χωρίς φορτίο κατά 25%), οι επιδόσεις και η τεχνολογία κατασκευής των ξηρών μετασχηματιστών στην Κίνα έχουν φτάσει σε παγκόσμια προηγμένα επίπεδα.

2.Εγκατάσταση και Λειτουργία Ξηρών Μετασχηματιστών

2.1 Έλεγχος Πριν την Εγκατάσταση (Κατά την Άνοιξη)
Έλεγξε αν η συσκευασία είναι ακέραια. Μετά την άνοιξη του μετασχηματιστή, επιβεβαιώσει ότι τα δεδομένα της ετικέτας αντιστοιχούν στις απαιτήσεις σχεδίασης, ότι όλη η τεκμηρίωση είναι ολοκληρωμένη, ότι ο μετασχηματιστής δεν έχει κανένα σημάδι ζημίας, ότι τα συστατικά δεν έχουν μετακινηθεί ή ζημιωθεί, ότι οι ηλεκτρικές υποστηρικτικές μονάδες ή συνδετικά καλώδια δεν έχουν ζημιωθεί και τελικά επιβεβαιώσει ότι τα επιπλέον κατασκευαστικά μέρη δεν έχουν ζημιωθεί ή λείψει.

2.2 Εγκατάσταση Μετατροπέα
Πρώτα, ελέγξτε την θεμέλιο του μετατροπέα και ελέγξτε αν τα ενσωματωμένα χάλυβα πλάκες είναι επίπεδες. Δεν πρέπει να υπάρχουν κενά κάτω από τις πλάκες χάλυβα για να εξασφαλιστεί η καλή αντισεισμική αντοχή και η αποτελεσματική απορρόφηση θορύβου του θεμελίου· σε αντίθετη περίπτωση, ο θόρυβος του εγκατασταθέντος μετατροπέα θα αυξηθεί. Στη συνέχεια, χρησιμοποιήστε λεβιτές για να μετακινήσετε τον μετατροπέα στη θέση της εγκατάστασης, αφαιρέστε τους λεβίτες και προσαρμόστε ακριβώς τον μετατροπέα στην σχεδιασμένη θέση, διασφαλίζοντας ότι η ακρίβεια επίπεδης είναι σύμφωνη με τις απαιτήσεις του σχεδιασμού. Τέλος, συγκολλήστε τέσσερα μικρά τμήματα καναλιού χάλυβα κοντά στα τέσσερα γωνίες της βάσης του μετατροπέα στις ενσωματωμένες πλάκες χάλυβα για να προληφθεί η μετακίνηση κατά τη λειτουργία.

2.3 Σύνδεση Μετατροπέα
Κατά τη σύνδεση, διατηρήστε την ελάχιστη απαραίτητη απόσταση μεταξύ των ζωντανών μερών και μεταξύ των ζωντανών μερών και της γης, ειδικά την απόσταση μεταξύ των καλωδίων και της υψηλής τάσης. Οι μεγάλης έντασης χαμηλής τάσης μπάρες πρέπει να υποστηρίζονται ανεξάρτητα και δεν πρέπει να συνδέονται άμεσα με τα καταλήξια του μετατροπέα, καθώς αυτό θα δημιουργήσει υπερβολική μηχανική τάση και ροπή. Όταν η ένταση υπερβαίνει τα 1000 A (π.χ., η 2000 A χαμηλής τάσης μπάρη που χρησιμοποιείται σε αυτό το έργο), πρέπει να εγκατασταθεί μια ελαστική σύνδεση μεταξύ της μπάρης και του καταλήξιου του μετατροπέα για να αντισταθμιστεί η θερμική διατάραξη και η συρρικνώση του ηγεμονικού και να απομονωθεί η ταλάντωση μεταξύ της μπάρης και του μετατροπέα. Όλες οι ηλεκτρικές συνδέσεις πρέπει να διατηρούν ανάλογη επαφή και πρέπει να χρησιμοποιούν ελαστικά στοιχεία (π.χ., δίσκους ελατήρια ή ελαστικά καθαρά). Κατά την σφίξη των συνδετικών βολτών, πρέπει να χρησιμοποιηθεί ένα διαταραχής, ακολουθώντας τις συστατικές τιμές διαταραχής του κατασκευαστή, όπως φαίνεται στο Πίνακα 1:

2.4 Σύνδεση στο έδαφος του μετατροπέα
Η σημείο σύνδεσης στο έδαφος του μετατροπέα βρίσκεται στη βάση της πλευράς χαμηλής τάσης, με παροχή ειδικού βολτίου σύνδεσης στο έδαφος και σηματοδότηση με σύμβολο σύνδεσης στο έδαφος. Ο μετατροπέας πρέπει να είναι αξιόπιστα συνδεδεμένος με το σύστημα προστατευτικής σύνδεσης στο έδαφος μέσω αυτού του σημείου. Όταν ο μετατροπέας είναι εξοπλισμένος με περίβλημα, το περίβλημα πρέπει να είναι αξιόπιστα συνδεδεμένο με το σύστημα σύνδεσης στο έδαφος. Σε περίπτωση τριφασικού συστήματος τεσσάρων ηλεκτροδών στην πλευρά χαμηλής τάσης, ο διάκεντρος ηλεκτροδός πρέπει επίσης να είναι αξιόπιστα συνδεδεμένος με το σύστημα σύνδεσης στο έδαφος.

2.5 Έλεγχος πριν τη λειτουργία
Έλεγχος ότι όλα τα στεγνά συνδετικά είναι σταθερά και όχι άνευδες, ότι όλες οι ηλεκτρικές συνδέσεις είναι σωστές και αξιόπιστες, και ότι οι διαστάσεις απομόνωσης μεταξύ των ζωντανών μερών και μεταξύ των ζωντανών μερών και του έδαφους συμβάλλουν με τις προδιαγραφές. Δεν πρέπει να υπάρχουν ξένα αντικείμενα κοντά στον μετατροπέα, και οι επιφάνειες των πηνίων πρέπει να είναι καθαρές.

2.6 Προληπτικοί έλεγχοι πριν την ενεργοποίηση

• Επαλήθευση της λόγου τάσης και της ονομασίας της ομάδας σύνδεσης του μετατροπέα. Μέτρηση της ηλεκτρικής αντίστασης DC των πηνίων υψηλής και χαμηλής τάσης και σύγκριση των αποτελεσμάτων με τα δεδομένα των εργαστηριακών δοκιμών του κατασκευαστή.

• Έλεγχος της αντίστασης απομόνωσης μεταξύ των πηνίων και μεταξύ των πηνίων και του έδαφους. Εάν η μετρημένη αντίσταση απομόνωσης είναι σημαντικά χαμηλότερη από τις εργαστηριακές τιμές, αυτό δείχνει ότι ο μετατροπέας έχει απορροφήσει υγρασία. Εάν η αντίσταση απομόνωσης πέσει κάτω από 1000 Ω/V (της λειτουργικής τάσης), ο μετατροπέας πρέπει να υποστεί εξάψη.

• Η δοκιμαστική τάση για την δοκιμή αντοχής στην απομόνωση πρέπει να συμμορφώνεται με τις σχετικές προδιαγραφές. Κατά την εκτέλεση της δοκιμής αντοχής σε χαμηλή τάση, ο αισθητήρας θερμοκρασίας TP100 πρέπει να αφαιρεθεί και να επανεγκατασταθεί αμέσως μετά την δοκιμή.

• Εάν ο μετατροπέας είναι εξοπλισμένος με ψυκτικά ανεμιστήρια, ενεργοποιήστε τους για να επαληθευτεί η φυσιολογική λειτουργία.

2.7 Δοκιμαστική λειτουργία
Μετά από εξαντλητικό έλεγχο πριν την ενεργοποίηση, ο μετατροπέας μπορεί να ενεργοποιηθεί για δοκιμαστική λειτουργία. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, πρέπει να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στα εξής:

• Κάθε ανωμαλία σε ήχους, θόρυβο ή ταλάντωση;

• Κάθε ανώμαλη οσμή, όπως οσμή καύσης;

• Κάθε αλλαγή χρώματος λόγω τοπικής υπερθέρμανσης;

• Αρκετή αέρια κυκλοφορία και αέριση.

Επιπλέον, θα πρέπει να σημειωθούν τα εξής σημεία:

Πρώτον, παρόλο που οι ξηροί μετατροπείς έχουν καλή αντοχή στην υγρασία, η γενικά ανοιχτή δομή τους τους καθιστά ευάλωτους στην εισαγωγή υγρασίας—ειδικά οι ξηροί μετατροπείς κατασκευής Κίνας, οι οποίοι συχνά χρησιμοποιούν χαμηλότερα επίπεδα απομόνωσης. Συνεπώς, για υψηλότερη αξιοπιστία, οι ξηροί μετατροπείς πρέπει να λειτουργούν σε περιβάλλοντα με σχετική υγρασία κάτω από 70%. Πρέπει επίσης να αποφεύγεται η μακροχρόνια αποθήκευση χωρίς λειτουργία για να προληφθεί η σοβαρή εισαγωγή υγρασίας. Εάν η αντίσταση απομόνωσης πέσει κάτω από 1000 Ω/V (της λειτουργικής τάσης), αυτό δείχνει σοβαρή εισαγωγή υγρασίας, και η δοκιμαστική λειτουργία πρέπει να διακοπεί.

Δεύτερον, οι ξηροί μετατροπείς που χρησιμοποιούνται για εφαρμογές αύξησης τάσης σε ηλεκτροπαραγωγικά εργοστάσια διαφέρουν από τους μετατροπείς με βάπτιση: δεν πρέπει να λειτουργούν με την πλευρά χαμηλής τάσης ανοιχτή. Ένα ανοιχτό πηνίο χαμηλής τάσης μπορεί να επιτρέψει τη μεταφορά υπερτάσεων—που προκαλούνται από ταλάντωση κλεισίματος ή χτύπημα αστραπής στην πλευρά του δικτύου—να διαλύσει την απομόνωση του μετατροπέα. Για προστασία από τις μεταφερόμενες υπερτάσεις, θα πρέπει να εγκατασταθεί ένα σύνολο προστατευτών υπερτάσεων (π.χ., προστατευτές Y5CS οξειδίου του ζινκού) στην πλευρά της συμβολής του μετατροπέα.

3.Συμπέρασμα
Ως κλειδί εξοπλισμός στα συστήματα μεταφοράς και διανομής ηλεκτρικής ενέργειας, οι ξηροί μετατροπείς είναι όλο και πιο ευνοούμενοι από τους χρήστες λόγω της υψηλής αντοχής απομόνωσης, της ισχυρής αντοχής σε σύντομη σύνδεση και των πλεονεκτημάτων όπως η φιλικότητα προς το περιβάλλον, η αντοχή σε πυρ, η αντοχή σε εκρήξεις και η ανεξάρτητη συντήρηση. Συνεπώς, το προσωπικό εγκατάστασης πρέπει να εφαρμόζει επαγγελματικές και επιστημονικές μεθόδους για την εξαντλητική ολοκλήρωση όλων των προετοιμασιακών εργασιών και να αντιμετωπίζει και να συνοψίζει άμεσα οποιαδήποτε θέματα που εμφανιστούν κατά την εγκατάσταση, προκειμένου να εξασφαλίσει την ασφαλή λειτουργία του εξοπλισμού.