Dubbelspänningsamorf metallpolmonterad transformator för kanadensiskt höghastighetsjärnvägsprojekt på viadukt

Projektöversikt

Dingxin utvecklade anpassade 80 st amorfa-legerade tvåspännings enfasiga stolpmonterade transformatorer för ett höghastighetsjärnvägsprojekt på viadukter i Kanada.

Transformatorn är utformad med två primärspänningsalternativ – 14,4 kV och 8 kV. Eftersom dessa två spänningar inte har en enkel proportionell relation krävde projektet en särskilt konstruerad lindnings- och spänningsväljaranordning istället for en konventionell serie- eller parallellkoppling.

Installerad längs den upphöjda järnvägsinfrastrukturen tillhandahåller transformatorn pålitlig lågspänningskraft till distribuerade hjälpbelastningar såsom belysning, övervakning, kommunikation, signalstödutrustning och andra elektriska anläggningar.

Projektet visar DINGXIN:s förmåga att konstruera transformatorer för montering på stolpar för specialspänningsystem, krävande utomhusmiljöer samt infrastrukturapplikationer med strikta installationskrav.

Projektkrav

Det kanadensiska projektet för höghastighetsjärnväg över broar krävde en transformatorkonstruktion som kunde hantera två olika primära distributionspänningar.

De främsta kraven inkluderade:

• väljbara primärspänningar på 14,4 kV och 8 kV;
• en icke-proportionell dubbelspänningslindningskonstruktion;
• envägsdrift;
• montering på stolpe för utomhusbruk;
• låga tomgångsförluster;
• pålitlig drift i det kalla kanadensiska vädret;
• en kompakt mekanisk struktur;
• bekväm lyftning, installation och kabelförbindelse;
• hållbar tätning och korrosionsskydd;
• tydlig spänningsval och säkerhetsidentifiering.

Användningen av en gemensam transformatorplattform för två primärspänningsnivåer hjälpte också projektägaren att minska antalet transformatormodeller som krävdes i olika delar av järnvägssystemet.

Ingenjörsutmaningen

Icke-proportionella primärspänningar på 14,4 kV och 8 kV

Många konventionella transformatorer för dubbla spänningsnivåer använder primärspänningar med ett enkelt 2:1-förhållande. Detta gör att lindningsavsnitten kan kopplas i serie eller parallellt.

De ingående spänningarna på 14,4 kV och 8 kV som krävdes för detta projekt har inte detta förhållande. En standard serie-parallell-lindningsanordning skulle därför inte ge det korrekta spänningsförhållandet.

DINGXIN:s ingenjörsteam behövde beräkna antalet lindningsvarv på primärsidan, isoleringsanordningen, tapppositionerna och metoden för spänningsval specifikt för dessa två systemspänningar.

Designen måste också säkerställa att transformatorn levererar den krävda sekundära spänningen när den ansluts till någon av de godkända primära spänningskällorna.

Utomhusmiljö för järnvägsdrift

Transformatorer som installeras bredvid upphöjd järnvägsinfrastruktur kan utsättas för:

• låga omgivningstemperaturer;
• snö och is;
• stora dagliga temperaturvariationer;
• fukt och kondens;
• uV-strålning;
• vind och vibrationer;
• långvarig utomhusdrift;
• begränsad tillgång för underhåll.

Eftersom tillträde till viaduktinfrastruktur kan kräva trafikkoordinering, arbete i höjd, eller begränsade underhållsfönster var transformerens långsiktiga tillförlitlighet en viktig övervägande.

Begränsningar för mastmonterad installation

Mastmonterade transformatorer måste balansera elektrisk prestanda med mekaniska begränsningar. Tankens dimensioner, totalvikt, tyngdpunkt, lyftpunkter, monteringsbeslag, isolatorer och kabelföring måste alla anpassas till installationskonstruktionen.

Utrustningen måste dessutom förbli tillräckligt kompakt för praktisk transport och installation samtidigt som den upprätthåller de krävda elektriska avstånden och isolationsprestandan.

DINGXIN:s anpassade lösning

DINGXIN utformade en enfasmastmonterad transformator med amorf legering baserat på projektets två primärspänningsförhållanden och krav på utomhusinstallation.

Dedikerad dubbelspänningslindning

Primärlindningen utvecklades specifikt för drift vid 14,4 kV och 8 kV.

Istället for att använda en konventionell proportionell dubbel-spänningsanslutning beräknade DINGXIN dedikerade lindningsvarv och spänningsvalspositioner för de två krävda ingångarna. Detta möjliggjorde att transformatorn bibehöll det korrekta transformationsförhållandet under vilken som helst av de godkända primärspänningsförhållandena.

Spänningsvalsanordningen är utformad för drift utan spänning. Innan primärspänningsinställningen ändras måste transformatorn fullständigt isoleras, kopplas bort från spänning och verifieras som säker enligt projektets driftprocedur.

Tydliga etiketter och positionidentifiering minskar risken för felaktig spänningsinställning vid installation eller underhåll.

Amorf legeringskärna

Transformatorn använder en amorf legeringskärna för att minska tomgångsförluster.

Detta är särskilt värdefullt för järnvägens hjälphubbströmsystem, där en transformator kan förbli inkopplad kontinuerligt även när den anslutna lasten varierar under dygnet.

Lägre tomgångsförluster kan bidra till att:

• minska kontinuerlig energiförbrukning;
• förbättra transformatorns driftseffektivitet;
• sänka elkostnaderna under hela livscykeln;
• stödja projektets energibesparingsmål.

Kallt-klimat- och utomhusdesign

Transformatorns konstruktion anpassades för utomhusanvändning i kanadensiska förhållanden. Ingenjörsmässiga överväganden inkluderade:

• isoleringsprestanda vid låga temperaturer;
• termisk utvidgning och sammandragning;
• tanktätning;
• fuktpreventiv åtgärder;
• ytlig korrosionsskydd;
• lageranordning;
• mekanisk hållbarhet;
• krav på utomhusidentifiering och skyltning.

Det exakta isoleringssystemet, skyddande tillbehör, beläggningsprenumerationen och drifttemperaturområdet fastställdes enligt det godkända projektspecifikationsdokumentet.

Mekanisk design med fokus på installation

DINGXIN optimerade transformatorns monteringsanordning, lyftpunkter, genomföringsplaceringar och yttre mått enligt stolpskonstruktionen och platsens gränssnittsinformation.

Denna installationsinriktade strategi bidrog till förbättring av:

• lyftkomforten;
• montering på stolpe;
• elektrisk anslutning;
• fas- och terminalidentifiering;
• inspektionsåtkomst;
• framtida underhåll.

Huvudtransformatorns egenskaper

• Enfasig mastmonterad transformator;
• primära ingångsspänningar på 14,4 kV och 8 kV, väljbara;
• icke-proportionell dubbelspänningslindningskonstruktion;
• amorf kärna;
• minskade tomgångsförluster;
• utemontage med tät konstruktion;
• överväganden för kallklimatsdesign;
• anpassade monterings- och anslutningsgränssnitt;
• projektspecifika spänningsmärkningar och typskyltar;
• valfria skydds- och övervakningsaccessories.

Projektvärde

En transformatorplattform för två distributions-spänningsnivåer

Designen med dubbla primära spänningsnivåer gör att samma transformatorplattform kan användas på projektplatser med antingen en 14,4 kV eller en 8 kV strömkälla.

Detta kan förenkla standardisering av utrustning, reservenhetsplanering, teknisk dokumentation och underhållsutbildning.

Lägre långsiktiga energiförluster

Kärnan av amorf legering minskar den energi som förbrukas när transformatorn är inkopplad utan betydande last.

För järnvägsinfrastruktur med kontinuerligt inkopplade hjälpsystem kan detta ge mätbara livscykelenergibesparingar.

Förbättrad installationseffektivitet

Den anpassade mastmonterade konstruktionen minskar behovet av omfattande fältdriftsmodifikationer. Noggrant ordnade monteringspunkter och elektriska gränssnitt underlättar transport, lyftning, installation och anslutning.

Bättre anpassning till kanadensiska förhållanden

Utendörrkonstruktionen, tätningsystemet, isoleringsdesignen och korrosionsskyddet utvecklades med projektomgivningen i åtanke, vilket förbättrar lämpligheten för kallväder och långvarig utomhusdrift.

Sammanfattning av fallstudien

Huvudutmaningen i detta projekt var inte enbart att lägga till en ytterligare primär uttag. DINGXIN fick samordna en icke-proportionell 14,4 kV/8 kV lindningsdesign med låg-förlust amorf metall-legeringsteknik, utomhusisolering, kallklimatsprestanda och strikta begränsningar för mastmonterad installation. Överensstämmer med CSA-standarder

Den färdiga transformatorn tillhandahåller det kanadensiska höghastighetstågets viaduktprojekt med en flexibel och effektiv elkraftlösning för distribuerade hjälpbelastningar.

Detta fall visar DINGXIN:s förmåga att utveckla anpassade enfasmontage-transformatorer för specialspänningsystem och internationella infrastrukturprojekt.

Behöver du en anpassad mastmonterad transformator för ett specialhuvudspänningssystem? Kontakta DINGXIN för att diskutera dina krav på spänning, kapacitet, klimat, installation och efterlevnad.