Установите маслонаполненный трансформатор в помещении — в подвале, под тротуаром или на электрическом уровне высотного здания — и первый вопрос, который задаст инспектор или коммунальщик, будет вообще не о трансформаторе. Речь идет о хранилище. Трансформаторное хранилище — это армированное огнестойкое бетонное ограждение, которое делает трансформаторы с жидкостным наполнением приемлемыми в местах, где установка площадки на открытом воздухе невозможна. При правильно спроектированном хранилище оборудование с масляным охлаждением может безопасно обслуживать плотные городские нагрузки в течение десятилетий; без него большинство норм подталкивают вас к размещению на открытом воздухе или к альтернативе сухого типа. В этом руководстве объясняется, что такое хранилище, откуда оно берется, какие требования к проектированию доминируют в бюджете и как выбрать оборудование для помещения.

Что такое трансформаторное хранилище?

Трансформаторное хранилище — это специальное помещение или подземная камера, построенная из железобетона, в которой размещаются силовые трансформаторы с жидкостным наполнением вместе с соответствующим оборудованием, таким как устройства защиты сети, регуляторы напряжения, автоматические выключатели и приборы учета. В коммунальной практике в хранилищах под улицами и тротуарами размещаются трансформаторы и защитные устройства вторичных сетей электропередачи в густонаселенных городских центрах. В частных зданиях хранилище является механизмом, позволяющим разместить трансформатор с масляной изоляцией внутри помещения: поскольку охлаждающая жидкость является горючей, корпус должен обеспечивать противопожарную изоляцию, удержание масла и контролируемую вентиляцию.

Две особенности отличают хранилище от обычной электротехнической комнаты. Во-первых, это огнестойкий барьер: в соответствии со статьей 450 NEC в Северной Америке обычно требуется трехчасовая огнестойкость для хранилищ, содержащих маслонаполненные трансформаторы, при этом в зданиях, полностью спринклерных, допускается снижение огнестойкости. Во-вторых, он рассчитан на худшее возможное событие: выход из строя прокладки или внутреннюю неисправность, которая приводит к высвобождению полного заряда масла, а поверх него попадает спринклерная вода. Каждое важное проектное решение внутри хранилища вытекает из этих двух обязанностей.

Где имеет смысл использовать трансформаторное хранилище

Экономика проста: хранилище — это дорогостоящие строительные работы, поэтому оно оправдано там, где наружная трансформаторная площадка недоступна или неприемлема. Вы найдете хранилища в четырех повторяющихся ситуациях.

• Системы инженерных сетей под городскими улицами, где трансформаторы и устройства защиты сети расположены под тротуарами и доступны через люки на уровне улицы.
• Строительство подвалов и нижних электрических уровней коммерческих высотных зданий, где центр нагрузки находится далеко от любой наружной стены.
• Исторические или густонаселенные районы, где надземное ограждение будет противоречить требованиям городского ландшафта, безопасности или планирования.
• Коридоры кампусов и промышленных коммуникаций, где прокладка под землей обеспечивает чистоту дорог и производственных площадей.

В каждом случае решающий вопрос один и тот же: превышает ли стоимость размещения жидкостного трансформатора в этом месте стоимость номинального маслонепроницаемого вентилируемого корпуса? Для городских центров нагрузки ответ обычно положительный.

Требования к проектированию, которые доминируют в проектах Vault

На четыре требования приходится большая часть стоимости хранилища и большая часть риска его переделки. Обратитесь к ним до того, как будет окончательно оформлен заказ на трансформатор.

Структурное проектирование и транспортная нагрузка

Хранилища под дорогами рассчитаны на нагрузку транспортных средств, обычно соответствующую транспортной нагрузке AASHTO HS-20 в Северной Америке, а также давление грунта и грунтовых вод. Плиты крыши, люки и детали каркаса должны соответствовать классу нагрузки, а ниже уровня грунтовых вод стандартно устанавливаются гидроизоляционные мембраны или гидрошпонки. Недоработанная крыша или люк относятся к числу наиболее разрушительных неисправностей, поскольку ремонт означает перекрытие улицы.

Вентиляция и отвод тепла

Потери трансформатора оставляют обмотки в виде тепла, а герметичное бетонное помещение некуда девать этому теплу. Масляный трансформатор мощностью 1000 кВА с общими потерями около 1,5% непрерывно добавляет примерно 15 кВт тепла при номинальной нагрузке; в небольшом хранилище температура воздуха может подняться настолько быстро, что сработает сигнализация о перегреве или сократится срок службы изоляции. Конструкторы обычно предусматривают впускные жалюзи низкого уровня и вытяжные жалюзи высокого уровня, такие размеры, чтобы повышение температуры окружающей среды оставалось в пределах диапазона повышения температуры оборудования, а также вентиляторы с термостатическим управлением, где естественный поток воздуха недостаточен.

Сдерживание нефти и противопожарная защита

Эмпирическое правило сдерживания заключается в улавливании всего объема нефти самого крупного агрегата плюс воды из любой системы пожаротушения, что часто рассчитывается в пределах от 110% до 133% объема нефти. Отстойники имеют маслостойкое покрытие, количество горючих материалов внутри хранилища сведено к минимуму, а противопожарные двери, заслонки и уплотнения проникновения сохраняют класс защиты, а обнаружение дыма и тепла подключается к системе сигнализации здания.

Дренаж, доступ и зазоры

Вода – тихий враг хранилища. Отстойные насосы с поплавковыми датчиками или датчиками утечек держат под контролем грунтовые воды и конденсат, а периодические испытания подтверждают, что насос все еще работает. Для доступа обеспечьте путь для самого тяжелого заменяемого компонента — часто это люк с подъемными проушинами или съемные секции крыши — и соблюдайте рабочие зазоры вокруг частей, находящихся под напряжением, чтобы технические специалисты могли протестировать устройство без импровизации.

Хранилище, крепление на площадке или сборная подстанция?

Большинство проектов выбирают одну из трех стратегий установки. В таблице ниже они сравниваются по факторам, которые фактически определяют закупки.

Схема последовательна: при наличии открытого пространства установка на подставке или сборного оборудования обходится дешевле и быстрее; если этого не происходит, ценой за вход становится хранилище.

Выбор оборудования для хранилища

Как только концепция хранилища определена, выбор оборудования должен осуществляться в соответствии с ней, а не наоборот. Что касается самого трансформатора, масляные трансформаторы остаются стандартом по умолчанию там, где необходимы высокая эффективность и жидкостное охлаждение при компактном размере, и его стоит пересмотреть. Типы и определения жидкостных трансформаторов перед блокировкой стиля резервуара, поскольку конструкции герметичного резервуара и консерватора по-разному ведут себя в ограниченном пространстве.

Коррозия имеет такое же значение, как и электрические характеристики. Внутренние помещения хранилища находятся во влажном, плохо циркулирующем воздухе, поэтому в резервуарах и корпусах используются устойчивые к коррозии материалы; а Корпус трансформатора из нержавеющей стали 304 — это обычная модернизация для наружных и подземных установок, где окрашенная углеродистая сталь подвергается ржавчине в течение нескольких лет.

Если на объекте вообще можно разместить какое-либо наружное оборудование, сравните хранилище с накладные трансформаторы , которые размещают на уровне земли герметичный резервуар с защитой от несанкционированного доступа и исключают большинство строительных работ. Многие проекты в конечном итоге оказываются гибридными: хранилище там, где его требует здание, и блоки, монтируемые на подставках, повсюду.

Эксплуатация и обслуживание хранилища

Хранилище меняет процедуру обслуживания так же, как и установку. Вентиляторы и жалюзи нуждаются в плановых проверках, поскольку блокировка воздушного потока проявляется в первую очередь по повышению температуры обмотки. Отстойные насосы и поплавковые выключатели следует периодически проверять: неисправный насос, обнаруженный после урагана, может оказаться дорогостоящим уроком. Проверки уровня масла, анализ растворенного газа и проверка утечек выполняются в соответствии со стандартной практикой для жидкостей, в то время как уплотнения дверей и люков, состояние поддона и противопожарная целостность относятся к одному и тому же этапу проверки. Рассматривайте хранилище как систему: ограждение, вентиляция, защитная оболочка и трансформатор терпят неудачу или работают вместе.

Контрольный список перед закупками для проектов хранилищ

1. Перед заказом трансформатора подтвердите нормативы и требуемую степень пожаробезопасности для конкретного места.
2. Подберите размер маслоотделителя с учетом полного объема масла наибольшего агрегата плюс воды для подавления давления, а также проверьте покрытие поддона и производительность насоса.
3. Рассчитайте тепловую нагрузку из гарантированных потерь, затем рассчитайте естественную и принудительную вентиляцию с запасом.
4. Установите нагрузки на конструкцию — движение транспорта, землю, грунтовые воды — и согласуйте условия люков и подъема с строительным проектировщиком.
5. Заблаговременно заморозьте точки интерфейса: ввод кабелей, воздуховоды, дренаж и сигналы мониторинга между трансформатором и системами хранилища.
6. Запланируйте доступ для будущей замены самого тяжелого компонента, а не только для первой установки.

При таком подходе трансформаторное хранилище перестает быть второстепенной мыслью и становится тем, чем оно должно быть: структурой, обеспечивающей размещение трансформаторов, заполненных жидкостью, именно там, где в них нуждается нагрузка. Покупатели, которые в начале проекта согласовывают конструкцию корпуса, вентиляцию и защитную оболочку со спецификациями трансформатора, последовательно избегают двух классических неисправностей хранилища — перегрева и недостаточной защиты от масла — и поддерживают оборудование ниже номинальной в эксплуатации в течение всего его расчетного срока службы.