あるコミッショニングコールが今でも目立っています。最初の移送テストでは 8 台のディーゼル発電機が正常に始動し、13.8 kV ヤード バスは負荷を受け取ることがなく、プラントのオペレーターがリレーの最初のイベントを読み取る前に、不足電圧で発電機のブレーカーが開きました。機械は、評価されたとおりのことを正確に実行しました。の発電機昇圧変圧器それらとバスの間のサイズは連続電流のみに合わせて設定されており、3.5 MVA の変圧器が 3.1 MVA の発電機に切り替えられたときに何が起こるかをモデル化した人は誰もいませんでした。
この障害モードは珍しいものではありません。 AI ホールが単一サイトの負荷を 100 MW を超えるようにするにつれて、発電と配電を 2 つの電圧レベルに分割するプロジェクトが増えており、通常配電ユニットを購入する人々によって中間の変圧器が指定されるようになりました。違いは重要です。発生源が 500 MVA ユーティリティ ネットワークではなく発電機巻線である場合、故障電流、突入電流、接地、および認証はすべて異なる動作をします。
昇圧変圧器が発電機とバスの間に配置される理由
データセンターは、2.4 kV または 4.16 kV のディーゼル発電機を購入して中電圧バスに直接並列接続することも、低電圧の機械を購入してユニット変圧器を介して 13.8 kV に昇圧することもできます。どちらのデザインも毎月構築されます。電気技術者に相談する前に、発電機のリードタイム、価格、または既存の低電圧開閉装置規格によってパッケージが決定される場合は、2 番目の方法が優先されます。
その魅力を算術で解説します。 2.4 kV で 3.125 MVA のマシンは、752 A全負荷電流の; 13.8 kV での同じ電力は131 A。ケーブル、母線路、およびブレーカーのフレームはその比率に合わせて調整されるため、発電機の近くで電圧を上昇させることで電圧不足を防ぎ、ヤードで標準の MV ギアを使用できるようになります。のカスタム三相変圧器持ち上げを行うのはプラントコストのほんの一部であり、試運転のほとんどの驚きの原因です。
ここがほとんどの購入者が見落としている部分です。このユニットは巻数比が異なる配電変圧器ではありません。これは電源変圧器であり、上流のインピーダンスが発電機巻線である場合、配電ユニットを効率的にするいくつかの特性が不利に働きます。
発電機の昇圧変圧器が故障電流に対して行うこと
A 発電機昇圧変圧器すでにインピーダンスが制限されている回路にインピーダンスを挿入します。ディーゼル発電機は、通常、過渡リアクタンスを通じて故障電流に影響を与えます。1台あたり0.12～0.18このサイズ範囲のマシン用。に変圧器を追加します5.75% ～ 7.5%2 つのリアクタンスは直列に配置されます。 3.125 MVA ベースでは、ユニットあたり約 0.21 が 13.8 kV バスを約600 A発電機の端子で約 5,000 A に対するユニットあたりの故障電流。
故障電流が低いということは、アークフラッシュエネルギーにとって朗報であり、実際にそうなっているのです。問題は保護感度です。負荷より上に設定された相過電流リレーは、電圧抑制または電圧制御 (デバイス 51V) でない限り、使用可能なマージンを持つ 131 A CT 回路を介して 600 A 母線故障を検出しません。設定は、商用故障調査ではなく発電機減少曲線から計算されます。
私たちはそれらの数値を毎回見直します発電機昇圧変圧器調整ギャップは通常、開閉装置が構築された後に表面化するため、この問い合わせを引用します。クライアントに減少曲線がない場合は、変圧器のインピーダンスが固定される前に、発電機の OEM から減少曲線を入手してください。 5.75% ではなく 6.5% を選択すると、リレーがトリップするか、UPS バッテリがなくなるまで待機するかの違いが生じる可能性があります。
デッドバスからの電力供給: 突入電流、電圧ディップ、および 10 秒クロック
変圧器の突入電流8～12回最初のサイクルでは定格電流が流れ、数百ミリ秒かけて減衰します。電源が発電機の場合、その電流は端子電圧がステップ負荷からまだ回復している機械から流れ出します。この低下は 20% に達する可能性があり、これは 70% ピックアップに設定された発電機ブレーカーを落とすのに十分であり、まさに上記の試運転で起こったことです。
NFPA 110 はクロックを設定します。レベル 1 システムは、次の範囲内で負荷を受け入れることが期待されます。10秒通常のソース障害の発生から解放され、突入イベントからの回復に費やされるすべてのミリ秒がその予算から支出されます。 4 つ以上のユニットを備えたプラントでは、順次通電することをお勧めします。つまり、1 つの発電機ブレーカーを閉じ、バスを安定させてから、次のブレーカーを閉じます。開閉装置がサポートしている場合は、前置挿入抵抗を使用するのがよりクリーンな解決策です。どちらも飼い主が見守る中で再検査するよりも安価です。
もう 1 つの安上がりな解決策は、設計規律です。励磁突入電流と励磁曲線を変圧器のデータシートに記入し、リレーのエンジニアに渡します。プラントのオペレータはこれらの数値を 20 年間継承しており、完成した図面セットから数値を再構築することはできません。
巻線の接続と接地
このデューティの通常の配置は、発電機側にデルタ、13.8 kV 側に接地された Y 端子 (Dyn11)、または 30 度シフトしたデルタ Y 端子です。デルタは発電機からの零相電流をブロックし、機械の中性点が独自の条件で高抵抗接地されるようにします。 2.4 kV での 5 A 抵抗はおよそ次のようになります。277 ohms: ステータの損傷を制限するのに十分な大きさ、容量性充電電流を超えるのに十分な大きさ。
MV 側では、Y ニュートラルがヤード全体の接地源となるため、抵抗器のサイズは変圧器の定格ではなく、下流の地絡調整研究に基づいて決定されます。分割を間違えると、単相のき電線の故障が発電機の保護にとって平衡負荷のように見えます。
ワイワイの誘惑に抵抗してください。単線図で見るとより単純に見え、発電機のゼロ シーケンスを MV システムに直接結合します。これは通常、両側を再調整することを意味します。のためにデータセンター用乾式変圧器スタンバイデューティ、デルタ Y はまた、ラインエンドでのインパルス電圧分布をキャスト樹脂または VPI 巻線で制御しやすく保ちます。
サイジング、温度上昇、および高調波デューティ
サイズを調整するデータセンター用乾式変圧器発電機の皮相電力と定格力率でのデューティを計算し、発電機の銘板に記載されていないもの（UPS および整流器負荷からの高調波電流、1,000 m を超える高度、および 40 度を超える周囲温度）に対するマージンを追加します。あ10%～15%ダブルコンバージョンUPSの後のマージンは正常です。 6 パルスのフロント エンドを備え、フィルタリングがないプラントでは、より大きなボックスの代わりに、K 係数またはディレーティングの会話が必要です。
以下の表は、13.8 kV バス上の 3.5 MVA ユニットの仕様スケルトンです。価値観は典型的なものであり、普遍的なものではありません。重要なのは、すべての行が下流に影響を与えるということです。
| パラメータ | この義務の典型的な値 | 下流への影響 |
|---|---|---|
| 評価 | 3.5 MVA、2.4 kV デルタ - 13.8 kV Y 接地 | 高調波および周囲 40 度に対する 3.125 MVA ジェネレーターを超えるヘッドルーム |
| インピーダンス | 3.5 MVA ベースで 6.0% - 7.5% | 13.8 kV の故障電流と 51 V のリレー マージンを設定します |
| ベクトルグループ | Dyn11（30度シフト） | 発生器のゼロシーケンスをブロックし、接地経路を定義します |
| 冷却・上昇 | AN/AF、115度上昇、220度絶縁 | 全負荷時の寿命。ロードするにはAFステージを連動させる必要がある |
| タップ | +/- 2 x 2.5% オフサーキット | 発電機の端子電圧をヤードバスに合わせます |
| 囲い | NEMA 1 屋内または NEMA 3R ヤード | 設置場所での雨、塵、ネズミからの保護 |
| リスト | UL 1562 / cULus、CSA C9 の証拠 | 米国およびカナダの管轄区域での計画審査で承認されました |
| テスト | IEEE C57.12.90 に基づくルーチン、目撃された FAT | 後の SFRA と巻数比の比較のベースライン |
気温の上昇は、安い入札が隠れている場所であるため、それ自体が当然のことです。乾式ユニット150度上昇220 度の絶縁を備えた銘板に適合し、連続全負荷では寿命が短くなります。115度上昇銅のコストが高くなり、約 10 年分の熱マージンが得られます。年間 50 時間の待機勤務の場合、150 度が防御可能です。毎月 80% の負荷テストを行っているプラントでは、そうではありません。
認証: 中電圧乾式ユニットの UL スコープ トラップ
UL 1561 はほとんどの購入者の標準的な名前ですが、13.8 kV ユニットでは間違った引用です。からの公開範囲UL規格と取り組み汎用および電源トランスを対象とし、公称一次または二次定格が上記を超えるユニットを明示的に除外します600 V。中電圧昇圧ユニットは UL 1562 に属し、カナダが範囲内にある場合は cULus がマークされ、その背後には CSA C9 の証拠が付いています。
設計およびテストの参考資料は、安全性リストと並んで記載されています。IEEE C57.12.01乾式電気的および機械的要件については C57.12.90、テストコードについては C57.12.90、およびNFPA110非常用電源システム用に変圧器が機能します。 13.8 kV の巻線に対して UL 1561 を記載した提出書類が審査から返されることになりますし、そうすべきです。
Ryan Electric は銘板に UL および CSA マークを記載し、180+ セットの生産およびテスト機器を備えた 120,000 平方メートルの工場で、IEEE ルーチンに合わせてルーチンおよび型式テストを実行しているため、米国の審査担当者が要求するデータ パッケージは RFQ が発行される前に存在します。
RFQに何を記入するか
6 つのアイテムが 1 つの見積もりを作成します発電機昇圧変圧器サプライヤー間で比較可能。どれかを省略すると、並べることのできない 6 つの答えが得られます。
- ジェネレーターデータ。銘板の kVA、電圧、力率、および過渡リアクタンスに加え、OEM がリリースする場合は減少曲線も加えます。
- インピーダンス。リレー エンジニアが内部で作業できるように、単一の数値ではなく許容可能な帯域を含む変圧器ベースのパーセント。
- ベクトルグループと接地。両方の中性点が記載されており、発電機の抵抗器はアンプ単位で、MV 抵抗器は地絡の研究に基づいてサイズ設定されています。
- 突入および励磁データ。データシートに記載されており、出荷後に発行されるテストレポートには埋もれていません。
- 環境。周囲環境、高度、屋内の NEMA 1 またはヤードの NEMA 3R エンクロージャ、および AN/AF 強制冷却が許容されるかどうか。
- リストアップ。cULus を備えた UL 1562、CSA C9 証拠、IEEE C57.12.01 設計基準、および FAT で立会いされたテスト。
Ryan Electric は 2007 年以来乾式変圧器と油入変圧器を製造しており、2023年からイートン合弁パートナーそのため、提出パッケージにはパンフレットではなくテスト データが同梱されています。のためにカスタム三相変圧器発電機バスでは、価格が固定される前に減少曲線に対してラッシュを実行します。
スタンバイ変圧器が単線図上でまだ開線になっている場合は、発電機のデータシートとバス電圧を次の宛先に送信してください。ライアントランスフォーマー.com。推奨インピーダンス、ベクトル グループ、およびスケジュールに含めることができる日付が表示されます。
著者について:この記事は、中国江蘇省の UL/CSA 認定メーカーであり、2023 年からイートンの合弁パートナーである Ryan Electric の電源変圧器エンジニアリング チームによって執筆されました。同社は、北米、中東、東南アジアのデータセンター、発電、公共事業プロジェクトに乾式ユニット、油浸ユニット、およびパッド取り付けユニットを供給しています。
