Dvounapěťový stožárový transformátor z amorfní slitiny pro kanadský projekt vysokorychlostní železnice na viaduktu

Přehled projektu

Dingxin vyvinuly přizpůsobené 80 ks jednofázové stožárové transformátory s amorfní slitinou a dvěma napětími pro projekt vysokorychlostní železnice na viaduktu v Kanadě.

Transformátor je navržen se dvěma možnostmi primárního napětí – 14,4 kV a 8 kV. Protože mezi těmito dvěma napětími neexistuje jednoduchý poměrný vztah, vyžadoval projekt speciálně navržené vinutí a uspořádání pro výběr napětí, nikoli běžné sériové či paralelní zapojení.

Transformátor je instalován podél nadzemní železniční infrastruktury a poskytuje spolehlivý nízkonapěťový proud pro rozptýlené pomocné zátěže, jako jsou osvětlení, monitorování, komunikace, zařízení pro podporu signalizace a další elektrická zařízení.

Tento projekt ukazuje schopnost společnosti DINGXIN navrhovat transformátory pro montáž na sloupech pro speciální napěťové systémy, náročná venkovní prostředí a infrastrukturní aplikace s přísnými požadavky na instalaci.

Požadavky na projekt

Kanadský projekt vysokorychlostní železnice na viaduktu vyžadoval jeden návrh transformátoru, který by byl schopen zpracovat dvě různé primární distribuční napětí.

Hlavní požadavky zahrnovaly:

• volitelná primární napětí 14,4 kV a 8 kV;
• nedílčí vinutí pro dvojnásobné napětí;
• jednofázový provoz;
• venkovní instalace na sloupu;
• nízké ztráty v chodu bez zátěže;
• spolehlivý provoz za studeného kanadského počasí;
• kompaktní mechanická konstrukce;
• pohodlné zvedání, instalace a připojení kabelů;
• trvanlivé těsnění a ochrana proti korozi;
• jasné volby napětí a bezpečnostní identifikace.

Použití společné transformátorové platformy pro dvě podmínky primárního napětí také pomohlo provozovateli projektu snížit počet modelů transformátorů potřebných v různých částech železničního systému.

Technická výzva

Nepoměrná primární napětí 14,4 kV a 8 kV

Mnoho běžných transformátorů se dvěma napětími využívá primárních napětí s jednoduchým poměrem 2:1. To umožňuje zapojení vinutí do série nebo paralelně.

Vstupní napětí 14,4 kV a 8 kV vyžadovaná pro tento projekt tento poměr nemají. Standardní uspořádání vinutí do série nebo paralelně by proto nezajistilo správný poměr napětí.

Inženýrský tým společnosti DINGXIN musel pro tato dvě napětí systému specificky vypočítat počet závitů primárního vinutí, uspořádání izolace, polohy odboček a metodu výběru napětí.

Navrh musel také zajistit, že transformátor bude dodávat požadované sekundární napětí při připojení k libovolnému schválenému zdroji primárního napětí.

Provozní prostředí na venkovních železnicích

Transformátory instalované vedle nadzemní železniční infrastruktury mohou být vystaveny:

• nízkým okolním teplotám;
• sněhu a ledu;
• velkým denním kolísáním teploty;
• vlhkosti a kondenzaci;
• expozici ultrafialovému záření;
• větru a vibracím;
• dlouhodobému provozu na venkovním prostředí;
• omezený přístup pro údržbu.

Protože přístup k infrastruktuře viaduktů může vyžadovat koordinaci provozu, práci ve výšce nebo omezená okna pro údržbu, byla dlouhodobá spolehlivost transformátoru jedním z hlavních kritérií.

Omezení montáže na sloupech

Transformátory montované na sloupech musí vyvážit elektrický výkon a mechanická omezení. Rozměry nádrže, celková hmotnost, těžiště, body zavěšení, upevňovací konzoly, izolační vývody a směr kabelů musí všechny odpovídat konstrukci montážního prvku.

Zařízení muselo také zůstat dostatečně kompaktní pro praktickou dopravu a montáž, přičemž bylo zachováno požadované elektrické vzdálenosti a izolační vlastnosti.

DINGXINovo přizpůsobené řešení

DINGXIN navrhl jednofázový amorfní slitinový transformátor pro montáž na sloupech, který byl optimalizován pro dvě hlavní napěťové podmínky projektu a požadavky na venkovní instalaci.

Vyhrazené vinutí pro dvojnásobné napětí

Primární vinutí bylo speciálně navrženo pro provoz při napětí 14,4 kV a 8 kV.

Místo použití obvyklého proporcionálního dvounapěťového zapojení DINGXIN vypočítal speciální počet závitů vinutí a polohy pro výběr napětí pro oba požadované vstupy. To umožnilo transformátoru udržet správný převodní poměr za každé ze schválených podmínek primárního napětí.

Uspořádání pro výběr napětí bylo navrženo pro provoz bez napětí. Před změnou nastavení primárního napětí musí být transformátor úplně izolován, odpojen od napájení a ověřen jako bezpečný podle provozního postupu projektu.

Jasná označení a identifikace poloh pomáhají snížit riziko nesprávného nastavení napětí během instalace nebo údržby.

Jádro z amorfní slitiny

Transformátor využívá jádro z amorfní slitiny za účelem snížení ztrát v chodu naprázdno.

Toto je zvláště užitečné pro pomocné napájecí systémy železnic, kde může být transformátor nepřetržitě napájen i tehdy, když se připojené zatížení během dne mění.

Nižší ztráty v chodu naprázdno mohou pomoci:

• snížit nepřetržitý energetický odpad;
• zlepšit provozní účinnost transformátoru;
• snížit celoživotní náklady na elektřinu;
• podpořit energeticky úsporné cíle projektu.

Návrh pro chladné podnebí a venkovní použití

Konstrukce transformátoru byla upravena pro venkovní podmínky v Kanadě. Inženýrské aspekty zahrnovaly:

• izolační výkon při nízkých teplotách;
• tepelnou roztažnost a smrštěnost;
• utěsnění nádrže;
• ochranu proti vlhkosti;
• ochranu proti vnější korozi;
• uspořádání izolátorů;
• mechanická odolnost;
• požadavky na identifikaci a typový štítek pro venkovní použití.

Přesný izolační systém, ochranné příslušenství, specifikace povlaku a rozsah provozní teploty byly stanoveny podle schválené projektové specifikace.

Mechanický návrh zaměřený na instalaci

Společnost DINGXIN optimalizovala upevnění transformátoru, závěsné body, umístění izolátorů a vnější rozměry podle konstrukce sloupu a informací o rozhraní na místě.

Tento přístup zaměřený na instalaci přispěl ke zlepšení:

• pohodlí zvedání;
• montáže na sloup;
• elektrického připojení;
• identifikace fáze a svorky;
• přístup pro kontrolu;
• budoucí údržba.

Hlavní vlastnosti transformátoru

• Jednofázový sloupcový transformátor;
• volitelné primární vstupy 14,4 kV a 8 kV;
• nepoměrný dvounapěťový vinutí;
• jadro z amorfní slitiny;
• snížené ztráty v chodu naprázdno;
• venkovní uzavřená konstrukce;
• zohlednění podmínek chladného klimatu;
• přizpůsobené montážní a připojovací rozhraní;
• napájecí napětí a typový štítek specifické pro projekt;
• volitelné ochranné a monitorovací příslušenství.

Hodnota projektu

Jeden transformátorový systém pro dvě distribuční napětí

Návrh s dvojitým primárním napětím umožňuje použít stejný transformátorový systém na projektech, kde je k dispozici buď zdroj napětí 14,4 kV nebo 8 kV.

Tím lze zjednodušit standardizaci zařízení, plánování náhradních jednotek, technickou dokumentaci a školení pro údržbu.

Nižší dlouhodobé ztráty energie

Jádro z amorfní slitiny snižuje množství energie spotřebované transformátorem v době, kdy je napájen, ale není zatížen.

U železniční infrastruktury s nepřetržitě napájenými pomocnými napájecími systémy to může vést k měřitelným úsporám energie během celého životního cyklu.

Zlepšená efektivita montáže

Přizpůsobená konstrukce pro montáž na sloupu snižuje potřebu rozsáhlých úprav na místě. Pečlivě navržené montážní body a elektrické rozhraní usnadňují dopravu, zvedání, instalaci a připojení.

Lepší přizpůsobení kanadským podmínkám

Venkovní konstrukce, těsnicí systém, izolační návrh a ochrana proti korozi byly vyvinuty s ohledem na prostředí projektu, čímž se zlepšila vhodnost pro provoz za mrazivého počasí a dlouhodobý venkovní provoz.

Shrnutí případové studie

Hlavní výzvou tohoto projektu nebylo pouhé přidání dalšího primárního odbočení. Společnost DINGXIN musela koordinovat nepoměrný vinutí 14,4 kV/8 kV s technologií nízkopraměnných amorfních slitin, venkovní izolací, výkonem v chladném podnebí a přísnými limity pro montáž na sloupu. Splňuje normy CSA.

Dokončený transformátor poskytuje kanadskému projektu vysokorychlostní železniční nadjezdové mostovky flexibilní a účinné řešení napájení pro distribuované pomocné zátěže.

Tento případ ukazuje schopnost DINGXIN vyvíjet přizpůsobené jednofázové transformátory pro montáž na sloupech pro speciální napěťové systémy a mezinárodní infrastrukturní projekty.

Potřebujete přizpůsobený transformátor pro montáž na sloupech pro speciální primární napěťový systém? Kontaktujte DINGXIN, abyste probrali požadavky týkající se napětí, výkonu, klimatických podmínek, instalace a souladu s předpisy.