ترانسفورماتور خشک نوع ۱۶٬۰۰۰ کیلوولت‌آمپر با قابلیت تغییر دستی ولتاژ در حالت باردار به یک پروژهٔ بزرگ در منطقهٔ گوانگشی، چین تحویل داده شد

بازبینی پروژه

دینگ‌شین با موفقیت ترانسفورماتور سه‌فاز خشک نوع SCZB18-16000/35/10.5 کیلوولت با قابلیت تغییر دستی ولتاژ در حالت باردار را برای یک پروژهٔ بزرگ در شهر هِژُو در منطقهٔ گوانگشی، چین طراحی، ساخت و ارسال کرد.

The ترانسفورماتور این ترانسفورماتور ظرفیت نامی ۱۶٬۰۰۰ کیلوولت‌آمپر، ولتاژ اولیهٔ ۳۵ کیلوولت و ولتاژ ثانویهٔ ۱۰٫۵ کیلوولت دارد و مجهز به تغییردهندهٔ دستی ولتاژ در حالت باردار است تا تنظیم ولتاژ بدون قطع بار امکان‌پذیر باشد.

این ترانسفورماتور برای کاربردی طراحی شده که در آن پیوستگی تأمین برق، پایداری ولتاژ، ایمنی در برابر آتش و راندمان انرژی از اهمیت بالایی برخوردارند.

با ظرفیت بالا، ساختار خشک، تنظیم ولتاژ در حین بارگیری و طراحی با راندمان انرژی درجهٔ ۱، این دستگاه راه‌حلی قابل‌اطمینان برای تبدیل توان در بارهای پروژه‌های حیاتی فراهم می‌کند.

الزامات پروژه

این پروژه نیازمند ترانسفورماتوری با ظرفیت بالا بود که بتواند بارهای مهمی را تأمین کند که به‌طور معمول نمی‌توان آنها را برای تنظیم ولتاژ قطع کرد.

مهم‌ترین الزامات فنی عبارت بودند از:

• ظرفیت اسمی ۱۶۰۰۰ کیلوولت‌آمپر؛
• ولتاژ اولیه ۳۵ کیلوولت؛
• ولتاژ ثانویه ۱۰/۵ کیلوولت؛
• ساختار سه‌فاز خشک؛
• قابلیت تغییر دسته‌بندی در حین بارگیری (OLTC)؛
• ثبات ولتاژ ثانویه؛
• کاهش خطرات آتش‌سوزی و نشت روغن؛
• کارایی انرژی درجهٔ ۱؛
• افزایش دما تحت کنترل؛
• عملکرد قابل‌اطمینان عایق‌بندی؛
• استحکام مکانیکی بالا؛
• پایش دما و کنترل خنک‌سازی.

چالش‌های اصلی پروژه

طراحی ترانسفورماتور خشک با ظرفیت بالا

با ظرفیت ۱۶۰۰۰ کیلوولت‌آمپر، این ترانسفورماتور باید جریان قابل‌توجهی را در سیم‌پیچ‌ها حمل کند و در شرایط غیرطبیعی سیستم، نیروهای الکترومغناطیسی قوی را تحمل نماید.

افزایش ظرفیت، چالش‌های حرارتی و مکانیکی اضافی نیز ایجاد می‌کند، از جمله:

• افزایش دمای سیم‌پیچ؛
• مناطق گرمایی موضعی؛
• تلفات هادی‌ها؛
• توزیع هوای خنک‌کننده؛
• نیروهای اتصال کوتاه؛
• تنش عایق‌بندی؛
• ارتعاش سازه‌ای؛
• سر و صدای عملیاتی.

دینگ‌شین نیاز داشت تا هسته، پیچ‌ها، عایق‌بندی، شیارهای خنک‌کننده، تکیه‌گاه‌ها و رابط‌های پوسته ترانسفورماتور را به‌عنوان یک سیستم هماهنگ‌شده بهینه‌سازی کند.

35 kV عملکرد عایق

سیستم اولیه ۳۵ کیلوولت نیازمند کنترل دقیق فاصله‌های الکتریکی و هماهنگی عایق‌بندی است.

طراحی باید موارد زیر را در نظر می‌گرفت:

• ولتاژ تحمل‌پذیری در فرکانس توان؛
• نیازمندی‌های ضربه‌ی صاعقه‌ای؛
• تفویض جزئی؛
• عایق‌بندی فاز به فاز؛
• فاصله‌ی نشتی سطحی؛
• افزایش ولتاژ سیستم؛
• شرایط محیطی و نصب.

برای ترانسفورماتور خشک بزرگ، کنترل فرآیند ساخت بسیار حیاتی است، زیرا کیفیت ریخته‌گری پیچش‌ها، موقعیت‌دهی موصل‌ها، سطوح تماس عایق و دقت مونتاژ می‌توانند مستقیماً بر عملکرد تفویض جزئی تأثیر بگذارند.

تنظیم ولتاژ بدون قطع معمولی برق

این پروژه شامل بارهای مهمی است که نیازمند سطح بالایی از پیوستگی تأمین برق هستند.

با تغییردهنده‌ی تپ غیرفعال، ترانسفورماتور باید قبل از تغییر موقعیت تپ از شبکه جدا شود. این امر می‌تواند باعث قطع سیستم متصل شود یا نیازمند راه‌حل انتقال جداگانه باشد.

بنابراین ترانسفورماتور SCZB18-16000/35/10.5 کیلوولت از سیستم تغییر دهندهٔ تپ در حین بارگذاری استفاده می‌کند. این تغییردهندهٔ تپ قادر است نسبت ترانسفورماتور را در هنگام عبور جریان بار از آن تنظیم کند و بدین ترتیب، ولتاژ خروجی ۱۰٫۵ کیلوولت را در محدودهٔ عملیاتی مورد نیاز حفظ می‌نماید، حتی زمانی که ولتاژ ورودی یا شرایط بار تغییر کند.

تغییر تپ در حین بارگذاری ضمانتی برای جلوگیری کامل از قطعی برق در کل سیستم الکتریکی نیست؛ با این حال، این روش از انجام قطع‌های دوره‌ای صرفاً برای تنظیم تپ جلوگیری می‌کند و بنابراین به ادامهٔ بهتر تأمین انرژی کمک می‌کند.

الزامات ایمنی در برابر آتش

این پروژه راه‌حلی برای ترانسفورماتور مدنظر داشت که برای کاربردهایی با انتظارات سخت‌گیرانهٔ ایمنی در برابر آتش مناسب باشد.

برخلاف ترانسفورماتورهای غوطه‌ور در روغن معمولی، ترانسفورماتور نوع خشک حاوی حجم زیادی از روغن عایق معدنی قابل اشتعال نیست. این ویژگی به کاهش خطرات ناشی از نشت روغن، آلودگی روغن و آتش‌سوزی ناشی از روغن کمک می‌کند.

ساخت خشک نوع برق‌کشی را کاملاً ضدآتش نمی‌کند. همچنان محافظت مناسب، تهویه، نظارت بر دما، فاصله‌گذاری در نصب و اقدامات ایمنی در برابر آتش ضروری است.

بهره‌وری انرژی ردهٔ ۱

ترانسفورماتوری با ظرفیت ۱۶۰۰۰ کیلوولت‌آمپر ممکن است برای دوره‌های طولانی به‌کار گرفته شود؛ بنابراین تفاوت‌های نسبتاً جزئی در تلفات می‌تواند هزینه‌های انرژی در طول عمر را به‌طور قابل‌توجهی افزایش دهد.

برای دستیابی به هدف بهره‌وری انرژی ردهٔ ۱ پروژه، دینگ‌شین بهینه‌سازی‌های زیر را انجام داد:

• جنس و سطح مقطع هسته؛
• چگالی شار مغناطیسی؛
• اندازهٔ رسانای پیچش‌ها؛
• چگالی جریان؛
• توزیع میدان نشتی؛
• ساخت اتصالات؛
• عملکرد سرمایشی؛
• تولید با تلرانس‌های مجاز.

هدف کاهش همزمان تلفات بدون بار و تلفات تحت بار بدون از دست دادن عایق‌بندی، افزایش دما، استحکام مکانیکی یا قابلیت اطمینان بود.

راه‌حل مهندسی شرکت DINGXIN

شرکت DINGXIN ترانسفورماتور را به‌طور خاص برای ظرفیت ۱۶۰۰۰ کیلوولت‌آمپر، نسبت ولتاژ ۳۵/۱۰٫۵ کیلوولت، نیازمندی‌های تنظیم ولتاژ تحت بار و شرایط نصب نوع خشک طراحی کرد.

طراحی الکترومغناطیسی بهینه‌شده

سیستم هسته و پیچش به‌گونه‌ای طراحی شد که کارایی، تنظیم ولتاژ، عملکرد حرارتی، امپدانس و توانایی تحمل اتصال کوتاه را به‌صورت متعادل فراهم کند.

تیم مهندسی مقاطع رسانا، هندسه پیچش، فواصل عایق‌بندی، شیارهای سرمایشی و تکیه‌گاه‌های سازه‌ای را بهینه‌سازی کرد تا تلفات و افزایش دما را در شرایط کاری اسمی کنترل نماید.

سیستم تغییر دنده تحت بار

این ترانسفورماتور مجهز به تغییردهنده دنده تحت بار است که تعداد مؤثر دورهای سیم‌پیچ اولیه را در حالی که ترانسفورماتور همچنان برق‌دار و تحت بار است، تغییر می‌دهد.

این امکان را فراهم می‌کند که دستگاه به تغییرات ولتاژ ورودی یا بار سیستم پاسخ دهد و به پایدارسازی تأمین ثانویهٔ ۱۰٫۵ کیلوولت کمک نماید.

تغییردهندهٔ تپ می‌تواند با سیستم کنترل ولتاژ بر اساس طرح پروژهٔ تأییدشده هماهنگ شود. عملکردهای دستی، خودکار محلی یا کنترل از راه دور مطابق با نیازهای فنی نهایی قابل پیکربندی هستند.

عایق‌بندی نوع خشک و کاهش خطر آتش‌سوزی

ترانسفورماتور از سیستم عایق‌بندی نوع خشک به جای حجم زیادی از روغن عایق مایع استفاده می‌کند.

این پیکربندی مزایای متعددی برای نصب‌های مناسب ارائه می‌دهد:

• عدم وجود مخزن روغن بزرگ؛
• کاهش خطر نشت روغن؛
• کاهش بار آتش‌سوزی مرتبط با روغن؛
• عملیات داخلی پاک‌تر؛
• وابستگی کمتر به امکانات حفاظت در برابر نشت روغن؛
• پایش دما به‌صورت راحت.

پایش حرارتی و خنک‌کنندگی

ترانسفورماتور خشک با ظرفیت بالا نیازمند دفع مؤثر گرماست.

دینگ‌شین مسیرهای هوایی درون و اطراف پیچش‌ها را بهینه‌سازی کرده تا عملکرد خنک‌کنندگی را بهبود بخشد. این ترانسفورماتور قابلیت تجهیز به سنسورهای دمای پیچش، کنترل‌کننده دیجیتال دما، تماس‌های هشدار، سیگنال‌های قطع و سیستم خنک‌کنندگی اجباری هوایی را دارد.

هنگامی که دمای پیچش یا بار کاری به آستانه‌ای تنظیم‌شده برسد، سیستم تهویه فعال می‌شود تا جریان هوا را افزایش داده و دفع گرما را بهبود بخشد.

استراتژی نهایی عملیاتی بر اساس طراحی پروژه، رتبه‌بندی ترانسفورماتور، محفظه، شرایط محیطی و محدودیت‌های دمایی تأییدشده تعیین می‌شود.

ویژگی‌های فنی اصلی

• مدل: SCZB18-16000/35/10.5 کیلوولت؛
• ظرفیت نامی: ۱۶۰۰۰ کیلوولت‌آمپر؛
• ترانسفورماتور خشک سه‌فاز؛
• ولتاژ اولیه ۳۵ کیلوولت؛
• ولتاژ ثانویه ۱۰/۵ کیلوولت؛
• قابلیت تغییر دسته‌بندی در حین بارگیری (OLTC)؛
• طراحی با رده انرژی‌-efficiency ۱;
• کاهش خطرات آتش‌سوزی و زیست‌محیطی مرتبط با روغن؛
• طراحی بهینهٔ حرارتی و تهویه؛
• پیچش‌ها و پشتیبانی سازه‌ای تقویت‌شده؛
• پایش دما و کنترل خنک‌کنندگی؛
• مناسب برای بارهای حیاتی و بارهایی که حساسیت بالایی نسبت به قطعی دارند.

بازرسی و آزمون کارخانه‌ای

پیش از ارسال، ترانسفورماتور تحت بازرسی‌های تولیدی و آزمون‌های کارخانه‌ای مشخص‌شده قرار گرفت.

محدودهٔ بازرسی شامل موارد قابل اعمالی مانند:

• اندازه‌گیری مقاومت پیچش‌ها؛
• اندازه‌گیری نسبت ولتاژ؛
• تأیید گروه برداری؛
• اندازه‌گیری امپدانس اتصال کوتاه؛
• اندازه‌گیری تلفات بار؛
• اندازه‌گیری تلفات بی‌بار و جریان بی‌بار؛
• آزمون تحمل ولتاژ اعمال‌شده؛
• آزمون تحمل ولتاژ القایی؛
• اندازه‌گیری تخلیه جزئی؛
• بازرسی عملکرد تغییردهنده دستی ترانسفورماتور تحت بار؛
• بازرسی سیستم کنترل دما؛
• بازرسی سیستم خنک‌کننده؛
• بازرسی ابعادی و بصری؛
• تأییدیهٔ لوازم جانبی و پلاک‌های نام.

پس از انجام بازرسی‌های لازم و تأیید اینکه ترانسفورماتور شرایط تحویل توافق‌شده را برآورده کرده است، دستگاه آماده‌سازی، بارگیری و به محل پروژه در شهر هوژو، منطقهٔ گوانگشی ارسال شد.

مزایای پروژه

تنظیم ولتاژ بدون قطع بار

تغییردهندهٔ نسبت ترانسفورماتور در حالت باردار امکان تنظیم نسبت ولتاژ را در هنگام عبور جریان از ترانسفورماتور فراهم می‌کند. این ویژگی از قطع برق صرفًا برای تغییر موقعیت تپ جلوگیری می‌کند.

برای فرآیندهای Follow-up industrial processes and other important loads, this capability can improve operational flexibility and supply continuity.

خروجی پایدارتر ۱۰٫۵ کیلوولت

هنگام تغییر ولتاژ ورودی ۳۵ کیلوولت یا بار متصل‌شده، تغییردهندهٔ نسبت ترانسفورماتور می‌تواند نسبت ترانسفورماتور را در محدودهٔ مشخص‌شده تنظیم کند.

این ویژگی به حفظ خروجی پایدارتر ۱۰٫۵ کیلوولت برای تجهیزات پایین‌دست کمک می‌کند.

کاهش خطر آتش‌سوزی ناشی از روغن

طراحی خشک‌نوع، حجم زیاد روغن عایق معدنی موجود در ترانسفورماتورهای غوطه‌ور در روغن را حذف می‌کند.

این امر خطر نشت روغن و آتش‌سوزی ناشی از روغن را کاهش می‌دهد و ترانسفورماتور را برای پروژه‌هایی با الزامات سخت‌گیرانه در زمینه ایمنی در برابر آتش و محیط‌زیست مناسب می‌سازد.

کاهش هزینه‌های انرژی در طول عمر

طراحی کارایی انرژی درجهٔ ۱، تلفات ترانسفورماتور را کاهش می‌دهد.

برای واحدی با ظرفیت ۱۶۰۰۰ کیلوولت‌آمپر که سال‌ها به‌صورت مداوم کار می‌کند، تلفات کمتر می‌تواند صرفه‌جویی قابل‌توجهی در مصرف انرژی و هزینه‌های بهره‌برداری فراهم کند.

پشتیبانی قابل‌اطمینان برای بارهای پروژه‌های بزرگ

سیستم‌های الکترومغناطیسی، عایقی، حرارتی و ساختاری این ترانسفورماتور با توجه به ظرفیت بزرگ و شرایط کاری آن طراحی شده‌اند.

این امر به تجهیزات کمک می‌کند تا در شرایط سخت کاری مقاومت کند و در عین حال بارهای اصلی پروژه را تأمین نماید.

تحویل موفقیت‌آمیز

ترانسفورماتور خشک‌نوع با تنظیم دستی تپ در حین بار (SCZB18-16000/35/10.5 kV) با موفقیت ساخته شده و به محل پروژه ارسال گردید.

تحویل این ترانسفورماتور، نشان‌دهندهٔ یکی دیگر از نقاط عطف مهم در توسعهٔ ترانسفورماتورهای خشک‌نوع با ظرفیت بالا توسط شرکت دینگ‌شین برای کاربردهای حیاتی برق است.

شرکت دینگ‌شین به‌پایبندی به محدودهٔ خدمات توافق‌شده، از جمله ارائهٔ اسناد فنی، راهنمایی نصب، کمک در راه‌اندازی و پشتیبانی فنی پس از فروش، در این پروژه ادامه خواهد داد.

خلاصهٔ مطالعهٔ موردی

چالش صرفاً ساخت یک ترانسفورماتور ۱۶۰۰۰ کیلوولت‌آمپر نبود؛ بلکه این پروژه از شرکت دینگ‌شین می‌خواست تا ظرفیت بالا، عایق‌بندی ۳۵ کیلوولتی، تنظیم ولتاژ تحت بار، ایمنی آتش‌نشانی در ترانسفورماتورهای خشک‌نوع، راندمان انرژی درجهٔ ۱، مدیریت حرارتی و اطمینان از تداوم تأمین برق را همزمان تأمین کند.

با طراحی الکترومغناطیسی اختصاصی برای این پروژه، سیم‌پیچ‌های بهینه‌شده، سیستم تغییر دنده تحت بار و تدابیر جامع کنترل دما، شرکت دینگ‌شین راه‌حلی برای ترانسفورماتور ارائه کرد که کاملاً با نیازهای عملیاتی پروژهٔ بزرگ هوژو سازگار است.

آیا به دنبال ترانسفورماتور خشک با ظرفیت بالا و تنظیم ولتاژ تحت بار هستید؟ با شرکت دینگ‌سین تماس بگیرید و نیازهای خود را در زمینهٔ ظرفیت، ولتاژ، بار، نصب، بازده و زمان تحویل اعلام کنید.