หม้อแปลงสำหรับโรงรีดเหล็ก: วิธีกำหนดขนาดระบบจ่ายไฟ 33 kV สำหรับโรงงานผลิตเหล็กเส้นเสริมคอนกรีตกำลังการผลิต 500,000 ตันต่อปี

คำตอบก่อน: โรงรีดเหล็กเส้นขนาด 500,000 ตัน/ปี เป็นโหลด 10.4 MW ที่เพาเวอร์แฟกเตอร์ 0.92 และการตัดสินใจเรื่องหม้อแปลงสามข้อเป็นตัวกำหนดว่าโรงงานจะสตาร์ทได้ รักษา TDD ไว้ที่ 5% และทนต่ออุณหภูมิ 45 °C ได้หรือไม่

โรงรีดเหล็กเส้นที่รีดเหล็กเส้นขนาด 8–32 mm ปริมาณ 500,000 ตัน/ปี ในเวลา 7,200 ชั่วโมง คือโรงงานขนาด 69.4 ตัน/ชั่วโมง ที่ใช้ไฟฟ้าประมาณ 105 kWh ต่อตัน ดังนั้นความต้องการใช้ไฟฟ้าเฉลี่ยอยู่ที่ 7.3 MW และค่าพีค 15 นาทีอยู่ที่ 10.4 MW ที่เพาเวอร์แฟกเตอร์ 0.92 — เท่ากับ 11.3 MVA โหลดนี้ ไม่ใช่เตาอุ่นซ้ำขนาด 45 MW เป็นตัวกำหนดชุดหม้อแปลง: หม้อแปลงหลักสองลูกขนาด 12.5 MVA 33/11.5 kV แบบ ONAN/ONAF ที่แต่ละลูกสามารถรับภาระได้ 95% ของทั้งโรงงานด้วยเครื่องเดียวที่อุณหภูมิแวดล้อม 45 °C, อิมพีแดนซ์ 8% ที่รักษาระดับกระแสฟอลต์ที่ 11 kV ไว้ที่ 6.2 kA และบังคับให้ทุกสแตนด์สตาร์ทด้วยไดรฟ์แทนการสตาร์ทแบบต่อตรง และหม้อแปลงคอนเวอร์เตอร์สิบสามลูก — สามลูกขนาด 3,200 kVA ในคู่ Dy/Dd เลื่อนเฟส 30° และสิบลูกขนาด 800 kVA แบบ K-13 — ที่รักษาความเพี้ยนของความต้องการใช้ไฟฟ้ารวมที่จุดเชื่อมต่อร่วม 33 kV ไว้ที่ 4.2% เทียบกับขีดจำกัด 5.0% ตาม IEEE 519 หากทำสามข้อนี้ได้ถูกต้อง ชุดหม้อแปลงจะมีต้นทุน USD 540,000–680,000 ในโรงงานที่มีต้นทุนสูงกว่านั้นสองร้อยเท่า แต่หากทำผิดพลาด คุณจะต้องใช้เวลาปีแรกของการผลิตไปกับการโต้เถียงกับการไฟฟ้าเรื่องฮาร์มอนิกและกับโรงรีดเรื่องแรงดันไฟฟ้าตก

ประเด็นสำคัญ

• 105 kWh/t × 69.4 t/h ให้ค่าเฉลี่ย 7.3 MW และค่าพีค 15 นาทีที่ 10.4 MW — วิธี kWh ต่อตันใช้แทนตาราง kVA ต่อตันใด ๆ และค่าพีค ไม่ใช่ค่าเฉลี่ย เป็นตัวกำหนดขนาดหม้อแปลงหลัก
• สองลูกขนาด 12.5 MVA ที่ลดพิกัดเหลือ 11.9 MVA ที่ 45 °C รับภาระได้ 95% ของโรงงานในสภาวะ N-1; คาปาซิเตอร์ดีจูนขนาด 2 × 1,200 kVAr ให้ความจุเพิ่มอีก 4% สุดท้ายในราคาที่ถูกกว่าการเพิ่มขนาดเป็น 16 MVA
• อิมพีแดนซ์ 8% เป็นการประนีประนอม ไม่ใช่ค่ามาตรฐาน: มันรักษาระดับกระแสฟอลต์ที่ 11 kV ไว้ที่ 6.2 kA แต่ก็ทำให้เกิดแรงดันตก 13.5% หากสตาร์ทสแตนด์หยาบขนาด 2,300 kW แบบต่อตรง ซึ่งเป็นเหตุผลที่ทุกสแตนด์ทำงานด้วยไดรฟ์แบบ active-front-end
• วงจรเรียงกระแสแบบหกพัลส์เพียงอย่างเดียวทำให้กระแส TDD พุ่งขึ้นถึง 26%; คู่ Dy/Dd ที่เลื่อนเฟส 30° ลดลงเหลือ 8.5% ที่ไดรฟ์ และ 4.2% ที่ PCC 33 kV — ความแตกต่างนี้คือความแตกต่างระหว่างการผ่านและการไม่ผ่านข้อกำหนดฮาร์มอนิกของการไฟฟ้า
• ที่ 7,200 ชั่วโมง/ปี และ USD 0.09/kWh การสูญเสียขณะไม่มีโหลดมีมูลค่า USD 788/kW และการสูญเสียขณะมีโหลด USD 268/kW; การอัปเกรดเป็น S13 บนหม้อแปลงขนาด 12.5 MVA คืนทุนในประมาณ 3.7 ปี และแกนอสัณฐานในประมาณ 6 ปี

โรงรีดเหล็กเส้นขนาด 500,000 ตัน/ปี มีโหลดไฟฟ้าที่แท้จริงเท่าใด?

เริ่มจากน้ำหนักผลผลิตและอัตราการใช้ไฟฟ้าจำเพาะ เพราะตัวเลขอื่นทั้งหมดได้มาจากค่าเหล่านี้ โรงรีดขนาด 500,000 ตัน/ปี ที่เดินเครื่อง 300 วัน วันละ 24 ชั่วโมง มีชั่วโมงผลิตจริง 7,200 ชั่วโมง ดังนั้นกำลังการผลิตคือ 69.4 ตัน/ชั่วโมง โรงรีดแท่งที่มีเตาอุ่นซ้ำและไดรฟ์ AC ใช้ไฟฟ้า 95–120 kWh ต่อตัน ขึ้นอยู่กับขนาดบิลเล็ต ส่วนผสมผลิตภัณฑ์ และจำนวนขบวนรีด finishing ที่เดินด้วยความเร็วเต็มที่; 105 kWh/t เป็นค่ากลางที่สมจริงสำหรับส่วนผสมขนาด 8–32 mm ที่ป้อนด้วยบิลเล็ตสี่เหลี่ยมขนาด 150 mm ซึ่งให้ความต้องการใช้ไฟฟ้าเฉลี่ย 7.29 MW และเมื่อคูณด้วยอัตราส่วนพีคต่อค่าเฉลี่ย 1.42 ซึ่งเป็นค่าปกติของโรงรีดที่มีช่องว่างระหว่างบิลเล็ต การเปลี่ยนลูกกลิ้ง และการกู้คืนจากเหตุการณ์รีดติดขัด จะได้ความต้องการใช้ไฟฟ้าพีค 15 นาทีที่ 10.4 MW คูณด้วย 7,200 ชั่วโมง โรงงานจะซื้อไฟฟ้า 52.5 GWh ต่อปี — ซึ่งเป็นตัวเลขที่ใช้ในการประเมินการสูญเสียในภายหลัง

ค่า 10.4 MW ไม่ได้กระจายอย่างสม่ำเสมอ ประมาณ 89% อยู่ในขบวนรีดและเตาอุ่นซ้ำ และความบังเอิญระหว่างทั้งสองส่วนคือสิ่งที่ทำให้ยอดรวมน้อยกว่าผลรวมของโหลดที่ต่ออยู่ ตารางโหลดด้านล่างคือสิ่งที่ต้องนำไปให้ผู้ผลิตหม้อแปลง เพราะคอลัมน์ความต้องการใช้ไฟฟ้า — ไม่ใช่คอลัมน์โหลดที่ต่ออยู่ — เป็นตัวกำหนดขนาดหม้อแปลงหลัก

ลักษณะสองประการของตารางนี้สำคัญกว่ายอดรวม ประการแรก 17.2 MW จาก 20.8 MW ที่ต่อพ่วงอยู่ในไดรฟ์แบบปรับความเร็วได้ ดังนั้นค่าตัวประกอบกำลังของโรงงานจึงถูกกำหนดโดยส่วนหน้าของวงจรเรียงกระแส ไม่ใช่โดยมอเตอร์เหนี่ยวนำ: active front end รักษาค่าตัวประกอบการกระจัดที่ 0.98–0.99, diode front end ที่มี DC choke อยู่ที่ 0.95 และ 6-pulse thyristor front end อาจลดลงถึง 0.85 ที่ความเร็วลดลง ประการที่สอง ความต้องการของโรงรีดแกว่งไปมา 3–4 MW ภายในหนึ่งนาทีเมื่อแท่งเหล็กเข้าและออกจากแท่นรีด ซึ่งเป็นปัญหาเรื่องภาระของหม้อแปลงก่อนสิ่งอื่นใด หากคุณยังอยู่ในขั้นแนวคิดและมีเพียงรายการโหลดที่ต่อพ่วง วิธีการใน how to size a distribution system จะนำคุณไปสู่ตารางเดียวกันนี้โดยไม่ต้องใช้ขั้นตอน kWh/t; สิ่งที่มันบอกคุณไม่ได้คือโหลดที่ต่อพ่วงมีสัดส่วนเท่าใดที่อยู่ในไดรฟ์ และนั่นคือตัวเลขที่กำหนดข้อกำหนดฮาร์มอนิก

ทำไมสายหลัก 33 kV สองเส้นจึงถูกกำหนดขนาดที่ 45 °C ไม่ใช่ 40 °C?

เพราะป้ายชื่อของหม้อแปลงไม่ได้อธิบายสภาพภูมิอากาศของโรงงาน IEC 60076-2 กำหนดพิกัดหม้อแปลงสำหรับอุณหภูมิแวดล้อมสูงสุด 40 °C ค่าเฉลี่ยรายเดือน 30 °C และค่าเฉลี่ยรายปี 20 °C โรงรีดเหล็กเส้นในลากอส มอมบาซา จาการ์ตา หรือเจดดาห์ต้องเผชิญอุณหภูมิ 44–48 °C ในฤดูร้อน และหม้อแปลงตั้งอยู่ในบริเวณที่หม้อน้ำระบายความร้อนได้รับความร้อนสะท้อนจากอาคารโรงรีด ทุกองศาที่สูงกว่าค่าอ้างอิง 40 °C มีต้นทุนประมาณ 0.9% ของพิกัด ONAN สำหรับหน่วยแช่น้ำมันขนาดนี้ ดังนั้นหม้อแปลง 12.5 MVA ที่ถูกกำหนดให้ทำงานที่ 45 °C แท้จริงแล้วเป็นหม้อแปลง 11.9 MVA การซื้อ "12.5 MVA" แล้วค้นพบสิ่งนี้ในเดือนกรกฎาคมเป็นข้อผิดพลาดในการกำหนดขนาดที่พบบ่อยที่สุดในโรงรีดในเขตอากาศร้อน และการคำนวณเดียวกันนี้ใช้กับหน่วยหล่อเรซินที่ระดับความสูงและในห้องที่ไม่มีระบบระบายอากาศ ซึ่งอธิบายไว้ใน high-altitude and temperature derating

ด้วยกำลังไฟฟ้าปรากฏสูงสุด 11.3 MVA และกำลังไฟฟ้าที่ใช้ได้ 11.9 MVA จากหน่วยที่ลดพิกัดหนึ่งหน่วย สภาวะ N-1 เหลือภาระ 95% — ยอมรับได้สำหรับช่วงบ่าย ไม่ใช่สำหรับหนึ่งสัปดาห์ ชุดที่ตอบสนองทั้งการทำงานปกติและสภาวะฉุกเฉินเดี่ยวจึงเป็น 2 × 12.5 MVA, 33/11.5 kV, YNd11, ONAN 12.5 MVA / ONAF 16 MVA ที่ 40 °C พร้อมอุปกรณ์เปลี่ยนแทปขณะมีโหลด ±8 × 1.25% ทางด้าน 33 kV และค่าอิมพีแดนซ์ 8%

แถวสุดท้ายคือเหตุผลที่โรงงานต้องการการชดเชยกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ ไม่ใช่หม้อแปลงที่ใหญ่ขึ้น หากไม่มีแบงก์ดีจูน 2 × 1,200 kVAr ค่าตัวประกอบกำลังจะลดลงเหลือ 0.88 กำลังไฟฟ้าปรากฏสูงสุดจะเพิ่มจาก 11.3 เป็น 11.8 MVA และกรณีสูญเสียเพียงหนึ่งรายการจะทำงานที่ 99% ของพิกัดที่ลดลงแล้ว โดยมีจุดร้อนอยู่ที่ขีดจำกัดต่อเนื่อง 98 °C ตามที่กำหนดใน IEC 60076-7 แบงก์คาปาซิเตอร์สองชุดมีต้นทุนติดตั้งประมาณ USD 45,000 ส่วนการก้าวจาก 2 × 12.5 MVA ไปเป็น 2 × 16 MVA มีต้นทุนเพิ่มในราคาหม้อแปลงประมาณ USD 90,000 และเพิ่มการสูญเสียขณะไม่มีโหลดอีก 15% ตลอดไป คาปาซิเตอร์คือทางเลือกที่ถูกกว่าซึ่งคิดเป็น 4%

ผลสืบเนื่องอีกประการหนึ่งของการใช้หม้อแปลงสองเครื่องบนคัปเปลอร์ที่ปกติเปิดอยู่: โรงงานต้องสามารถรองรับการถ่ายโอนได้ ระบบถ่ายโอนอัตโนมัติแบบบัสบาร์ที่ปิดคัปเปลอร์ 300 ms หลังจากเบรกเกอร์ขาเข้าทริป จะจ่ายไฟกลับเข้าบัส 11 kV ผ่านหม้อแปลงที่แกนอาจยังคงมีฟลักซ์ตกค้างอยู่ ทำให้เกิดกระแสกระชาก (inrush) 6–8 เท่าของกระแสพิกัด ซ้อนทับกับกระแสเร่งความเร็วใหม่ของมอเตอร์ ที่ 12.5 MVA นั่นคือกระแส 3–4 kA เป็นเวลา 100 ms ซึ่งเพียงพอที่จะทริปเอลีเมนต์ทันที (instantaneous element) ของเบรกเกอร์ขาเข้า หากตั้งค่าตามเนมเพลตแทนที่จะตั้งตามกระแสกระชากที่วัดได้ การวัดและค่าตั้งรีเลย์อธิบายไว้ใน กระแสกระชากของหม้อแปลง กฎการออกแบบสำหรับโรงงานนี้คือตั้งเอลีเมนต์ทันทีให้สูงกว่ากระแสกระชากกรณีเลวร้ายที่สุดที่คำนวณโดยคำนึงถึงฟลักซ์ตกค้าง และเพิ่มการยับยั้งกระแสกระชาก (inrush restraint) ในรีเลย์ 87T หากระดับกระแสฟอลต์ของการไฟฟ้าสูงพอที่ทั้งสองจะทับซ้อนกัน

ทำไมอิมพีแดนซ์ 8% จึงเป็นค่าที่กำหนดทั้งระดับกระแสฟอลต์และวิธีสตาร์ทของทุกแท่น?

อิมพีแดนซ์เป็นพารามิเตอร์ของหม้อแปลงเพียงตัวเดียวที่ปรากฏในการคำนวณสองอย่างพร้อมกัน และในโรงรีดเหล็กทั้งสองอย่างล้วนเป็นข้อบังคับ อย่างแรกคือระดับกระแสฟอลต์ การเชื่อมต่อกับการไฟฟ้าที่ 33 kV ด้วยกำลังฟอลต์ที่มีอยู่ 500 MVA เมื่อมองผ่านหม้อแปลง 12.5 MVA ที่อิมพีแดนซ์ 8% จะให้ 119 MVA ที่บัส 11 kV — กระแสฟอลต์สามเฟส 6.2 kA บวกกับผลจากมอเตอร์ในช่วงรอบแรกๆ 6.2 kA นี้คือค่าที่สวิตช์เกียร์ 11 kV สายเคเบิล และโครงรองรับบัสบาร์ต้องทนได้ และยังอยู่ในพิกัดสวิตช์เกียร์ 25 kA อย่างสบาย จึงมีระยะเผื่อที่จะแลกอิมพีแดนซ์กับสมรรถนะการสตาร์ทได้หากโรงรีดต้องการ วิธีการ ซึ่งรวมถึงผลจากมอเตอร์และผลของอิมพีแดนซ์สายเคเบิล อธิบายไว้ใน การคำนวณกระแสลัดวงจร

การคำนวณอย่างที่สองคือการสตาร์ท มอเตอร์แท่นรีดหยาบ (roughing stand) ขนาด 2,300 kW, 11 kV ดึงกระแสประมาณ 135 A ที่โหลดเต็ม (ประสิทธิภาพ 0.96, ตัวประกอบกำลัง 0.93) และการสตาร์ทแบบต่อตรง (direct-on-line) ใช้กระแส 6.2 เท่าของค่านั้น — ประมาณ 840 A — เป็นเวลา 3–8 วินาที จนกว่าล้อช่วยแรง (flywheel) และลูกกลิ้งจะเข้าสู่ความเร็ว เมื่อเทียบกับระดับกระแสฟอลต์ 6,200 A แล้ว 840 A คือแรงดันตก 13.5% ที่บัส 11 kV โดยปกติการไฟฟ้าและผู้จัดหาอุปกรณ์โรงรีดยอมรับแรงดันตก 3% ที่จุดเชื่อมต่อร่วม (point of common coupling) และ 10% ที่ขั้วมอเตอร์ ดังนั้นแท่นรีดหยาบแบบต่อตรงจึงไม่ได้รับอนุญาตบนระบบจ่ายไฟนี้ และที่อิมพีแดนซ์ 8% ก็ไม่มีทางเป็นไปได้เลย หากเพิ่มอิมพีแดนซ์เป็น 10% ระดับกระแสฟอลต์จะลดลงเหลือ 5.25 kA ขณะที่แรงดันตกเพิ่มขึ้นเป็น 15.9% หากลดลงเหลือ 6% ระดับกระแสฟอลต์จะเพิ่มขึ้นเป็น 7.7 kA ขณะที่แรงดันตกจะลดลงเหลือ 10.9% ไม่ว่าปลายใดของช่วงนี้ก็ไม่ทำให้การสตาร์ทแบบต่อตรงถูกต้องตามกฎ ซึ่งเป็นเหตุผลที่แท่นรีดหยาบทั้งสองใช้ไดรฟ์แบบ active-front-end ที่จำกัดกระแสสตาร์ทไว้ที่ 110% — แรงดันตกเพียง 2.4% — แทนที่จะใช้ซอฟต์สตาร์ทเตอร์ และเป็นเหตุผลว่าทำไมการกำหนดค่าไดรฟ์ของโรงรีดและอิมพีแดนซ์ของหม้อแปลงจึงต้องกำหนดร่วมกัน

ดังนั้นการที่โรงรีดเลือกใช้ค่า 8% จึงไม่ใช่ค่ามาตรฐานจากการผลิต แต่เป็นค่าที่ทำให้อุปกรณ์สวิตช์เกียร์ 11 kV ยังคงมีราคาถูก (พิกัด 25 kA โดยมีระยะเผื่อ) ภาระรีแอกทีฟยังคงอยู่ใกล้ 1 MVAr ต่อหม้อแปลงหนึ่งลูก และไดรฟ์ — ซึ่งโรงรีดจำเป็นต้องใช้อยู่แล้วสำหรับการควบคุมความหนาและการควบคุมลูประหว่างแท่นรีด — ดูดซับปัญหาการสตาร์ทได้ทั้งหมด โรงรีดที่พยายามประหยัดต้นทุนไดรฟ์โดยกำหนดให้ใช้ซอฟต์สตาร์ทเตอร์จะต้องใช้อิมพีแดนซ์ 12% เพื่อให้แรงดันตกต่ำกว่า 10% ด้วยกระแส 3.5× ของซอฟต์สตาร์ทเตอร์ และจะต้องจ่ายชดเชยในรูปของการใช้กำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ 1.5 MVAr และแรงดันตก 19.8% ทุกครั้งที่มอเตอร์เสริมแบบต่อตรงบนบัสเดียวกันสตาร์ท

เหตุใดจึงต้องมีหม้อแปลงคอนเวอร์เตอร์ถึงสิบสามลูก และเหตุใดจึงเป็น K-13?

ไดรฟ์ของแท่นรีดทุกแท่นต้องการหม้อแปลงระหว่างบัส 11 kV กับวงจรเรียงกระแสของตน ด้วยเหตุผลสามประการที่ไม่เกี่ยวข้องกับการแปลงแรงดันไฟฟ้าเลย ประการแรกคือต้องไม่ปล่อยให้วงจรเรียงกระแสส่งผ่านรอยบากจากการคอมมิวเตตและสัญญาณรบกวนโหมดร่วมเข้าสู่บัส 11 kV ของโรงงาน ซึ่งบัสเดียวกันนี้ยังจ่ายไฟให้กับการควบคุมเตาหลอมและ PLC ของโรงงาน ฉนวนไฟฟ้าสถิตและความเหนี่ยวนำรั่วของหม้อแปลงทำหน้าที่เป็นตัวกรอง ประการที่สองคือไดรฟ์ต้องการ 690 V ที่มอเตอร์ และวงจรเรียงกระแสต้องการแรงดันที่สามารถควบคุมได้ ดังนั้นช่วงแทปของหม้อแปลงจึงถูกกำหนดโดยแรงดันบัส 11 kV ในกรณีที่เลวร้ายที่สุด ไม่ใช่โดยแรงดันพิกัดของโรงงาน ประการที่สามคือการสูญเสียจากฮาร์มอนิก รูปคลื่นกระแสของวงจรเรียงกระแสมี THD 25–30% ที่ขั้วต่อไดรฟ์ และการสูญเสียจากกระแสไหลวนในขดลวดหม้อแปลงเพิ่มขึ้นตามกำลังสองของลำดับฮาร์มอนิก ดังนั้นหม้อแปลงจำหน่ายทั่วไปที่พิกัดสำหรับโหลดไซน์ซอยด์จะร้อนเกินพิกัดที่ 60–70% ของพิกัดเมื่อจ่ายไฟให้วงจรเรียงกระแสแบบ 6 พัลส์อย่างต่อเนื่อง

K-factor เป็นคำย่อสำหรับพิกัดความสามารถนั้น และ K-13 เป็นค่าที่เหมาะสมสำหรับไดรฟ์แบบ 6 พัลส์: K-factor ถ่วงน้ำหนักกระแสฮาร์มอนิกแต่ละตัวด้วยกำลังสองของลำดับ สเปกตรัมแบบ 6 พัลส์ที่มี THD 25–30% จะอยู่ในช่วง K-9 ถึง K-13 และ K-13 ให้ระยะเผื่อประมาณ 20% เหนือค่าที่คำนวณได้ — ซึ่งเป็นจุดที่โรงรีดต้องการ เพราะสเปกตรัมฮาร์มอนิกที่โหลดเบาจะแย่กว่าที่โหลดเต็ม วิธีการเต็มรวมถึงการคำนวณ K-factor จากสเปกตรัมที่วัดได้อยู่ใน การเลือกหม้อแปลง K-factor สิ่งที่สำคัญในขั้นตอนการกำหนดสเปกคือพิกัด K สเปกตรัมฮาร์มอนิกที่สมมติขึ้น และโปรไฟล์โหลดต้องปรากฏบน datasheet ทั้งหมด หม้อแปลงที่ขายในชื่อ "เหมาะสำหรับโหลด VFD" โดยไม่ระบุสเปกตรัมไม่ถือเป็นสเปก

โรงงานใช้หม้อแปลงคอนเวอร์เตอร์ 13 ลูกในสองรูปแบบ ไดรฟ์ 1,100 kW จำนวนหกตัวของกลุ่มแท่นรีดกลางจับคู่เป็นหน่วยสามขดลวด 3,200 kVA จำนวนสามลูก โดยมีขดลวดทุติยภูมิหนึ่งชุดแบบ Dy และหนึ่งชุดแบบ Dd ห่างกัน 30°: บริดจ์ 6 พัลส์ทั้งสองจึงทำงานเสมือนวงจรเรียงกระแสแบบ 12 พัลส์ และฮาร์มอนิกลำดับที่ 5 และ 7 จะหมุนเวียนระหว่างขดลวดทุติยภูมิแทนที่จะไหลเข้าสู่บัส 11 kV ไดรฟ์ 600 kW จำนวนสิบตัวของกลุ่มแท่นรีดสำเร็จรูปแต่ละตัวได้หม้อแปลงสองขดลวด 800 kVA ที่ขนาดนั้นระยะเดินสายสั้น ไดรฟ์มีขนาดเล็กแยกกัน และการจับคู่จะเพิ่มการเดินสายเลื่อนเฟส 30° โดยได้ประโยชน์น้อยมาก

จะหยุดฮาร์มอนิกที่ใด — ที่ไดรฟ์ ที่บัส 11 kV หรือที่ PCC 33 kV?

สัญญามีผลผูกพันเพียงจุดเดียวเท่านั้น คือจุดเชื่อมต่อร่วมกับการไฟฟ้า ซึ่งในที่นี้คือขั้วต่อขาเข้าที่ 33 kV และขีดจำกัดที่บังคับใช้คือตารางที่ 2 ของ IEEE 519 สำหรับ 1 kV < V ≤ 69 kV ขีดจำกัดนี้ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของกระแสลัดวงจรต่อกระแสโหลด ดังนั้นสิ่งแรกที่ต้องคำนวณคืออัตราส่วนดังกล่าว: กระแสฟอลต์ 2.08 kA ที่ 33 kV หารด้วยกระแสโหลดสูงสุด 198 A เท่ากับ 10.5 ซึ่งจัดให้โรงงานอยู่ในช่วง Isc/IL < 20 โดยที่ความเพี้ยนของอุปสงค์รวมทั้งหมดต้องอยู่ที่หรือต่ำกว่า 5.0% ฮาร์มอนิกอันดับที่ 5 และ 7 อยู่ที่หรือต่ำกว่า 4.0% แต่ละอัน อันดับที่ 11 และ 13 ที่ 2.0% และอันดับที่ 17 และ 19 ที่ 1.5% โปรดทราบว่านี่คือช่วงที่เข้มงวดที่สุด และโรงรีดที่ปล่อยให้กระแสโหลดลดลง — เดินเครื่องที่กำลังผลิต 40% ในสภาวะตลาดเหล็กที่ย่ำแย่ — จะยิ่งเข้าไปลึกในช่วงนี้มากขึ้น ไม่ใช่หลุดออกไป เพราะอัตราส่วนจะเพิ่มขึ้นเมื่อโหลดลดลง

การออกแบบปิดประเด็นนี้ได้โดยไม่ต้องใช้ฟิลเตอร์ที่ 33 kV และเป็นเช่นนั้นได้เพียงเพราะแหล่งกำเนิดฮาร์มอนิกถูกออกแบบที่ตัวไดรฟ์เท่านั้น แท่นรีดหยาบสองแท่นขนาด 2,300 kW ใช้หน้าสุดกำลัง (active front end) ซึ่งมีความเพี้ยนในตัวเอง 3–5% ชุด 12 พัลส์ของขบวนรีดขั้นกลางปล่อย 8–9% เข้าสู่บัส 11 kV แต่หักล้างฮาร์มอนิกอันดับที่ 5 และ 7 ที่แหล่งกำเนิด ไดรฟ์ 6 พัลส์จำนวนสิบตัวของขบวนรีดขั้นเก็บงานคือปัญหาที่เหลืออยู่: ตัวละ 26–30% ซึ่งบรรเทาลงได้ด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าไดรฟ์เหล่านี้มีขนาดเล็ก สวิตช์แยกกันแต่ละตัว และถูกหักล้างบางส่วนจากความหลากหลายของโหลด ค่ารวมที่ 33 kV ซึ่งคำนวณโดยวิธีผลรวมเชิงมุมเฟสแทนการบวกแบบเลขคณิต ลงเอยที่ TDD 4.2% โดยอันดับที่ 5 อยู่ที่ 3.1% และนั่นคือส่วนเผื่อที่โรงรีดเดินเครื่องอยู่ได้

แบงก์คาปาซิเตอร์ขนาด 2 × 1,200 kVAr ที่ใช้ปรับค่าตัวประกอบกำลังต้องเป็นชนิดดีจูน (detuned) และเหตุผลก็คือเรโซแนนซ์ที่โรงรีดจะสร้างขึ้นหากไม่ทำเช่นนั้น ระบบจ่ายไฟ 11 kV มีระดับลัดวงจรที่ 119 MVA แบงก์ขนาด 1,200 kVAr ธรรมดาจะทำให้เรโซแนนซ์แบบขนานอยู่ที่ฮาร์มอนิกอันดับที่ 10 (รากที่สองของ 119,000/1,200) ซึ่งตกอยู่ตรงกับกระแสฮาร์มอนิกอันดับที่ 11 และ 13 ที่เกิดจากไดรฟ์ขบวนรีดขั้นเก็บงานพอดี รีแอกเตอร์ 7% จะเลื่อนเรโซแนนซ์แบบอนุกรมลงมาที่ 189 Hz — ฮาร์มอนิกอันดับที่ 3.8 ที่ 50 Hz — ซึ่งต่ำกว่าอันดับที่ 5 อย่างปลอดภัย แบงก์จึงมีลักษณะ capacitive ที่ทุกฮาร์มอนิกที่โรงรีดสร้างขึ้นและไม่สามารถขยายฮาร์มอนิกเหล่านั้นได้ นั่นคือค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้น USD 6,000 สำหรับแบงก์นี้ และไม่ใช่ทางเลือกที่ละได้ กลไกดังกล่าวอธิบายไว้ใน ฮาร์มอนิกของหม้อแปลง และเป็นเหตุผลเดียวกันที่คอนแทกเตอร์ของคาปาซิเตอร์ต้องเป็นชนิดสำหรับงานดีจูน ไม่ใช่คอนแทกเตอร์ AC-3 มาตรฐาน

หม้อแปลงคอนเวอร์เตอร์ควรเป็นชนิดหล่อเรซินหรือชนิดจุ่มน้ำมัน?

สำหรับหน่วยคอนเวอร์เตอร์ทั้งสิบสามหน่วย ชนิดหล่อเรซินชนะในเรื่องความเสี่ยงจากอัคคีภัยแต่แพ้ในเรื่องความทนทานต่อฝุ่น และการตัดสินใจที่แท้จริงนั้นเกี่ยวกับห้องมากกว่าตัวหม้อแปลง หน่วยหล่อเรซินไม่มีน้ำมันให้ต้องกั้นบ่อ ไม่ต้องมีกำแพงกันไฟ ไม่ต้องมีระยะห่าง 5 m ถึงแผงไดรฟ์ และการสูญเสียความร้อนระบายออกจากผิวขดลวดสู่อากาศในห้องโดยตรง จึงสามารถวางไว้ภายในห้องไดรฟ์ข้างแผงที่มันจ่ายไฟให้ — ซึ่งช่วยย่นระยะเดินสายเคเบิล 690 V และในไดรฟ์ขนาด 600 kW สายเคเบิลคือความสูญเสียที่ใหญ่เป็นอันดับสองรองจากหม้อแปลง ข้อเสียคือผิวขดลวดที่เปิดโล่งเช่นเดียวกันนั้นเป็นที่ดักจับฝุ่น: ในโรงรีดที่มีฝุ่นสะเก็ดและละอองน้ำมันหล่อลื่นที่มีส่วนผสมของแกรไฟต์อยู่ทุกหนทุกแห่ง ขดลวดหล่อเรซินที่ไม่ได้รับการห่อหุ้มด้วยตู้ IP54 พร้อมการระบายอากาศแบบกรอง จะสะสมชั้นวัสดุนำไฟฟ้าและเกิดการวาบไฟตามผิวภายในไม่กี่ปี และทั้งตู้ห่อหุ้มและตัวกรองก็ไม่ได้ฟรี

หม้อแปลงหลักเป็นอีกคำถามหนึ่ง ที่ 12.5 MVA หน่วยจุ่มน้ำมันมีราคาถูกกว่าหน่วยหล่อเรซินที่เทียบเท่ากัน 30–40% ความสามารถในการรับโหลดเกินระยะสั้นดีกว่ามาก และเหมาะที่จะติดตั้งภายนอกอาคารในบริเวณที่มีรั้วล้อมพร้อมกำแพงกันไฟ บ่อน้ำมัน และโครงรับสาย 33 kV เฉพาะเรื่องเสียงและระยะห่างด้านอัคคีภัยเท่านั้นที่สนับสนุนให้ใช้ชนิดแห้งที่พิกัดนี้ และในโรงรีดเหล็กเส้น ขีดจำกัดเสียงขณะไม่มีโหลดคือ 62–65 dB(A) ที่ระยะ 1 m ซึ่งอยู่ในระดับเสียงพื้นหลังของโรงรีดเอง

การออกแบบที่เลือกมีดังนี้: ชนิดแห้งหล่อเรซิน IP54 ระดับ K-13 สำหรับหน่วยปรับความถี่ 800 kVA จำนวนสิบเครื่องภายในห้องไดรฟ์; ชนิดแห้งหล่อเรซิน K-9 สำหรับหม้อแปลงคู่กลาง 3,200 kVA จำนวนสามคู่ในห้องเดียวกัน เนื่องจากการย้ายออกไปภายนอกจะต้องเดินสาย 690 V ทะลุผนังและเพิ่มความยาวเดินสายอีก 15 m; และชนิดจุ่มน้ำมัน ONAN/ONAF สำหรับหม้อแปลงหลัก 12.5 MVA จำนวนสองเครื่อง และหม้อแปลงเสริมและหม้อแปลงเตาหลอม 11/0.4 kV จำนวนสี่เครื่อง นี่คือแพ็กเกจแบบผสม และผู้ผลิตเพียงรายเดียวที่ผลิตได้ทั้งสองเทคโนโลยีมีคุณค่ามากกว่าส่วนต่างราคา 3% จากการแยกคำสั่งซื้อ — การเปรียบเทียบสองเทคโนโลยีในระดับระบบจำหน่ายอยู่ใน หม้อแปลงจุ่มน้ำมันกับชนิดแห้ง

จะรักษาหม้อแปลง 12.5 MVA ให้ทำงานได้ที่ 45 °C ท่ามกลางฝุ่นตะกรันและความชื้นมรสุมได้อย่างไร?

มีสี่ปัจจัยที่ตัดสินว่าหม้อแปลงนี้จะใช้งานได้ถึง 25 ปีหรือเสียหายที่ปีที่ 12 ได้แก่ ระยะเผื่อการระบายความร้อน การป้องกันการกัดกร่อน ระยะ creepage ของบูชชิ่ง และการตรวจสอบสภาพน้ำมัน ระยะเผื่อการระบายความร้อนเป็นสิ่งที่ประหยัดที่สุดและมักถูกตัดทอนบ่อยที่สุด ที่อุณหภูมิแวดล้อม 45 °C ชุดหม้อน้ำต้องระบายความสูญเสียเดียวกันสู่อากาศที่ร้อนกว่าฐานพิกัด 5 K ซึ่งหมายความว่าต้องมีพื้นที่หม้อน้ำมากกว่าการออกแบบมาตรฐานที่ 40 °C ราว 8–10% และหมายความว่าขั้นตอน ONAF ต้องเข้าถึงได้โดยไม่ต้องหยุดเดินเครื่อง: พัดลมสี่ตัวแบ่งเป็นสองกลุ่ม แต่ละกลุ่มสามารถรักษา 90% ของพิกัดแบบบังคับได้เมื่อพัดลมหนึ่งตัวเสีย และควบคุมพัดลมด้วยอุณหภูมิขดลวดแทนกระแสโหลด เนื่องจากขดลวดรับภาระฮาร์มอนิกและโหลดแบบวัฏจักรที่หม้อแปลงกระแสไม่ได้รับ พฤติกรรมทางความร้อนของหน่วย ONAN และ ONAF ภายใต้โหลดแบบวัฏจักรอธิบายไว้ใน วิธีการระบายความร้อนและการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ กฎการเดินเครื่องสำหรับโรงงานนี้คือไม่ควรต้องใช้ขั้นตอน ONAF ในวันปกติ และควรพิสูจน์ด้วยการทดสอบในวันที่ส่งมอบ

การกัดกร่อนเป็นรายการข้อกำหนด ไม่ใช่แค่สีทา ลานโรงงานห่างจากชายฝั่ง 5 km ได้รับการสะสมของคลอไรด์ และหม้อแปลงกำหนดตาม ISO 12944 C5-M: สีรองพื้นสูตรสังกะสีเข้มข้น สีกลางอีพอกซี สีทับหน้าพอลียูรีเทนรวมความหนา 240 µm หม้อน้ำชุบสังกะสีโดยเคลือบครีบหลังการเชื่อม สลักเกลียวสแตนเลส และท่อหายใจสแตนเลส ตู้ควบคุมเป็น IP55 พร้อมฮีตเตอร์ เนื่องจากโหมดความเสียหายในสภาพอากาศชื้นไม่ใช่การที่น้ำเข้าในช่วงฝนตก แต่เป็นการควบแน่นภายในตู้ปิดสนิทที่เย็นตัวลงในเวลากลางคืน บูชชิ่งเป็นชนิดคอมโพสิตแทนพอร์ซเลน: ที่ระดับมลภาวะ IEC 60815 ระดับ IV (หนักมาก ซึ่งเป็นสภาพของโรงงานที่มีฝุ่นและความชื้นมรสุม) ข้อกำหนด creepage คือ 31 mm/kV ดังนั้นบูชชิ่ง 36 kV ต้องมี creepage ประมาณ 1,100 mm — พอร์ซเลนที่ creepage ระดับนั้นยาวและเปราะ ส่วนซิลิโคนคอมโพสิตสั้นกว่า เบากว่า และไม่แตกกระจายเมื่อเครนทำเหล็กเส้นหล่นลงบนโครงตั้ง

สภาพน้ำมันคือจุดที่ชัยชนะหรือความพ่ายแพ้ของอายุ 25 ปีเกิดขึ้นจริง หม้อแปลงกำหนดให้มีรีเลย์บูคโฮลซ์แบบสวิตช์ลูกลอยคู่ ตัวชี้วัดอุณหภูมิขดลวดสองตัวพร้อมหน้าสัมผัสแจ้งเตือนและทริป อุปกรณ์ระบายแรงดันพร้อมหน้าสัมผัส และเกจวัดน้ำมันแบบแม่เหล็ก การส่งมอบรวมถึงการเก็บตัวอย่าง DGA หลังใช้งานที่โหลด 24 ชั่วโมง อีกครั้งที่หนึ่งปี จากนั้นปีละครั้ง เหตุผลคือหม้อแปลงนี้เดินเครื่องภายใต้โหลดแบบวัฏจักรที่มีการแกว่ง 3–4 MW ต่อวันบนอุณหภูมิแวดล้อม 45 °C ซึ่งเป็นภาระที่ก่อให้เกิดความผิดปกติทางความร้อนที่ข้อต่อแบบสลักเกลียวหรือหน้าสัมผัสของตัวเปลี่ยนแทปก่อนที่จะแสดงอาการภายนอกใดๆ สิ่งที่ต้องสังเกตในรูปแบบก๊าซอธิบายไว้ใน การตีความผล DGA กฎปฏิบัติคือเอทิลีนเพิ่มขึ้นโดยอะเซทิลีนคงที่หมายถึงจุดร้อน และอะเซทิลีนเพิ่มขึ้นหมายถึงต้องหยุดโรงงานและหาสาเหตุ

ควรคิดทุนค่าความสูญเสียใดในโรงงานที่เดินเครื่อง 7,200 ชั่วโมง?

การประเมินความสูญเสีย ไม่ใช่ราคา เป็นตัวกำหนดระดับความสูญเสีย และการคำนวณก็ตรงไปตรงมาเมื่อทราบจำนวนชั่วโมง ความสูญเสียขณะไม่มีโหลดเกิดขึ้น 8,760 ชม./ปี เนื่องจากหม้อแปลงยังคงได้รับพลังงานสำหรับเส้นทางสำรอง ส่วนความสูญเสียขณะมีโหลดเกิดขึ้นเทียบเท่าประมาณ 3,300 ชั่วโมงที่โหลดเต็ม เนื่องจากความต้องการเฉลี่ยของโรงงานที่ 7.3 MW เทียบกับกำลังความสามารถ 11.9 MVA ให้ค่า (7.3/11.9)² × 8,760 = 3,300 ชม. ที่ต้นทุนพลังงานอุตสาหกรรม USD 0.09/kWh — ซึ่งเป็นตัวเลขที่สมจริงสำหรับตลาดที่โรงรีดแห่งนี้ตั้งอยู่ — ชั่วโมงเหล่านั้นทำให้ความสูญเสียขณะไม่มีโหลดมีมูลค่า USD 788/kW และความสูญเสียขณะมีโหลดมีมูลค่า USD 268/kW นั่นเป็นการประเมินที่อ่อนกว่าที่การไฟฟ้าใช้มาก (ซึ่งปัจจัยการคิดทุนที่ USD 4,000–9,000/kW สำหรับความสูญเสียขณะไม่มีโหลดเป็นเรื่องปกติ) และนี่คือเหตุผลที่ผู้ซื้ออุตสาหกรรมไม่ควรลอกข้อกำหนดความสูญเสียของการไฟฟ้าโดยตรง

สองประเด็นเกี่ยวกับตารางนั้นมีค่ามากกว่าตัวเลข ประการแรก ความซ้ำซ้อนทำให้ค่าใช้จ่ายขณะไม่มีโหลดเป็นสองเท่า: เมนทั้งสองได้รับพลังงานตลอดเวลา ดังนั้นโรงงานจึงจ่ายค่าความสูญเสียขณะไม่มีโหลดสำหรับกำลังติดตั้ง 25 MVA เพื่อรองรับโหลด 11.3 MVA การตัดพลังงานเครื่องสำรองจะลดค่าใช้จ่ายลงครึ่งหนึ่ง แต่การถ่ายโอนบัสบาร์จากหม้อแปลงที่ไม่มีไฟจะใช้เวลา 2–3 วินาที ในขณะที่ไดรฟ์ของโรงรีดและพัดลมเตาหลอมจะทริป ดังนั้นโรงงานจึงคงให้ทั้งสองเครื่องได้รับพลังงานและจ่ายต่อไป นั่นคือสิ่งที่ทำให้ส่วนเพิ่มของ S13 พิสูจน์ได้ง่ายมากในที่นี้ — มันใช้กับทั้งสองเครื่อง ทุกชั่วโมงของปี ประการที่สอง คอลัมน์ความสูญเสียขณะมีโหลดคือที่ที่เงินอยู่จริง: การลดความสูญเสียขณะมีโหลดจาก 60 เหลือ 48 kW โดยการเพิ่มทองแดงมีมูลค่า USD 6,400 ต่อปีสำหรับสองเครื่อง ในขณะที่การประหยัดขณะไม่มีโหลดของ S13 มีมูลค่า USD 3,940 และทางเลือกทองแดงให้การประหยัดมากกว่าสองเท่าของจำนวนนั้น โดยมีระยะคืนทุนภายในหนึ่งเดือนของ S13 อคติปกติที่ให้ความสำคัญกับความสูญเสียขณะไม่มีโหลดมาจากแนวปฏิบัติของการไฟฟ้า ซึ่งหม้อแปลงทำงานใกล้โหลดเต็มเป็นเวลา 8,760 ชม. แต่โรงรีดแห่งนี้ไม่ได้เป็นเช่นนั้น การเปรียบเทียบระดับชั้นที่ระดับจำหน่ายอยู่ใน การเปรียบเทียบระดับความสูญเสีย และตรรกะเดียวกันนี้ใช้ได้: ที่ชั่วโมงการทำงานอุตสาหกรรม ความสูญเสียขณะมีโหลดสมควรได้รับความสนใจอย่างน้อยเท่ากับความสูญเสียขณะไม่มีโหลด

ชุดหม้อแปลงมีราคาเท่าไร และใช้เวลานานเท่าใด?

ชุดสำหรับโรงงานแห่งนี้ประกอบด้วยหม้อแปลงคอนเวอร์เตอร์สิบสามเครื่อง เมนสองเครื่อง และหน่วยเสริมสี่เครื่อง — รวม 19 เครื่อง กำลังติดตั้ง 51 MVA — และมีราคาอยู่ที่ USD 540,000–680,000 FOB จีน ขึ้นอยู่กับว่าหน่วยคอนเวอร์เตอร์เป็นแบบหล่อเรซินหรือไม่ และเมนใช้แกน S13 หรือไม่ นั่นคือ 0.3–0.6% ของต้นทุนทุน USD 120–180 ล้านของโรงรีด 500,000 ตัน/ปี ซึ่งเป็นข้อโต้แย้งว่าไม่ควรปรับให้เหมาะสมเกินไป: การประหยัด 5% สำหรับหม้อแปลงคือ USD 30,000 และปัญหาฮาร์มอนิกหรือแรงดันตกที่ขั้นตอนการทดสอบเดินเครื่องมีค่าใช้จ่ายหนึ่งเดือนของการผลิต

ข้อเท็จจริงด้านโลจิสติกส์สองประการส่งผลต่อกำหนดการมากกว่าเวลาการผลิต หม้อแปลงเมนขนาด 12.5 MVA มีน้ำหนัก 22–26 ตันต่อเครื่อง และขนส่งด้วยรถไฟลอยตัว 40 ฟุตหรือแบบขนส่งแยกชิ้น ซึ่งหมายความว่าไม่สามารถเป็นรายการสุดท้ายที่จัดส่งก่อนที่ฤดูฝนจะปิดถนนเข้าท่าเรือ และหม้อแปลงคอนเวอร์เตอร์ต้องมาถึงหลังจากตู้ควบคุมไดรฟ์ เนื่องจากอินเทอร์เฟซบัสบาร์ 690 V ถูกจับคู่กับเลย์เอาต์ของตู้ ดังนั้นโรงงานที่ซื้อทั้งสองรายการจากซัพพลายเออร์รายเดียวกันจะประหยัดเวลาในการจัดทำแบบอินเทอร์เฟซได้หนึ่งเดือน การทดสอบตามปกติตาม IEC 60076-1 พร้อมการทดสอบประเภทการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิเพิ่มเวลา 2–3 สัปดาห์ และการทดสอบการยอมรับที่โรงงานโดยมีพยาน — ซึ่งแพ็กเกจนี้ควรมี เนื่องจากหม้อแปลงเมนเป็นจุดล้มเหลวเพียงจุดเดียวของโรงงาน — เพิ่มเวลาของวิศวกรฝ่ายผู้ซื้อหนึ่งสัปดาห์ ไม่ใช่ของโรงงาน การทดสอบการทดสอบระบบสำหรับทั้งชุด รวมถึงอัตราส่วน กลุ่มเวกเตอร์ ความต้านทานฉนวน SFRA และการฉีดรีเลย์ป้องกัน อยู่ใน การทดสอบการทดสอบระบบ และการทำงานขนานของหม้อแปลงเมนทั้งสองเครื่อง หากโรงงานเคยเดินเครื่องแบบเชื่อมต่อกัน จะถูกจำกัดด้วยค่าความคลาดเคลื่อนอิมพีแดนซ์ 8% ใน การทำงานขนาน

ข้อกำหนดการจัดซื้อควรระบุอะไรบ้าง?

ข้อกำหนดสำหรับแพ็กเกจนี้เขียนได้ในสิบสี่บรรทัด และเจ็ดบรรทัดเป็นเรื่องเกี่ยวกับสภาพภูมิอากาศ ฮาร์มอนิก และการเปลี่ยนแปลงโหลดของโรงงาน มากกว่าพิกัดของหม้อแปลง สิ่งใดที่ซัพพลายเออร์สามารถอ่านได้จากแคตตาล็อกมาตรฐานไม่จำเป็นต้องเขียน สิ่งที่ต้องเขียนคือขอบเขตการใช้งาน

• พิกัดที่อุณหภูมิแวดล้อม 45 °C โดยระบุการลดพิกัดอย่างชัดเจน: 12.5 MVA ONAN และ 16 MVA ONAF ที่ 40 °C และความสามารถที่รับประกันได้ที่ 45 °C ระบุไว้ในข้อเสนอ
• การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิน้ำมันด้านบน 55 K และค่าเฉลี่ยขดลวด 60 K ที่พิกัด ONAF แทนค่ามาตรฐาน 60/65 K เพื่อให้จุดร้อนยังคงอยู่ภายใน 98 °C ที่อุณหภูมิแวดล้อม 45 °C
• อิมพีแดนซ์ 8% พร้อมค่าความคลาดเคลื่อน ±7.5% ของค่าที่รับประกัน ซึ่งเป็นค่าความคลาดเคลื่อนตาม IEC 60076-1 และเป็นเหตุผลที่เครื่องสองเครื่องจากซัพพลายเออร์ต่างรายกันไม่สามารถต่อขนานได้โดยไม่คำนวณกระแสหมุนเวียน
• OLTC ±8 × 1.25% บนขดลวด 33 kV ชนิดสุญญากาศ พร้อมระบุจำนวนการทำงานต่อปี (โรงงานนี้ 1,500–2,500 ครั้ง) เพื่อให้เลือกแทปเชนเจอร์จากอายุการใช้งานเชิงกล ไม่ใช่จากราคา
• ภาระฮาร์มอนิกสำหรับเครื่องคอนเวอร์เตอร์: K-13 สำหรับเครื่อง 800 kVA และ K-9 สำหรับคู่ 3,200 kVA พร้อมสเปกตรัมฮาร์มอนิกที่สมมติและโปรไฟล์โหลดที่พิมพ์บน datasheet
• ระดับฉนวน LI 170 kV / AC 70 kV สำหรับขดลวด 33 kV (Um 36 kV) และ ระยะ creeping 31 mm/kV บนบูชชิ่งคอมโพสิตตามระดับมลภาวะ IV ของ IEC 60815
• ระดับการกัดกร่อน C5-M ตาม ISO 12944 ฟิล์มแห้งรวม 240 µm หม้อน้ำชุบสังกะสี ตัวยึดสแตนเลส ตู้ควบคุม IP55 พร้อมฮีตเตอร์ป้องกันการควบแน่น
• รับประกันค่าสูญเสียพร้อมข้อกำหนดค่าปรับที่ USD 788/kW สำหรับการสูญเสียไม่มีโหลด และ USD 268/kW สำหรับการสูญเสียโหลด — ตัวเลขเดียวกับที่ผู้ซื้อใช้ภายใน เพื่อให้ซัพพลายเออร์ไม่สามารถชนะการประมูลด้วยการแลกค่าสูญเสียกับราคา
• ระดับความดันเสียง 65 dB(A) ที่ 1 m สำหรับหม้อแปลงเมน วัดตาม IEC 60076-10 พร้อมระบุตำแหน่งการวัด
• การทดสอบ: ตามปกติตาม IEC 60076-1 การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิตาม IEC 60076-2 การทดสอบอิมพัลส์ฟ้าผ่า และ FAT โดยมีพยานพร้อมวิศวกรของผู้ซื้อเข้าร่วมสำหรับหม้อแปลงเมน
• การตรวจวัด: WTI สองตัวพร้อมสัญญาณเตือนและการทริป บุคโฮลซ์แบบลูกลอยคู่ วาล์วระบายแรงดันพร้อมคอนแทกต์ เกจวัดน้ำมันแบบแม่เหล็ก และจุดเก็บตัวอย่าง DGA ที่ช่างเทคนิคเข้าถึงได้โดยไม่ต้องใช้บันได
• เอกสาร: แบบเพื่ออนุมัติภายใน 3 สัปดาห์หลังสั่งซื้อ รายงานการทดสอบ คู่มือ O&M ภาษาอังกฤษและภาษาท้องถิ่น รายการอะไหล่พร้อมคำแนะนำสำหรับ 2 ปีและ 10 ปี
• การรับประกัน 24 เดือนนับจากการทดสอบระบบ หรือ 30 เดือนนับจากการส่งมอบ พร้อมค่าชดเชยความเสียหายสำหรับการส่งมอบล่าช้าและสำหรับการรับประกันค่าสูญเสียที่คลาดเคลื่อนเกิน 5%
• การบรรจุและขนส่ง: เหมาะสมสำหรับการขนส่งทางทะเล ระบุการตัดสินใจว่าจะเติมไนโตรเจนหรือเติมน้ำมัน ติดตั้งตัวบ่งชี้การกระแทกและการเอียง และแบบการขนส่งที่แสดงจุดศูนย์ถ่วงและจุดยก เนื่องจากหม้อแปลง 30 ตันที่ตกที่ท่าเรือหมายถึงความล่าช้า 16 สัปดาห์

อะไรที่จริง ๆ แล้วล้มเหลวในหม้อแปลงโรงรีดเหล็กเส้น?

ภายใต้ภาระการใช้งานนี้ ความล้มเหลวที่ทำให้สูญเสียการผลิตไม่ใช่การพังทลายของฉนวนขดลวดในความหมายดั้งเดิม แต่เป็นห้าสิ่งที่ปรากฏขึ้นตามลำดับที่เฉพาะเจาะจง ประการแรกคือตัวเปลี่ยนแทปแบบมีโหลด (OLTC) เนื่องจากความต้องการของโรงรีดผันผวน 3–4 MW ภายในหนึ่งนาที และแรงดันไฟฟ้าต้นน้ำจะเปลี่ยนแปลงตาม ดังนั้น OLTC ที่ตั้งเป็นโหมดอัตโนมัติจะทำงาน 1,500–2,500 ครั้งต่อปี เพื่อไล่ตามแรงดันไฟฟ้าที่ไดรฟ์ไม่ต้องการ — วิธีแก้คือควบคุมที่ไดรฟ์และตั้ง OLTC เป็นโหมดแมนนวล ใช้ตามฤดูกาล ประการที่สองคือจุดร้อนของขดลวดแรงดันต่ำบนหม้อแปลงคอนเวอร์เตอร์ที่ซื้อมาด้วยค่า K-rating ต่ำกว่าสเปกตรัมจริง ซึ่งอายุของฉนวนจะเพิ่มเป็นสองเท่าทุกๆ 6 K ที่สูงกว่าจุดร้อนออกแบบ และเครื่องจะเสียที่อายุ 10–12 ปีแทนที่จะเป็น 25 ปี ประการที่สามคือการรั่วซึมของปะเก็นและรอยเชื่อมหลังจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิรายวันเป็นเวลา 8–10 ปีในสภาพอากาศร้อน ซึ่งเป็นรายการบำรุงรักษาหากมีการตรวจสอบน้ำมัน และเป็นการเสียหายหากไม่ตรวจสอบ ประการที่สี่คือความล้มเหลวของมอเตอร์พัดลมระบายความร้อน ซึ่งมองไม่เห็นจนกว่าจะต้องใช้ขั้นตอน ONAF ในบ่ายวันที่ต้องการ — สัญญาณเตือนต้องต่อสายไปยังห้องควบคุม ไม่ใช่ไปยังหลอดไฟในพื้นที่ ประการที่ห้าคือการวาบไฟตามผิวของบูชชิ่งจากมลภาวะในช่วงเริ่มต้นของมรสุม เมื่อฝุ่นที่สะสมมาหกเดือนกลายเป็นตัวนำไฟฟ้าในคืนเดียว บูชชิ่งคอมโพสิตที่เคลือบ RTV และการล้างตามกำหนดก่อนฝนตกคือมาตรการบรรเทาทั้งหมด

ไม่มีข้อใดเป็นการออกแบบที่ผิดพลาด และทั้งหมดเป็นการตัดสินใจด้านสเปกและการปฏิบัติงานที่ทำก่อนสั่งซื้อหม้อแปลง นั่นคือเหตุผลที่บทความนี้ใช้ความยาวกับตารางโหลด การปรับแก้ตามอุณหภูมิสิ่งแวดล้อม อิมพีแดนซ์ และสเปกตรัมฮาร์มอนิก แทนที่จะเป็นโครงสร้างแกนและขดลวด ที่กำลังผลิต 500,000 ตัน/ปี หม้อแปลงไม่ใช่ส่วนที่ยากของการออกแบบระบบไฟฟ้า แต่เป็นส่วนที่ไม่สามารถแก้ไขได้หลังจากสร้างโรงรีดเสร็จแล้ว ครึ่งต้นน้ำของโรงงานนี้ — โรงหลอมที่ป้อน billet ให้ — มีตรรกะการกำหนดขนาดของตัวเอง ซึ่งอธิบายไว้ใน การกำหนดขนาดหม้อแปลงเตาอาร์กไฟฟ้า และโรงรีดที่เดินระบบทั้งสองจะพบว่าเตาอุ่นซ้ำและขบวนรีดรวมกันเป็นภาระที่เบากว่ามากเมื่อเทียบกับเตาอาร์กที่อยู่ต้นน้ำ

Sources / 资料来源

Source: IEC 60076-1 — Power transformers: General (rating, tolerances, routine tests).
Source: IEC 60076-2 — Power transformers: Temperature rise for liquid-immersed transformers (ambient reference 40 °C maximum, 30 °C monthly, 20 °C annual).
Source: IEC 60076-7 — Power transformers: Loading guide for mineral-oil-immersed power transformers (hot-spot limits, cyclic loading).
Source: IEC 60076-10 — Power transformers: Determination of sound levels.
Source: IEC 60076-11 — Power transformers: Dry-type transformers.
Source: IEC 60909 — Short-circuit currents in three-phase AC systems.
Source: IEC 61378-1 — Converter transformers for industrial applications.
Source: IEC 60815 — Selection and dimensioning of high-voltage insulators intended for use in polluted conditions.
Source: ISO 12944 — Corrosion protection of steel structures by protective paint systems (C5-M category).
Source: IEEE 519 — Recommended practice and requirements for harmonic control in electric power systems (Table 2, 1 kV < V ≤ 69 kV).
Source: IEEE C57.110 — Recommended practice for establishing transformer capability when supplying nonsinusoidal load currents (K-factor basis).
Source: GB/T 6451 — Technical parameters and requirements for three-phase oil-immersed power transformers.
Source: World Steel Association, World Steel in Figures — global crude steel production of about 1.9 billion tonnes, of which long products for construction are the largest single share.
Source: QDTB Engineering Team — oil-immersed and cast-resin transformer supply to rebar, wire-rod and section mills in Nigeria, Kenya, Indonesia, Vietnam, Egypt and Saudi Arabia, 2014–2025 (specific consumption, peak-to-average ratios, impedance practice, harmonic spectra, K-factor selection, price bands and lead times quoted here are industry experience values, not published standards).