Tovarna na biomaso deluje na katero koli gorivo, ki prispe ta mesec - lesni sekanci en teden, lupine palmovih jedrc naslednji, nato pa gorivo iz odpadkov. Kotel se spopade z variacijo. Tudi električni sistem se mora spoprijeti s tem in prvo mesto, kjer se pokaže neusklajenost, jeoljni transformatorki sedi med generatorjem in omrežjem. Dimenzionirajte to enoto samo s seznamom obremenitev na imenski tablici, ne da bi upoštevali prilagodljivost goriva, zagon motorja in pogonske harmonike, in obrat bo v prvem letu ponovno uporabil svoj pomožni transformator.
Zakaj profili obremenitve biomase in odpadkov v energijo kršijo standardne predpostavke o velikosti
Dve družini rastlin sta citirani iz iste mape in se ne obnašata nič enako. Kurilna naprava na biomaso v razredu 10–50 MW sledi razpoložljivosti goriva in odjemu toplote, tako da niha med približno 60 % in polno obremenitvijo iz meseca v mesec. Komunalna elektrarna za pridobivanje energije iz odpadkov v razredu 15–60 MW deluje kot obvezna osnovna obremenitev, ker mesto še naprej dobavlja odpadke, ne glede na to, ali omrežje potrebuje energijo ali ne. Oba sta generacija, povezana z omrežjem, in nobena se ne ujema s stalnim profilom, ki ga tiho predvideva običajni izračun velikosti.
Električna posledica ni eksotična, je pa specifična. Atransformator elektrarne na biomasoki preživi svojo življenjsko dobo v ciklu, opaža ponavljajoče se toplotne raztezke in krčenje v navitju in vpenjalni strukturi ter preživi dolga obdobja pri delni obremenitvi, kjer je jedro glavni vir izgube. IEC 60076-7 podaja smernice za staranje točno za to dolžnost; Praktični prevod je, da ciklična naprava želi razred hlajenja in dovoljeno temperaturo, izbrano za obliko obremenitve, ne številke na tablici z imenom, kopirane iz naprave z osnovno obremenitvijo. Tudi biomasa ni niša - ameriška uprava za energetske informacije ocenjuje, da bo biomasa leta 2025 znašala približno 5 % celotne porabe primarne energije v ZDA, inEIA pregled biomase(https://www.eia.gov/energyexplained/biomass/) razdeli kategorijo na les, kmetijske ostanke in komunalne odpadke.
Razmere v okolju končajo delo. Točilne postaje in kotlovnice v jugovzhodni Aziji in na Bližnjem vzhodu običajno delujejo pri načrtovani temperaturi okolja 40–45 stopinj, s prahom zaradi ravnanja z gorivom in, na lokacijah za pridobivanje energije iz odpadkov, čistilna naprava za dimne pline, ki črpa veliko pomožno obremenitev. Transformator, določen pri 40 stopinjah okolja s hlajenjem ONAN in brez marže, bo vodil svojo vročo točko nad temperaturo, ki jo predvideva izračun življenjske dobe izolacije. Najpogostejša specifikacijska napaka, ki jo opazimo pri projektih na biomaso, ni premajhen kVA; gre za kombinacijo hlajenja in impedance, kopirano iz solarnega ali vetrnega projekta, kjer je bil delovni cikel popolnoma drugačen.
Generator Step-Up Duty: Kaj mora preživeti oljni transformator
Thegeneratorski pospeševalni transformatorna biomaso ali obratu za pridobivanje energije iz odpadkov običajno zavzame 11 kV ali 13,8 kV na priključkih generatorja do 33 kV, 132 kV ali 138 kV na točki medsebojne povezave, v območju 15–75 MVA za naprave v razredu 10–50 MW. Impedanca se običajno giblje med 8 % in 12 %, stikalo pod obremenitvijo pa potrebuje realno območje – običajno je ±10 % v 16 do 20 korakih –, ker se mnoga mesta za biomaso povezujejo z oddaljenim, šibko podprtim delom omrežja, kjer se sistemska napetost premakne bolj kot v mestni postaji.
Pomembna razlika od obrata na osnovi inverterja je, kaj mora transformator preživeti električno. Sinhroni generator lahko potisne okvarjeni tok v napako, zato enota potrebuje preverjeno vzdržljivost kratkega stika, ne domnevne. Obveznosti glede reaktivne zmogljivosti in napetosti v omrežni kodi veljajo prek generatorja, kar pomeni, da morata biti območje odcepa in impedanca transformatorja usklajena s sistemom vzbujanja in ne izbrana ločeno. Če mora biti obrat sposoben zagona na črno ali otočnega delovanja med izpadom omrežja, morata ureditev ozemljitve in strategija odcepa delovati brez omrežja – primer, ki je običajno rešen na risalni deski, ker ga ni mogoče popraviti na terenu.
Harmonični problem: VFD obremenitve, zračno hlajeni kondenzatorji in ventilatorji dimnih plinov
Obrat na biomaso nosi veliko večji delež nadzorovane pogonske obremenitve kot preprost obrat na plinski motor s podobno močjo: inducirani in prisilni vlečni ventilatorji, črpalke za napajalno vodo, zračno hlajeni ventilatorji kondenzatorja, tekoči trakovi za ravnanje z gorivom, ravnanje s pepelom in na lokacijah za pridobivanje energije iz odpadkov celoten sistem za obdelavo dimnih plinov. Skoraj vse je obremenitev pogona s spremenljivo frekvenco, pogoni pa so viri harmoničnega toka. IEEE 519 omejuje popačenje toka, ki ga sme obrat vnesti na točki skupnega spajanja - 5% celotnega popačenja povpraševanja za večino medomrežnih povezav - z ustrezno mejo popačenja napetosti.
Če šestimpulzni pogon ostane nepreseljen, je trenutno skupno harmonično popačenje na sponkah pogona 25–40 % normalno. Običajni odgovori so 12- ali 18-impulzni pogoni, aktivni sprednji del ali linijski reaktorji in vsaka pot spremeni tisto, kar mora transformator absorbirati. Dodatek harmonične izgube ali ocena K-faktorja spremeni zasnovo navitja, izračun izgube zaradi vrtinčenja in dvig temperature. To odločitev je treba sprejeti pred naročilom transformatorja, ne po njem, saj harmonična študija, ki prispe s trimesečno zamudo, običajno pomeni bodisi prevelik filter ali transformator, ki deluje bolj vroče, kot je navedeno na njegovi ploščici. NašPriročnik za izbiro transformatorja z oceno Kpodrobneje sprehaja skozi izbire K-4, K-9 in K-13.
Pomožni in postajni servisni transformatorji: kjer zagon motorja odloča o oceni
Pomožni transformator, običajno 11 kV ali 6,6 kV navzdol do 400 V ali 480 V, je enota, ki se pri projektu biomase najpogosteje napačno dimenzionira, razlog pa je vedno isti: dimenzioniran je na delovno obremenitev namesto na zagon. Ventilator z induciranim vlekom z močjo 1 MW, ki se začne neposredno na liniji, v prvi sekundi ali dveh potegne približno šestkratnik toka polne obremenitve. Projektni cilj je običajno 10–15 % padec napetosti na sponkah motorja, medtem ko večina javnih služb omeji padec na točki skupne sklopke na 3–5 %.
Do tja lahko pridete na dva načina. Zmanjšajte impedanco transformatorja in pad se zmanjša, vendar se razpoložljivi okvarjeni tok poveča, kar zviša oceno nizkonapetostne stikalne naprave in zahtevo glede vzdržljivosti kratkega stika transformatorja. Ali pa ohranite impedanco in nadzorujte zagon - mehki zagon ali VFD na največjih motorjih - kar stane manj pri stikalnih napravah in več pri pogonskem inženiringu. Ne glede na to, katero pot izbere naprava, je primer dimenzioniranja začetek največjega motorja, pri čemer vsaka druga obremenitev naprave že deluje. V tem primeru, ne seznam tekočih obremenitev, nastavi kVA.
Dve praktični pravili iz dela v obratu: dimenzionirajte pomožni transformator za razpored motorja in približno 20 % rezervne zmogljivosti, ker obrati za biomaso po zagonu dodajo transporterje, odsesavanje prahu in stopnje obdelave; in če ima obrat en sam pomožni transformator, ga obravnavajte kot eno samo točko okvare. Druga enota ali ocenjena rezerva je cenejša od prisilnega izpada med sezono žetve.
Zaščita, spremljanje in skladnost s kodeksom omrežja
Filozofija zaščite pri obratu na biomaso je določena z velikostjo obrata in ne s konvencijo. Nad približno 10 MVA jeoljni transformatorna sponkah generatorja skoraj vedno nosi diferencialno zaščito, Buchholzov rele ali napravo za nenaden pritisk na rezervoarju za notranje napake, rezervno rezervo zaradi prevelikega toka in zemeljske napake ter izklope navitja in temperature zgornjega olja. Pod tem je lahko manjša enota zaščitena samo z nadtokovnimi in toplotnimi napravami. Spodnja tabela prikazuje razdelitev, po kateri delamo pri projektih obratov:
| Dolžnost | Tipična nazivna vrednost in napetost | Impedanca | Hlajenje | Ureditev pipe | Zaščita ključev |
|---|---|---|---|---|---|
| Povečanje generatorja | 15–75 MVA, 11–21 kV / 33–138 kV | 8–12% | ONAN / ONAF | Ob obremenitvi, ±10 % v 16–20 korakih | Diferencial, Buchholz, nadtok |
| Pomožna enota | 2–6 MVA, 6,6 ali 11 kV / 400–480 V | 5–7% | ONAN | Izven tokokroga, ±2 × 2,5 % | Nadtok, toplota, blokada zagona |
| Storitev postaje / zagon | 1–3 MVA, 11 ali 33 kV / 400 V | 5–6% | ONAN | Izven tokokroga, ±2 × 2,5 % | Nadtok, zemeljska napaka |
V specifikacijo spadata še dva elementa. Prvi je spremljanje: elektrarne za biomaso in proizvodnjo energije iz odpadkov so pogosto oddaljene, oddaljena elektrarna pa želi spletno analizo raztopljenega plina, temperaturo navitja optičnih vlaken namesto vrednosti simulirane vroče točke in beleženje položaja pipe, tako da odločitev o stanju ni odvisna od obiska lokacije. Drugi je seznam. Severnoameriški projekti na biomaso na splošno zahtevajo enoto s seznama UL ali oznako cULus, organi za medsebojno povezovanje pa zdaj preverjajo certifikat glede na zbirko podatkov proizvajalca in ne glede na paket dokumentov – to preverjanje lahko izvedete sami vUL rešitveiskanje certifikatov prihttps://www.ul.com/. Projekti v jugovzhodni Aziji, na Bližnjem vzhodu in v Afriki pogosteje sledijo standardu IEC 60076 z dodatki, specifičnimi za pripomočke, v dodatkih pa se skrivajo resnične zahteve.
Kontrolni seznam specifikacij in virov za projekte biomase
Zapišite teh šest elementov v zahtevo za ponudbo in večina sporov glede velikosti izgine pred fazo ponudbe: profil pričakovane obremenitve (ciklična obremenitev ali obvezna osnovna obremenitev); načrtovana temperatura okolja namesto povprečne temperature; dodatek za harmonične izgube ali K-faktor, če pogoni prevladujejo v napravi; zahtevani impedančni pas; obseg pipa in štetje korakov zahteva koda omrežja; in zahteva za vzdržljivost kratkega stika s preskusnimi dokazi, ki jih boste sprejeli.
Vrednotenje izgub si zasluži svojo vrstico. Obrat za pridobivanje energije iz odpadkov, ki deluje kot obvezna osnovna obremenitev, bo večino svoje življenjske dobe preživel pri visokem faktorju obremenitve, tako da tako izguba brez obremenitve kot izguba obremenitve postaneta pravi denar – komunalna podjetja običajno kapitalizirajo izgubo brez obremenitve po bistveno višji stopnji na kilovat kot izguba obremenitve, ko primerjajo ponudbe transformatorjev. Na atransformator elektrarne na biomasota ocena je lahko razlika med standardnim zrnato usmerjenim jedrom in vrhunsko zasnovo, veliko ceneje pa je izvesti aritmetiko pred naročilom, kot pa naknadno razložiti račun za energijo. Proizvodnja WTE je stalni del mešanice obnovljivih virov energije v ZDA; theEIA pregled odpadkov v energijo(https://www.eia.gov/energyexplained/biomass/waste-to-energy.php) povzema, kako se je zmogljivost komunalnih trdnih odpadkov gibala v zadnjem desetletju.
Potem preverite tovarno namesto brošure. Za anoljni transformatorte velikosti zahtevajte rutinski testni protokol v skladu z IEC 60076-1 ali IEEE C57.12.00, preskus dviga temperature na primerljivi zasnovi (to je test, ki dokazuje trditev o cikličnem delovanju), dokaze o preskusu kratkega stika in paket dokumentacije s certifikati materiala za jekleno jedro, baker za navijanje in ploščo rezervoarja. Ryan Electric od leta 2007 izdeluje transformatorje v 120.000 m² velikem objektu z več kot 180 kompleti proizvodne in preskusne opreme ter 37 patenti, ki delajo v skladu z zahtevami UL, CSA, IEEE, DEKRA, CNAS in CE, od leta 2023 pa delujemo kot uradni Eatonov partner v skupnem podjetju. Za projekt obrata je uporaben del tega preprost: lahko predamo testne zapise in izvedemo preverjanje zagona motorja in harmonike glede na vaš urnik motorja, preden je enota izdelana.
Naslednji korak
Projekti na področju biomase in izkoriščanja odpadkov v energijo redko spodletijo pri električni zasnovi. Ne uspejo pri treh vhodih, ki prispejo z zamudo: mešanica goriva, izbira pogona in urnik motorja. Vsak od njih spremenigeneratorski pospeševalni transformatorali pomožne enote in vsako od njih je poceni za absorpcijo v fazi ponudbe in drago za absorpcijo po rezanju jekla.
Pošljite nam enočrtni diagram, podatkovni list generatorja, razpored motorja in profil goriva, ki ga pričakujete. Naši inženirji bodo pred oddajo naročila vrnili predlog velikosti z impedanco in obsegom odcepov, ki jih priporočamo, preverjanje harmonike in zagona motorja glede na vaše največje pretvornike ter pisno potrditev načrta testiranja. Začnite pogovor na ryan-transformers.com ali zahtevajte ponudbo in vrnili se bomo s podatki o razredu hlajenja in izgubah posebej za vaš delovni cikel.
O avtorju
Ta vodnik je pripravila ekipa inženirjev aplikacij pri Ryan Electric. Naši inženirji podpirajo specifikacije transformatorjev za proizvodnjo električne energije, komunalne storitve, industrijske projekte in projekte podatkovnih centrov v Severni Ameriki, na Bližnjem vzhodu, v jugovzhodni Aziji in Afriki ter so nadzorovali tovarniško sprejemljivo testiranje za oljne enote od 500 kVA do 200 MVA. Pošljite risbe, načrte motorjev in podatkovne liste našemu inženirskemu oddelku za označen pregled, preden izdate naročilo.
