หม้อแปลงสำหรับโรงเยื่อและกระดาษ: วิธีกำหนดขนาดระบบจำหน่ายแรงดันปานกลางสำหรับสายการผลิตเครื่องจักรกระดาษ เหตุใดฮาร์มอนิกจาก VFD และการสตาร์ทเครื่อง Refiner จึงเป็นตัวกำหนดสเปก และเมื่อใดที่หม้อแปลงชนิดแห้งเหนือกว่าชนิดน้ำมัน

คำตอบก่อน: หม้อแปลงสำหรับโรงงานเยื่อและกระดาษกำหนดขนาดจากรายการโหลดแยกตามพื้นที่และจากข้อกำหนดการทนต่อแรงดันตก (ride-through) ของเครื่องจักรกระดาษ ไม่ใช่จากเกณฑ์ kWh ต่อตัน สิ่งที่กำหนดพิกัดจริง ๆ คือสามปัจจัยที่ไม่เกี่ยวข้องกับความต้องการใช้ไฟฟ้าเฉลี่ยเลย ได้แก่ กระแสฮาร์มอนิกที่ไดรฟ์แบบแบ่งส่วนของเครื่องจักรกระดาษป้อนกลับเข้าสู่บัส 690 V กระแสเริ่มเดินของมอเตอร์เครื่องตีเยื่อ (refiner) ขนาดใหญ่ที่สุดในโรงเยื่อ และข้อเท็จจริงที่ว่าแรงดันตก 150 ms ทำให้โรงงานต้องเสียกระดาษขาดหนึ่งม้วน ในขณะที่แรงดันตก 300 ms ทำให้ต้องเริ่มระบบใหม่ทั้งหมด ดังนั้นข้อกำหนดทางเทคนิคที่ได้มาตรฐานจึงเริ่มจากรายการโหลดแยกตามพื้นที่ของโรงงาน นำค่าความต้องการใช้ไฟฟ้าและค่าความหลากหลาย (diversity) มาใช้แยกตามพื้นที่ ลดพิกัดหม้อแปลงตามสเปกตรัมฮาร์มอนิกที่วัดได้ ตรวจสอบแรงดันตกขณะสตาร์ทมอเตอร์ขนาดใหญ่ที่สุด และจากนั้นจึงกำหนดค่าอิมพีแดนซ์ที่ทำให้สวิตช์เกียร์ 690 V และ 11 kV อยู่ในพิกัดกระแสลัดวงจรที่รับได้

ประเด็นสำคัญ

• เครื่องจักรกระดาษสมัยใหม่เป็นระบบไดรฟ์ก่อนที่จะเป็นโหลด: ไดรฟ์แบบแบ่งส่วน 80–150 ตัวบนบัส 690 V หนึ่งบัส ส่วนใหญ่เป็นแบบรีเจนเนอเรทีฟ และส่วนใหญ่มีไดโอดหรือแอคทีฟฟรอนต์เอนด์ที่กำหนดภาระฮาร์มอนิกของหม้อแปลง
• กำหนดขนาดหม้อแปลงของเครื่องจักรกระดาษจากรายการโหลดแยกตามพื้นที่ด้วยค่าความต้องการใช้ไฟฟ้า 0.5–0.75 จากนั้นลดพิกัดตามฮาร์มอนิกด้วย IEEE C57.110 — บัส 690 V ที่มีฟรอนต์เอนด์แบบ 6-pulse สูญเสียความสามารถของหม้อแปลง 13–20% ก่อนที่จะบวกเผื่อส่วนเพิ่มใด ๆ
• มอเตอร์เดี่ยวขนาดใหญ่ที่สุดในโรงเยื่อ — เครื่องตีเยื่อ TMP ขนาด 10–30 MW — เป็นตัวกำหนดความแข็งแรงขั้นต่ำของบัส เครื่องตีเยื่อ 12 MW ที่สตาร์ทแบบต่อตรง (direct-on-line) บนหม้อแปลง 40 MVA, 8% ดึงบัส 11 kV ลง 12.5% แต่บนหม้อแปลง 25 MVA จะดึงลง 18.7% และทำให้ไดรฟ์ทุกตัวบนบอร์ดเดียวกันทริป
• หม้อแปลงแห้งแบบหล่อเรซินเหมาะสำหรับติดตั้งภายในโรงเครื่องจักร พื้นที่เตรียมเยื่อ และโรงฟอกขาว ส่วนหม้อแปลงชนิดน้ำมันเหมาะสำหรับติดตั้งภายนอกที่ระดับ 33 kV และที่ขั้นเพิ่มแรงดันของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า การตัดสินใจขึ้นอยู่กับภาระไฟและความกัดกร่อน ไม่ใช่ราคา
• สำหรับโรงงานที่เดินเครื่อง 8,000 ชั่วโมงต่อปี การสูญเสียขณะไม่มีโหลด 1 kW มีมูลค่าต้นทุน capitalized ประมาณ 7,300 USD ตลอด 20 ปีที่ 0.08 USD/kWh — มากกว่าส่วนต่างราคาระหว่างระดับประสิทธิภาพบนเครื่องขนาด 4 MVA

ทำไมโรงงานกระดาษจึงเป็นปัญหาไฟฟ้าก่อนที่จะเป็นปัญหาหม้อแปลง?

โรงงานกระดาษแบบครบวงจรไม่ใช่โหลดเดียวที่มีค่าตัวประกอบโหลดเดียว แต่เป็นพื้นที่กระบวนการแปดหรือเก้าแห่งที่มีพฤติกรรมทางไฟฟ้าแตกต่างกันโดยสิ้นเชิง เรียงรายตลอดระยะ 1–2 km ของพื้นที่ และเชื่อมต่อกับจุดเชื่อมต่อเดียวที่ 132 kV หรือ 110 kV ลานไม้สตาร์ทและหยุดสายพานลำเลียงตลอดทั้งวัน หม้อต้มเยื่อ (digester) เดินปั๊มแบบต่อเนื่องที่โหลดคงที่ 90% โรงฟอกขาวมีไดรฟ์ขนาดเล็กหลายสิบตัวในบรรยากาศคลอรีนไดออกไซด์ เครื่องตีเยื่อในพื้นที่เตรียมเยื่อใช้กำลัง 20–40 MW และสตาร์ทประมาณวันละสองครั้ง เครื่องจักรกระดาษเดินเครื่อง 24 ชั่วโมงด้วยความพร้อมใช้งาน 95% โดยมีโปรไฟล์โหลดที่แบนราบจนค่าความต้องการใช้ไฟฟ้าดูเหมือนค่าคงที่ หม้อต้มกู้คืน (recovery boiler) และเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากังหันทำให้โรงงานกลายเป็นผู้ผลิตไฟฟ้าในช่วงหนึ่งของปี

แต่ละพื้นที่เหล่านี้มีหม้อแปลงของตัวเอง มีระดับกระแสลัดวงจรของตัวเอง และมีเหตุผลของตัวเองที่จะเกิดความขัดข้อง นั่นคือเหตุผลที่หน่วยที่มีประโยชน์ในการกำหนดข้อกำหนดของโรงงานคือสถานีย่อยประจำพื้นที่ ไม่ใช่ยอดรวมทั้งโรงงาน ตัวเลข kVA ทั้งโรงงานไม่ได้บอกอะไรเลยว่าบัส 690 V จะทนต่อการเปลี่ยนแปลงโหลดของใบมีดเคลือบ (coater blade) ได้หรือไม่ หรือบอร์ด 11 kV จะรักษาระดับได้หรือไม่เมื่อเครื่องตีเยื่อสตาร์ท

ผลที่ตามมาจากตารางนี้มีสองประการ ประการแรก กำลังการผลิตรวมของหม้อแปลงในโรงงานมักเป็น 1.4–1.8 เท่าของความต้องการใช้สูงสุด เนื่องจากแต่ละพื้นที่ไม่ได้มีโหลดสูงสุดพร้อมกัน และเนื่องจากทุกพื้นที่จำเป็นต้องมีเส้นทางการหยุดซ่อมบำรุงที่ไม่ทำให้เครื่องจักรหยุดทำงาน ประการที่สอง กลุ่มหม้อแปลงมีความหลากหลาย โรงงานขนาด 700 ตัน/วัน จะมีหม้อแปลงที่สูงกว่า 1 MVA จำนวน 25–40 ลูก และตัวที่ทำให้เกิดการหยุดทำงานแทบไม่เคยเป็นตัวที่ใหญ่ที่สุด

สายการผลิตเครื่องจักรกระดาษขนาด 700 ตัน/วัน มีโหลดต่อพ่วงจริงเท่าใด?

ยกตัวอย่างเครื่องจักรกระดาษคุณภาพดีชนิดเคลือบที่มีความกว้างตัด 8.4 ม. ความเร็วออกแบบ 1,500 ม./นาที และกำลังผลิต 700 ตัน/วัน ซึ่งเท่ากับ 29.2 ตัน/ชม. ตัวเครื่องจักรเอง — ไม่ใช่โรงผลิตเยื่อที่อยู่เบื้องหลัง — มีโหลดต่อพ่วงประมาณ 17 MW รายการโหลดด้านล่างเป็นรายการประเภทที่ควรแนบไปกับคำขอสอบถามหม้อแปลง หากผู้จัดจำหน่ายเสนอราคาหม้อแปลงสำหรับเครื่องจักรกระดาษโดยไม่มีรายการนี้ ตัวเลขนั้นก็เป็นเพียงการคาดเดา

ที่ตัวประกอบกำลังดิสเพลสเมนต์ 0.96 ความต้องการโหลดอยู่ที่ 10.9 MVA นี่คือตัวเลขที่คนส่วนใหญ่หยุดอยู่แค่นั้น และมันเป็นตัวเลขที่ผิด หม้อแปลงที่จ่ายให้บัสนี้เห็นกระแสที่บิดเบี้ยว ไม่ใช่กระแสไซน์ซอยด์ ดังนั้นความสามารถใช้งานได้จริงจึงต่ำกว่าค่าที่ระบุบนเนมเพลต — การคำนวณในหัวข้อฮาร์มอนิกด้านล่างปรับ 10.9 MVA ขึ้นเป็น 12.8 MVA จากนั้นหน่วยขนาด 4 MVA จำนวนสี่เครื่องจะทำงานที่โหลด 80% ต่อเครื่อง ซึ่งเป็นระดับโหลดที่หม้อแปลงสำหรับเครื่องจักรกระดาษควรถูกออกแบบมาให้รับ: สูงพอที่จะคุ้มค่ากับสินทรัพย์ ต่ำพอที่จะรองรับการอัปเกรดส่วนใดส่วนหนึ่งหรือการติดตั้งไดรฟ์ใหม่โดยไม่ต้องซื้อหม้อแปลงใหม่ การที่ 80% จะเป็นโหลดต่อเนื่องที่ปลอดภัยสำหรับการออกแบบเฉพาะหรือไม่นั้น ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิจุดร้อนสูงสุดและรอบโหลดรายวัน ซึ่งเป็นหัวข้อของคู่มือตัวประกอบโหลดและการโอเวอร์โหลด

หมายเหตุเรื่องหน่วย: บัสของเครื่องจักรกระดาษมักกำหนดที่ 690 V ไม่ใช่ 400 V ที่ 690 V หม้อแปลงขนาด 4 MVA จ่ายกระแสได้ 3,347 A ซึ่งอยู่ในช่วงของสวิตช์เกียร์ 690 V มาตรฐาน ที่ 400 V ขนาด 4 MVA เดียวกันจะต้องใช้กระแส 5,774 A ซึ่งบังคับให้ต้องเดินสายเคเบิลขนาน ใช้สวิตช์เกียร์ขนาน และเกิดกระแสฟอลต์ที่ใหญ่ขึ้นมากที่ MCC ทางเลือกเดียวนี้ — 690 V เทียบกับ 400 V — คือการตัดสินใจเรื่องแรงดันที่มีผลกระทบมากที่สุดในเครื่องจักรกระดาษ และมักถูกกำหนดโดยผู้จำหน่ายไดรฟ์ก่อนที่จะมีการพูดถึงหม้อแปลง

โรงงานกระดาษควรใช้สถาปัตยกรรมแรงดันแบบใด?

โรงงานส่วนใหญ่ลงเอยที่สี่ระดับ โดยตัวเลขที่แน่นอนถูกกำหนดโดยการไฟฟ้าท้องถิ่นมากกว่าความชอบ ในยุโรปและเอเชียส่วนใหญ่ ลำดับคือ 132 หรือ 110 kV เข้า, 33 หรือ 35 kV ทั่วทั้งโรงงาน, 11 หรือ 10 kV ไปยังมอเตอร์ขนาดใหญ่และสถานีย่อยประจำพื้นที่, 690 V ไปยังระบบไดรฟ์ และ 400 V ไปยังระบบแสงสว่างและกำลังไฟขนาดเล็ก ในอเมริกาเหนือสถาปัตยกรรมเดียวกันจะปรากฏเป็น 138/115 kV, 34.5/13.8 kV, 4.16 kV และ 480 V

ระดับแรงดันไม่ใช่ทางเลือกเสรี: วงแหวน 33 kV มีอยู่เพราะโรงงานมีความยาวทางกายภาพมาก และสายเคเบิล 11 kV ไปยังปลายอีกด้านของพื้นที่จะไม่คุ้มค่าที่ 20 MW ระดับ 11 kV มีอยู่เพราะมอเตอร์ขนาด 8–30 MW ไม่ได้ถูกสร้างที่ 690 V ระดับ 690 V มีอยู่เพราะพิกัดกำลังของไดรฟ์ลดลงเหนือประมาณ 2 MW และเพราะเครื่องจักรกระดาษต้องการไดรฟ์ขนาดเล็กหลายร้อยตัวบนบัสเดียวกัน แต่ละระดับมีหม้อแปลงคั่นระหว่างระดับนั้นกับระดับถัดไป และหม้อแปลงแต่ละตัวมีหน้าที่ต่างกัน: หน่วย 132/33 kV รองรับทั้งโรงงาน หน่วย 33/11 kV รองรับกระแสสตาร์ท หน่วย 33/0.69 kV รองรับฮาร์มอนิก เหตุผลเดียวกันนี้ เมื่อนำไปใช้กับตัวเลือก 6, 10, 11, 20 และ 33 kV ทีละตัว ได้อธิบายไว้ในคู่มือการเลือกชั้นแรงดัน

ทำไมบัสไดรฟ์ 690 V จึงเป็นศูนย์กลางที่แท้จริงของเครื่องจักรกระดาษสมัยใหม่?

เครื่องจักรกระดาษคือแผ่นเว็บต่อเนื่องที่วิ่งด้วยความเร็ว 1,500–2,000 m/min ผ่านลำดับของนิป: หัวจ่ายเยื่อ, ตะแกรงลวด, เพรส, ลูก dryer, เพรสอัดแป้ง, คาเลนเดอร์, ลูกม้วน เว็บไม่สามารถทนต่อความเร็วที่ไม่สอดคล้องกันระหว่างส่วนต่างๆ ได้ ดังนั้นทุกส่วนจึงขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ของตัวเองภายใต้การควบคุมแรงดึงหรือความเร็วแบบวงปิด เครื่องจักรสมัยใหม่มีส่วนเช่นนี้ 80–150 ส่วน ตั้งแต่ 5 kW สำหรับลูกกลิ้งส่งกลับของตะแกรงลวด ไปจนถึง 400–600 kW สำหรับลูก drum ม้วน

สถาปัตยกรรมนั้นสร้างโหลดที่มีคุณสมบัติที่หม้อแปลงจำหน่ายแบบทั่วไปไม่ได้ถูกออกแบบมารองรับ: ตัวประกอบกำลังดิสเพลสเมนต์ใกล้หนึ่ง, ปริมาณฮาร์มอนิกสูงจากส่วนหน้าของวงจรเรียงกระแส และ — ที่แท่นคลายม้วน, เครื่องม้วน และคาเลนเดอร์ — การไหลของกำลังย้อนกลับอย่างต่อเนื่องเมื่อไดรฟ์ลดความเร็วหรือรักษาแรงดึง ดังนั้นหม้อแปลงบนบัสนั้นจึงไม่ใช่อุปกรณ์ kVA แบบพาสซีฟ มันเป็นส่วนหนึ่งของระบบไดรฟ์ และอิมพีแดนซ์ ความสามารถด้านฮาร์มอนิก และค่าคงที่เวลาทางความร้อนของมันล้วนปรากฏออกมาในพฤติกรรมของเครื่องจักร

บัส DC ร่วมคือสิ่งที่เปลี่ยนการคำนวณ เมื่อ 40 ส่วนใช้บัส DC ร่วมกัน พลังงานที่ปล่อยออกมาจากส่วนอบแห้งที่กำลังชะลอความเร็วจะถูกส่งไปเลี้ยงส่วนที่กำลังเร่งความเร็ว และมีเพียงส่วนต่างสุทธิเท่านั้นที่ส่งกลับไปยังฝั่ง AC ซึ่งช่วยลดจำนวนตัวต้านทานเบรก ลดการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิแบบวัฏจักรของหม้อแปลง และทำให้หน่วยจ่ายไฟ AFE — โดยทั่วไป 2–4 MW — เป็นวงจรเรียงกระแสเดียวที่หม้อแปลงมองเห็นจริง ปัญหาฮาร์มอนิกไม่ได้หายไป แต่กลับรวมศูนย์: แทนที่จะมีวงจรเรียงกระแส 6-pulse กระจายอยู่ 100 ตัว คุณจะมีหน่วย AFE ขนาดใหญ่เพียงสองหรือสามหน่วย และหม้อแปลงจะถูกกำหนดขนาดตามหน่วยเหล่านั้น

คุณกำหนดขนาดหม้อแปลงที่อยู่หลังบัสไดรฟ์เครื่องกระดาษ 690 V อย่างไร?

การคำนวณมีสี่ขั้นตอน และแต่ละขั้นตอนสามารถเปลี่ยนคำตอบได้ โดยใช้รายการโหลดด้านบน:

• ขั้นตอนที่ 1 — kVA ความต้องการ: 10,475 kW ÷ 0.96 = 10.9 MVA ซึ่งสมมติว่าไดรฟ์ปรับค่าตัวประกอบกำลังการกระจัดให้ใกล้หนึ่ง ซึ่งไดรฟ์ AFE ทำได้
• ขั้นตอนที่ 2 — การลดพิกัดเนื่องจากฮาร์มอนิก: หากบัสมีส่วนหน้า 6-pulse ที่ THDi 35% การลดพิกัดตาม IEEE C57.110 ที่ K-factor 4.7 จะอนุญาตให้ใช้ 85% ของพิกัดป้ายชื่อ ดังนั้นพิกัดป้ายชื่อที่ต้องการคือ 10.9 ÷ 0.85 = 12.8 MVA หากใช้ไดรฟ์ AFE ที่ THDi 4% การลดพิกัดจะน้อยมากจนไม่ส่งผล และข้อกำหนดยังคงอยู่ที่ 11.0 MVA
• ขั้นตอนที่ 3 — พิกัดมาตรฐานและการแบ่ง: 12.8 MVA ปัดเป็น 4 × 4 MVA บนบัสสองส่วน คือส่วนเปียกและส่วนแห้ง โดยมีบัสไทที่ปกติเปิดอยู่ การใช้สี่หน่วยแทนสองหน่วยหมายความว่าหม้อแปลงหนึ่งตัวเสียจะทำให้เครื่องครึ่งหนึ่งหยุด ไม่ใช่ทั้งเครื่อง
• ขั้นตอนที่ 4 — การตรวจสอบ: การควบคุมแรงดันที่ขั้วไดรฟ์ต้องอยู่ภายใน ±10% ของ 690 V ในสภาวะคงตัว และสูงกว่าค่าแรงดันต่ำเกินที่ไดรฟ์จะทริปในระหว่างการเร่งความเร็วของส่วนต่างๆ กระแสลัดวงจรที่ขั้ว 690 V ต้องอยู่ภายในพิกัดของสวิตช์เกียร์

ขั้นตอนที่ 3 คือจุดที่เครื่องกระดาษแตกต่างจากการจำหน่ายไฟฟ้าทั่วไป หม้อแปลง 4 MVA, 690 V ที่มีอิมพีแดนซ์ 8% มีความสามารถในการลัดวงจรที่ขั้ว 50 MVA ซึ่งเท่ากับ 41.8 kA — อยู่ในพิกัดสวิตช์เกียร์ 50 kA แต่ไม่อยู่ในพิกัด 40 kA การลดอิมพีแดนซ์ลงเหลือ 6% จะเพิ่มค่านี้เป็น 55.8 kA และบังคับให้ใช้สวิตช์เกียร์ 65 kA ในทางกลับกัน การเพิ่มเป็น 10% จะลดกระแสฟอลต์ลงเหลือ 33.4 kA แต่เพิ่มแรงดันตกที่ขั้วไดรฟ์ 1.5–2% ที่โหลดเต็ม และทำให้ AFE ทำงานหนักขึ้นเพื่อรักษาบัส DC บนบัส 690 V ช่วง 6–8% คือช่วงที่เป็นไปได้ในทางปฏิบัติ และ 8% คือค่ามาตรฐานที่ปลอดภัย หากคุณต้องการกระแสฟอลต์ที่ MCC แทนที่จะเป็นที่ขั้วหม้อแปลง วิธีการสามขั้นตอนในการคำนวณกระแสลัดวงจรจะรวมพจน์การมีส่วนร่วมของสายเคเบิลและมอเตอร์ไว้ด้วย

ค่าแรงดันตกเป็นค่าการควบคุมของหม้อแปลงเองที่กระแสพิกัด คำนวณจากอิมพีแดนซ์และอัตราส่วน X/R โดยไม่รวมแรงดันตกของสายเคเบิลและอิมพีแดนซ์ต้นทาง บนบัส 690 V จริง แรงดันตกของสายเคเบิลจากหม้อแปลงถึง MCC อาจเพิ่มอีก 1.5–2.5% ในระยะเดินสายยาว ซึ่งเป็นเหตุผลที่มักวางหม้อแปลงไว้ภายใน 50 m จากแนวไดรฟ์

ทำไมฮาร์มอนิกจาก VFD จึงทำให้สูญเสียความจุหม้อแปลงมากกว่าที่รายการโหลดบ่งชี้?

หม้อแปลงพิกัด 4 MVA ที่ 50 Hz พร้อมโหลดไซน์ซอยด์จะถูกกำหนดพิกัดที่ 4 MVA ที่ 50 Hz พร้อมโหลดไซน์ซอยด์ หากติดตั้งวงจรเรียงกระแส 6 พัลส์ที่ด้านทุติยภูมิ กำลังไฟฟ้าปรากฏ 4 MVA เดียวกันนั้นจะมีกระแสฮาร์มอนิกอยู่ 35% และฮาร์มอนิกเหล่านั้นส่งผลสองประการที่ความถี่มูลฐานไม่ได้ส่งผล ประการแรกคือเพิ่มกระแส RMS สำหรับกำลังไฟฟ้าจริงเดียวกัน และประการที่สองคือกระจุกตัวในขดลวดผ่านปรากฏการณ์ผิวและปรากฏการณ์ใกล้เคียง ทำให้กำลังสูญเสียจากกระแสไหลวนเพิ่มขึ้นประมาณตามกำลังสองของลำดับฮาร์มอนิก มาตรฐาน IEEE C57.110 มีอยู่ precisely เพราะผลกระทบประการที่สองไม่ถูกcapturedโดยประการแรก กลไกและห้าวิธีในการลดกระแสฮาร์มอนิกที่ต้นทางแทนที่จะลดที่หม้อแปลงนั้นอธิบายไว้ใน คู่มือฮาร์มอนิกของหม้อแปลง

การลดพิกัดคำนวณจากสเปกตรัมฮาร์มอนิก ไม่ใช่จากกฎง่ายๆ:

I_max (pu) = √[ (1 + P_EC-R) / (1 + K · P_EC-R) ]

โดยที่ P_EC-R คือสัดส่วนกำลังสูญเสียจากกระแสไหลวนต่อกำลังสูญเสียรวมของโหลดที่กระแสพิกัด (โดยทั่วไป 0.10–0.15 สำหรับหม้อแปลงจำหน่าย) และ K คือตัวประกอบการสูญเสียฮาร์มอนิก K = Σ(h² · I_h²) / Σ(I_h²) ตัวประกอบ K ถูกครอบงำโดยฮาร์มอนิกลำดับต่ำเนื่องจากถ่วงน้ำหนักด้วย h² ฮาร์มอนิกที่ 5 มีส่วนสนับสนุนต่อหน่วยเป็น 25 เท่าของความถี่มูลฐาน ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมสเปกตรัมที่มีฮาร์มอนิกที่ 5 อยู่ 30% จึงให้ค่า K ≈ 4.7 แทนที่จะเป็น K ≈ 1.2 ตามที่การอ่านค่า THD แบบผิวเผินจะบ่งชี้

มีข้อสรุปเชิงปฏิบัติสองประการตามมา ประการแรก หม้อแปลงที่กำหนดพิกัด K ไม่ได้ให้ความจุเพิ่มขึ้นแก่คุณ — แต่ให้หม้อแปลงที่ทนต่อตัวประกอบ K ที่คุณมีจริง ด้วยการออกแบบนิวทรัลและขดลวดที่ไม่เกิดความร้อนเกิน ความจุยังคงมาจากป้ายพิกัด ประการที่สอง วิธีที่ถูกที่สุดในการกู้คืน 13–19% ที่สูญเสียไปคือการระบุไดรฟ์ AFE บนเครื่องจักรกระดาษตั้งแต่แรก: การลดพิกัดจะหายไป การรีเจนเนอเรชันมาโดยไม่มีค่าใช้จ่าย และบัส 33 kV ก็ไม่จำเป็นต้องมีชุดฟิลเตอร์ดีจูนอีกต่อไป เปรียบเทียบกับราคาของหม้อแปลงที่ใหญ่ขึ้นหนึ่งขนาดในทุกส่วนของเครื่องจักรก่อนตัดสินใจว่าไดรฟ์ 6 พัลส์เป็นทางเลือกที่ประหยัด กรอบการตัดสินใจสำหรับหม้อแปลงกำหนดพิกัด K เทียบกับการเลือกขนาดเกินนั้นระบุไว้ใน คู่มือการเลือกหม้อแปลงตัวประกอบ K

เหตุการณ์สตาร์ทมอเตอร์ที่ใหญ่ที่สุดในโรงงานเยื่อกระดาษคืออะไร — และทำให้แรงดันไฟฟ้าตกมากเพียงใด?

ไม่ใช่เครื่องจักรกระดาษ ซึ่งสตาร์ทด้วยไดรฟ์และค่อยๆ เพิ่มความเร็ว แต่คือเครื่องรีไฟเนอร์ สายการผลิตเยื่อเชิงกลความร้อนมีเครื่องรีไฟเนอร์สองหรือสามเครื่อง แต่ละเครื่องขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ซิงโครนัสหรือมอเตอร์เหนี่ยวนำขนาด 10–30 MW ที่ 11 kV และการสตาร์ทแต่ละครั้งเป็นเหตุการณ์ระดับระบบ: มอเตอร์ดึงกระแส 5–6 เท่าของกระแสพิกัดเป็นเวลา 10–40 วินาที ขณะที่แผ่นรีไฟน์เพิ่มความเร็วต้านโหลดเศษไม้

ลองคำนวณสำหรับมอเตอร์รีไฟเนอร์ 12 MW, 11 kV, ประสิทธิภาพ 0.96, ตัวประกอบกำลัง 0.95, กระแสขณะโรเตอร์ล็อก 5.5 เท่าของพิกัด:

• กำลังไฟฟ้าปรากฏพิกัดของมอเตอร์ = 12,000 ÷ (0.96 × 0.95) = 13.2 MVA
• กำลังไฟฟ้าปรากฏขณะสตาร์ท = 5.5 × 13.2 = 72.4 MVA
• ที่ 11 kV นั่นคืออิมพีแดนซ์ขณะสตาร์ท 11² ÷ 72.4 = 1.67 Ω ที่ตัวประกอบกำลังขณะสตาร์ทประมาณ 0.25

การลดลงของแรงดันที่บัส 11 kV ในขณะนั้นขึ้นอยู่กับความแข็งแรงของแหล่งจ่ายเป็นหลัก แทบทั้งหมด บนหม้อแปลง 40 MVA ที่มีอิมพีแดนซ์ 8% อิมพีแดนซ์ของแหล่งจ่ายคือ 0.242 Ω และแรงดันบัสลดลงเหลือ 87.5% ของค่าพิกัด — คิดเป็นการลดลง 12.5% บนหม้อแปลง 25 MVA การสตาร์ทเดียวกันทำให้เกิดการลดลง 18.7% และบนหม้อแปลง 63 MVA ลดลง 8.3%

กฎการออกแบบที่โรงงานส่วนใหญ่ใช้คือจำกัดการลดลงของแรงดันที่ 10% ที่แผง 11 kV และ 15% ที่ขั้วมอเตอร์ เนื่องจากคอนแทคเตอร์จะหลุดที่ประมาณ 70–75% และไดรฟ์จะทริปตามการตั้งค่าแรงดันต่ำของตัวเองที่ระดับใดระดับหนึ่งระหว่าง 80% ถึง 85% ดังนั้นการลดลง 12.5% บนแผง 40 MVA จึงไม่ใช่กรณีที่อยู่ในเกณฑ์ marginal — มันเกินขีดจำกัด และจะทำให้คอนแทคเตอร์ทุกตัวในส่วนเดียวกันที่ไม่ได้อยู่ในวงจรควบคุมที่สำรองด้วย UPS หลุดออก นั่นคือช่วงเวลาที่โรงงานค้นพบว่าการสตาร์ทเครื่องรีไฟเนอร์และเครื่องจักรกระดาษใช้บัสส่วนเดียวกันร่วมกัน

เพาเวอร์แฟกเตอร์ขณะสตาร์ทมีความสำคัญมากกว่าที่การศึกษาการไหลของโหลดส่วนใหญ่คาดไว้ ที่เพาเวอร์แฟกเตอร์ขณะสตาร์ท 0.25 อิมพีแดนซ์ขณะสตาร์ทของมอเตอร์เกือบทั้งหมดเป็นรีแอกทีฟ ดังนั้นการลดลงของแรงดันจึงเป็นปัญหาเรื่อง X/R มากกว่าเรื่อง R และการเพิ่มความยาวสายเคเบิลไปยังเครื่องรีไฟเนอร์กลับทำให้แย่ลงเล็กน้อยแทนที่จะดีขึ้น นี่คือเหตุผลที่เครื่องรีไฟเนอร์ที่ป้อนจากสถานีย่อย 11 kV ที่อยู่ไกลสามารถแสดงการลดลงของแรงดันที่มากกว่าเครื่องรีไฟเนอร์เดียวกันที่ป้อนจากแผงข้างๆ แม้ว่าทั้งสองจะอยู่บนหม้อแปลงเดียวกันก็ตาม

การสตาร์ทเครื่องรีไฟเนอร์กำหนดอิมพีแดนซ์ของหม้อแปลงอย่างไร?

ในจุดนี้ ข้อกำหนดต่างๆ ดึงไปในทิศทางตรงกันข้าม อิมพีแดนซ์ที่สูงขึ้นจำกัดกระแสฟอลต์ที่แผง 11 kV และช่วยให้ใช้สวิตช์เกียร์ที่ถูกกว่า แต่ยังเพิ่มการลดลงของแรงดันระหว่างการสตาร์ทเครื่องรีไฟเนอร์ เพิ่มการสูญเสียโหลดของหม้อแปลง และทำให้การควบคุมแรงดันแย่ลงสำหรับพื้นที่ทั้งหมด ตารางด้านล่างกำหนดหม้อแปลงที่ 20 MVA และแปรผันอิมพีแดนซ์สำหรับการสตาร์ทแบบ direct-on-line 12 MW เดียวกัน

อ่านตารางในทางกลับกันแล้วการออกแบบก็ชัดเจนขึ้น: อิมพีแดนซ์ไม่ใช่เครื่องมือที่ใช้ทำให้การสตาร์ทเครื่องรีไฟเนอร์เป็นที่ยอมรับได้ แม้ที่ 6% การลดลงของแรงดันก็ยังเป็น 17.7% เนื่องจากอิมพีแดนซ์ขณะสตาร์ทของมอเตอร์เองเป็นตัวกำหนดหลัก เครื่องมือที่แก้ปัญหาการสตาร์ทเครื่องรีไฟเนอร์คือวิธีการสตาร์ท — VFD, LCI หรือ pony motor — และเมื่อการสตาร์ทถูกจำกัดกระแสไว้ที่ 110% แล้ว อิมพีแดนซ์ของหม้อแปลงก็สามารถเลือกได้จากกระแสฟอลต์และการควบคุมแรงดันเท่านั้น โรงงานที่พยายามแก้ปัญหาการสตาร์ทเครื่องรีไฟเนอร์ด้วยหม้อแปลงที่ใหญ่ขึ้นลงเอยด้วยการซื้อ 63 MVA เพื่อรองรับภาระ 20 MW ซึ่งเป็นวิธีที่แพงในการหลีกเลี่ยงไดรฟ์

ทำไมแรงดันตก 100 ms จึงทำให้กระดาษขาด — และการขาดครั้งหนึ่งมีต้นทุนเท่าไร?

เครื่องจักรกระดาษไม่มีความเฉื่อยในแผ่นเว็บ แผ่นกระดาษถูกยึดด้วยแรงดึงระหว่างส่วนต่างๆ และหากส่วนหนึ่งสูญเสียแรงบิดเป็นเวลา 100 ms ในขณะที่ส่วนข้างเคียงยังคงหมุนอยู่ ทรานเซียนต์ของแรงดึงจะทำให้แผ่นกระดาษขาดหรือสร้างจุดที่หนากว่าและอ่อนแอกว่าซึ่งจะขาดที่ nip ถัดไป ตัวไดรฟ์เองมักจะทนต่อการลดลงของแรงดันได้ แต่แผ่นกระดาษไม่ทน ลำดับเหตุการณ์คือ: แรงดันตก ส่วนหนึ่งหรือสองส่วนทริปจากแรงดันต่ำหรือกระแสเกิน แผ่นกระดาษขาด เศษกระดาษ (broke) เต็ม pulper และทีมงานใช้เวลา 15–45 นาทีในการร้อยแผ่นกระดาษใหม่ตั้งแต่ headbox ถึง reel

ต้นทุนของการที่แผ่นกระดาษขาดไม่ใช่ค่าไฟฟ้า บนเครื่องจักรขนาด 700 ตัน/วันที่ผลิตกระดาษคุณภาพดีเคลือบ การขาดหนึ่งครั้งมีต้นทุนการผลิต 3–5 ชั่วโมง รวมถึงการร้อยแผ่นใหม่และการจัดการเศษกระดาษ ซึ่งที่อัตรา 29 ตัน/ชั่วโมงและกำไรส่วนเพิ่ม USD 300–600 ต่อตัน คิดเป็น USD 26,000–87,000 ต่อครั้ง บวกกับมูลค่าของเศษกระดาษและการหยุดชะงักของกำหนดการปลายน้ำ โรงงานที่มีการขาด 10–30 ครั้งต่อปีจึงใช้เงินจริงกับ ride-through และข้อกำหนดของหม้อแปลงก็เป็นส่วนหนึ่งของการใช้จ่ายนั้น หม้อแปลงที่มีอิมพีแดนซ์ต่ำกว่าและบัสที่แข็งแรงกว่าจะให้ headroom แก่ไดรฟ์มากขึ้น และโรงงานที่มีรูปแบบการถ่ายโอนบัสแบบรวดเร็วสามารถย้ายเครื่องจักรไปยังสายขาเข้าที่ดีได้ภายใน 200–300 ms แทนที่จะสูญเสียแผ่นกระดาษ

แบบจุ่มน้ำมันหรือแบบแห้ง — แต่ละแบบเหมาะกับที่ใดในโรงงานกระดาษ?

ในโรงงาน การเลือกขึ้นอยู่กับสถานที่ ไม่ใช่ความชอบ หม้อแปลงแบบแห้งหล่อเรซินเป็นค่าตั้งต้นภายในอาคาร เนื่องจากไม่มีน้ำมันให้ลุกไหม้ ไม่ต้องมีบ่อกัก ไม่ต้องมีผนังกันไฟ และไม่ต้องบำรุงรักษาไนโตรเจนหรือถังรักษาระดับน้ำมัน หม้อแปลงแบบจุ่มน้ำมันเป็นค่าตั้งต้นสำหรับภายนอกอาคารที่ 33 kV ขึ้นไป เนื่องจากมีราคาถูกกว่าต่อ MVA มีประสิทธิภาพสูงกว่า และระบายความร้อนได้ดีกว่าในสภาพอากาศร้อน

มีสองประเด็นเฉพาะของโรงงานที่มักถูกมองข้าม ประการแรก หม้อแปลงหล่อเรซินในโถงเครื่องจักรกระดาษทำงานในอุณหภูมิแวดล้อม 40–45 °C โดยมีฝุ่นกระดาษเกาะบนขดลวด ดังนั้นพิกัดต้องได้รับการแก้ไขตามอุณหภูมิแวดล้อม และตู้ต้องออกแบบให้ฝุ่นไม่เชื่อมต่อฉนวน — IP54 พร้อมช่องระบายอากาศแบบมีตัวกรอง ไม่ใช่ IP21 ประการที่สอง กลยุทธ์ด้านอัคคีภัยต้องตัดสินใจก่อนสั่งซื้อหม้อแปลง: FM Global Data Sheet 5-4 และบริษัทประกันภัยท้องถิ่นจะกำหนดระยะห่างและระดับทนไฟสำหรับเครื่องแบบเติมน้ำมัน และการติดตั้งผนังกันไฟเพิ่มรอบหม้อแปลงที่ติดตั้งแล้วมีค่าใช้จ่ายสูงกว่าการเลือกแบบแห้งตั้งแต่ต้นมาก

โรงฟอกขาว ส่วนเปียก และโถงเครื่องจักรส่งผลต่อข้อกำหนดอย่างไร?

โรงงานกระดาษมีความเปียกชื้น อบอุ่น และกัดกร่อนในแบบที่อุตสาหกรรมทั่วไปไม่มี สภาพแวดล้อมสี่ประการเป็นตัวกำหนดข้อกำหนด:

• โรงฟอกเยื่อ: บรรยากาศของคลอรีนไดออกไซด์และคลอรีนที่อุณหภูมิ 40–50 °C พร้อมความชื้นสูง ตู้เหล็กกล้าคาร์บอนจะผุกร่อนภายใน 3–5 ปี กำหนดให้ใช้การเคลือบ ISO 12944 C5-M อุปกรณ์ยึด 316 สแตนเลส ขดลวดหล่อเรซินแบบปิดผนึก IP55 และเผื่อค่าการกัดกร่อนบนตู้แทนการใช้ระบบสีเพียงอย่างเดียว
• โถงเครื่องจักรกระดาษ: อุณหภูมิแวดล้อม 40–45 °C ความชื้นสัมพัทธ์ 80–90% ที่ส่วนเปียก และมีฝุ่นกระดาษทั่วไป ลดพิกัดสำหรับอุณหภูมิแวดล้อมที่สูงกว่า 40 °C กำหนดให้ใช้ฮีตเตอร์ป้องกันการควบแน่นที่จ่ายไฟเมื่อหม้อแปลงปิดอยู่ และวางเครื่องให้แน่ใจว่าน้ำล้างไม่สามารถไหลลงบนตู้ได้
• การเตรียมเยื่อ: การสั่นสะเทือนจากเครื่องตีเยื่อและตะแกรงคัดแยก รวมถึงไอน้ำและเยื่อที่กระเซ็น กำหนดให้ใช้ตัวยึดกันแผ่นดินไหวหรือกันการสั่นสะเทือนที่รับพิกัดสำหรับฐานเครื่องตีเยื่อ การเชื่อมต่อบัสแบบยืดหยุ่น และวางหม้อแปลงไว้นอกเขตกระเซ็น
• น้ำทิ้งและการบำบัดน้ำ: ติดตั้งภายนอกอาคาร มีไฮโดรเจนซัลไฟด์ในบรรยากาศท่อระบายน้ำ และปั๊มที่สตาร์ทบ่อยครั้ง ใช้เครื่องแบบจุ่มน้ำมันพร้อมการเคลือบ C4/C5 กล่องเคเบิลแบบปิดผนึก และเส้นทางเข้าถึงเพื่อบำรุงรักษาที่ไม่ต้องหยุดเดินโรงงาน

การแก้ไขตามอุณหภูมิแวดล้อมไม่ใช่ความคลาดเคลื่อนจากการปัดเศษ หม้อแปลงหล่อเรซินขนาด 4 MVA ที่พิกัดอุณหภูมิแวดล้อม 40 °C จะสูญเสียความจุประมาณ 5–8% ที่ 45 °C และเครื่องแบบจุ่มน้ำมัน 33 kV จะสูญเสียประมาณ 1% ต่อเคลวินที่สูงกว่าอุณหภูมิแวดล้อมพิกัด ในโรงงานที่โถงเครื่องจักรมีอุณหภูมิ 45 °C เป็นเวลาหกเดือนต่อปี การแก้ไขนั้นต้องอยู่ในใบสอบถาม ไม่ใช่ค้นพบตอนทดสอบเดินเครื่อง หลักการเดียวกันใช้กับความสูงจากระดับน้ำทะเล ซึ่งสำคัญสำหรับโรงงานในพื้นที่สูง วิธีการแก้ไขเป็นวิธีเดียวกับที่ใช้กับหม้อแปลงจำหน่ายทั่วไป และควรตรวจสอบเส้นโค้งการลดพิกัดก่อนกำหนดพิกัด ความสัมพันธ์ระหว่างขั้นการระบายความร้อน อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น และภาระที่อนุญาต มีอธิบายไว้ในคู่มือวิธีการระบายความร้อนและอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น

ควรกำหนดค่าโรงงานอย่างไรเพื่อความน่าเชื่อถือ?

โรงงานกระดาษเดินเครื่อง 350 วันต่อปี และสูญเสีย 30,000–90,000 USD ต่อการหยุดที่ไม่planned ดังนั้นคำถามเรื่องความซ้ำซ้อนจึงเป็นเรื่องเศรษฐศาสตร์มากกว่าปรัชญา การกำหนดค่าทั้งสี่แบบด้านล่างครอบคลุมเกือบทุกโรงงาน โดยปกติการเลือกจะทำแยกตามพื้นที่ ไม่ใช่ทั้งโรงงาน

สำหรับเครื่องจักรกระดาษโดยเฉพาะ รูปแบบที่ได้ผลคือหม้อแปลงสี่ตัวบนสองเซกชันพร้อมไทปิดปกติและแผนการถ่ายโอนแบบเร็ว แต่ละคู่รับครึ่งหนึ่งของเครื่องที่ภาระ 80% และเมื่อสูญเสียหนึ่งตัว ไทจะปิดและเครื่องเดินต่อที่ความเร็วลดลงโดยปลดเครื่องเคลือบและเครื่องม้วนหนึ่งตัว นี่คือการประนีประนอมโดยเจตนา — การใช้ 2 × 100% เต็มรูปแบบบนบัสเครื่องจักร 16 MVA เป็นเรื่องยากที่จะสมเหตุสมผล ขณะที่เรเดียลเดี่ยวไม่สามารถป้องกันได้

รายละเอียดความน่าเชื่อถือหนึ่งอย่างที่ทำผิดได้ง่ายหลังการหยุดเดินเครื่อง เมื่อโรงงานจ่ายไฟใหม่ หม้อแปลงทุกตัวบนบอร์ดจะดึงกระแสแม่เหล็กกระชาก (inrush) ในขณะเดียวกัน และเครื่อง 4 MVA สามารถดึงกระแสได้ 8–12 เท่าของพิกัดเป็นเวลา 100–200 ms หากไดรฟ์ของเครื่องจักรกระดาษเปิดใช้งานอยู่แล้วเมื่อเบรกเกอร์ขาเข้าปิด แรงดันตกจากกระแสกระชากนั้นเพียงพอที่จะทำให้ไดรฟ์ทริป วิธีแก้คือลำดับการจ่ายไฟแบบเป็นขั้น — หม้อแปลงก่อน เปิดไดรฟ์ 2–3 วินาทีถัดมา แล้วเร่งเซกชันตามลำดับ — และหลักฟิสิกส์เบื้องหลังกระแสนี้มีอธิบายไว้ในคู่มือกระแสกระชากของหม้อแปลง

ทำไมโรงงานกระดาษจึงต้องใช้หม้อแปลงเพิ่มแรงดันควบคู่กับลดแรงดัน?

โรงงานแบบครบวงจรส่วนใหญ่ผลิตไฟฟ้าใช้เองเป็นจำนวนมาก โดยทั่วไปหม้อไอน้ำแบบรีคัฟเวอรีบอยเลอร์ร่วมกับหม้อไอน้ำชีวมวลและกังหันแบบสกัดไอน้ำควบแน่นจะให้กำลังไฟฟ้าประมาณ 30–60 MW ที่ 11 kV และในบางตลาดโรงงานจะขายไฟฟ้าส่วนเกินเข้าระบบกริด ขณะที่บางตลาดต้องซื้อไฟฟ้าเข้ามาในเวลากลางคืน ซึ่งจำเป็นต้องใช้หม้อแปลงเพิ่มแรงดันของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ 11/132 kV หรือ 11/110 kV โดยมีขนาดพิกัดตามกำลังของกังหันพร้อมส่วนเผื่อโอเวอร์โหลด และส่งผลต่อแนวทางการออกแบบระบบป้องกันและการวัดค่าของทั้งโรงงาน

ผลกระทบสามประการต่อข้อกำหนดของหม้อแปลง:

• การไหลของกำลังไฟฟ้าย้อนกลับ: หม้อแปลง 33 kV และ 132 kV ของโรงงานต้องได้รับการกำหนดข้อกำหนดสำหรับการส่งกำลังไฟฟ้าแบบสองทิศทาง พร้อมรีเลย์โอเวอร์เคอร์เรนต์แบบมีทิศทางและรีเลย์กำลังย้อนกลับ และมีช่วงแทปที่ทำงานได้ทั้งสองทิศทาง หม้อแปลงที่กำหนดข้อกำหนดเฉพาะสำหรับการนำเข้าไฟฟ้าเท่านั้นจะมีช่วง OLTC ที่ใช้แทปจนหมดเมื่อโรงงานส่งออกไฟฟ้าที่แรงดัน 105%
• การไหลของฮาร์มอนิกเข้าสู่กริด: เมื่อโรงงานส่งออกไฟฟ้า ฮาร์มอนิกจากไดรฟ์ของเครื่องจักรกระดาษจะไหลผ่านหม้อแปลงเพิ่มแรงดันไปยังจุดเชื่อมต่อของการไฟฟ้า โดยข้อจำกัดตาม IEEE 519 มีผลบังคับใช้ที่จุดนั้น ไม่ใช่ที่บัส 690 V และการไฟฟ้าจะทำการวัดค่า ซึ่งเป็นเหตุผลที่โรงงานที่ผ่านเกณฑ์ที่บอร์ด 11 kV ของตนเองยังคงได้รับการร้องเรียนเรื่องคุณภาพไฟฟ้าจากผู้ดำเนินการโครงข่ายได้
• การทำงานแบบแยกโดด (Islanding): หากไฟฟ้าจากการไฟฟ้าขาดหาย โรงงานอาจทำงานแบบแยกโดดด้วยการผลิตไฟฟ้าของตนเอง ในกรณีนี้หม้อแปลงเพิ่มแรงดันจะรับภาระเต็มของโรงงานด้วยระดับกระแสฟอลต์ที่แตกต่างกันมากและไม่มีความเฉื่อยของกริดรองรับ และแผนการตัดโหลดจะต้องออกแบบมาสำหรับกรณีนี้แทนที่จะเป็นกรณีเชื่อมต่อกับกริด

การคิดต้นทุนการสูญเสียเป็นทุนสำหรับโรงงานที่เดินเครื่อง 8,000 ชั่วโมงต่อปีเป็นอย่างไร?

หม้อแปลงของโรงงานกระดาษเดินเครื่องอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นการสูญเสียจึงเป็นต้นทุนส่วนทุน ไม่ใช่รายละเอียดในการปฏิบัติงาน ให้คิดเป็นทุนที่ 8,000 ชั่วโมงต่อปี 0.08 USD/kWh อายุ 20 ปี และอัตราคิดลด 6% จะได้ปัจจัยเงินรายปีเท่ากับ 11.47 ดังนั้นการสูญเสียขณะไม่มีโหลด 1 กิโลวัตต์มีมูลค่า 8,000 × 0.08 × 11.47 = USD 7,341 และการสูญเสียขณะมีโหลด 1 กิโลวัตต์ที่โหลดแฟกเตอร์ 70% มีมูลค่า 8,000 × 0.49 × 0.08 × 11.47 = USD 3,597

นำไปใช้กับเครื่องขนาด 4 MVA ที่มีการสูญเสียขณะไม่มีโหลด 3.2 kW และการสูญเสียขณะมีโหลด 32 kW: 151,040 kWh ต่อปี, USD 12,083 ต่อปี, USD 138,593 ตลอดอายุ 20 ปี นี่คือตัวเลขที่ใช้เปรียบเทียบกับส่วนต่างราคาระหว่างเครื่องระดับ S13 กับ S20 หรือระหว่างการออกแบบมาตรฐานกับการออกแบบสูญเสียต่ำ ในกรณีส่วนใหญ่เครื่องสูญเสียต่ำจะชนะในรอบการทำงานของโรงงานและแพ้ในรอบการทำงาน 2,000 ชั่วโมง ซึ่งเป็นเหตุผลที่หม้อแปลงเดียวกันอาจเป็นตัวเลือกที่ถูกต้องสำหรับโรงงานกระดาษแต่เป็นตัวเลือกที่ผิดสำหรับไซต์ก่อสร้าง วิธีการเต็มรูปแบบ รวมถึงวิธีจัดการกับการเติบโตของโหลดและวิธีพิจารณาต้นทุนที่เป็นทุนควบคู่กับราคาซื้อ มีอธิบายไว้ในการคำนวณต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของ

สิ่งที่ต้องระบุใน RFQ สำหรับชุดหม้อแปลงของโรงงานกระดาษมีอะไรบ้าง?

การสอบถามของโรงงานกระดาษมักล้มเหลวในหนึ่งในสองลักษณะ: ผู้จำหน่ายเสนอราคาหม้อแปลงจำหน่ายมาตรฐานแล้วจึงพบปัญหาฮาร์มอนิก ภาระการสตาร์ท หรือสภาพแวดล้อมการกัดกร่อนในภายหลัง หรือการสอบถามเปิดกว้างเกินไปจนทุกข้อเสนอเป็นผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกัน รายการข้อมูลด้านล่างนี้ปิดช่องว่างทั้งสองประการ และยังเป็นรายการที่ใช้เปรียบเทียบข้อเสนอ เนื่องจากใบเสนอราคาที่ไม่สามารถตอบข้อ 5, 6 และ 9 ได้ ไม่ใช่ใบเสนอราคาสำหรับการใช้งานนี้

รายการที่ 13 สมควรได้รับการสำรวจแยกต่างหาก หน่วยขนาด 40 MVA, 132/33 kV มีน้ำหนัก 60–80 t เมื่อรวมน้ำมัน และต้องมีการสำรวจเส้นทางสำหรับข้อจำกัดของสะพาน สายไฟเหนือศีรษะ และรัศมีวงเลี้ยวก่อนสั่งซื้อ ส่วนหน่วยหล่อเรซินขนาด 4 MVA สำหรับโรงเครื่องจักรอาจต้องผ่านประตูกว้าง 2.5 m และต้องยกเข้าตำแหน่งก่อนปิดหลังคา ข้อจำกัดด้านการขนส่งและการติดตั้ง รวมถึงการขนส่งน้ำมันแบบอัดไนโตรเจนและขีดจำกัดการเอียงระหว่างการเคลื่อนย้าย มีระบุไว้ใน คู่มือการขนส่งและการติดตั้ง

คำถามที่พบบ่อย

หม้อแปลง 33/0.69 kV หนึ่งหน่วยสามารถจ่ายไฟให้เครื่องจักรกระดาษทั้งเครื่องได้หรือไม่

ในทางเทคนิคได้ แต่ในทางปฏิบัติไม่ได้ หน่วยเดียวขนาด 16 MVA ที่ 690 V จะต้องใช้บัสบาร์ 13,400 A จะทำให้เครื่องจักรทั้งหมดหยุดเมื่อเกิดความขัดข้องเพียงครั้งเดียว และจะรวมกระแสฮาร์มอนิกของไดรฟ์ทุกตัวไว้บนขดลวดเดียว การใช้สี่หน่วยขนาด 4 MVA บนสองเซกชันมีต้นทุนสวิตช์เกียร์สูงกว่า แต่ต้นทุนการผลิตที่สูญเสียต่ำกว่า และยังสามารถถอดหนึ่งหน่วยออกซ่อมบำรุงโดยไม่ต้องหยุดเครื่องจักร

ยังจำเป็นต้องใช้หม้อแปลงชนิด K-rated หรือไม่ หากไดรฟ์ทั้งหมดเป็นแบบ AFE

ไม่จำเป็น และการจ่ายเงินซื้อถือเป็นการสิ้นเปลืองที่พบบ่อย ไดรฟ์ AFE ที่มีตัวกรอง LCL ให้ค่า THDi 3–5% ซึ่งสอดคล้องกับ K-factor ใกล้เคียง 1 หม้อแปลงมาตรฐานที่มีนิวทรัลขนาดเหมาะสมก็เพียงพอ ค่า K-rating จะมีความสำคัญเมื่อยังมีไดรฟ์แบบ 6-pulse อยู่บนบัส ซึ่งมักเกิดในงานปรับปรุงระบบที่เครื่องจักรบางส่วนถูกอัปเกรดและบางส่วนยังไม่ถูกอัปเกรด

ควรกำหนดอิมพีแดนซ์เท่าใดสำหรับหม้อแปลงที่จ่ายไฟให้เครื่อง refiner

เลือกโดยพิจารณากระแสลัดวงจรและการควบคุมแรงดันก่อน แล้วจึงตรวจสอบการสตาร์ท บนหม้อแปลง 11 kV, 20 MVA ค่า 8% ทำให้กระแสลัดวงจรอยู่ที่ 13.1 kA และสอดคล้องกับสวิตช์เกียร์ 16 kA; การเพิ่มเป็น 10% ประหยัดสวิตช์เกียร์ได้หนึ่งตู้ แต่เพิ่มแรงดันตก 4% ในการสตาร์ทแบบ direct-on-line ของ refiner ซึ่งเป็นการแลกเปลี่ยนที่ไม่คุ้ม หาก refiner สตาร์ทแบบ direct-on-line และแรงดันตกเกิน 10% ทางแก้คือ VFD หรือซอฟต์สตาร์ทเตอร์ ไม่ใช่การเปลี่ยนหม้อแปลง

สามารถติดตั้งหม้อแปลงสำหรับโรงงานกระดาษภายในอาคารได้หรือไม่

ได้ และหม้อแปลงเครื่องจักร 690 V ส่วนใหญ่ก็ติดตั้งภายในอาคาร หน่วยชนิดแห้งหล่อเรซินออกแบบมาสำหรับการติดตั้งภายในอาคาร ไม่ต้องมีบ่อกักน้ำมันหรือผนังกันไฟ และมีให้เลือกพร้อมตู้ครอบ IP54 สำหรับพื้นที่ที่มีฝุ่นและความชื้น ข้อจำกัดคืออุณหภูมิแวดล้อม การระบายอากาศ และการจัดการฝุ่น ไม่ใช่เทคโนโลยีของหม้อแปลงเอง หน่วยชนิดน้ำมันที่เกิน 20 MVA ภายในอาคารต้องมีห้องทนไฟ บ่อกักน้ำมัน และโดยปกติต้องมีระบบฉีดน้ำดับเพลิง ซึ่งเป็นเหตุผลที่มักติดตั้งภายนอกอาคารหรือในอาคารสถานีย่อยเฉพาะ

Sources / 资料来源

ที่มา: IEC 60076-1 — หม้อแปลงไฟฟ้ากำลัง ข้อกำหนดทั่วไป
ที่มา: IEC 60076-2 — การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิสำหรับหม้อแปลงชนิดจุ่มในของเหลว
ที่มา: IEC 60076-11 — หม้อแปลงไฟฟ้ากำลังชนิดแห้ง
ที่มา: IEC 60038 — แรงดันไฟฟ้ามาตรฐาน รวมถึงระดับ 690 V
ที่มา: IEC 60034-12 — สมรรถนะการสตาร์ทของมอเตอร์เหนี่ยวนำแบบกรงกระรอกสามเฟสความเร็วเดียว
ที่มา: IEEE C57.110-2018 — การกำหนดความสามารถของหม้อแปลงเมื่อจ่ายกระแสโหลดที่ไม่ใช่ไซน์
ที่มา: IEEE 519-2014 — การควบคุมฮาร์มอนิกในระบบไฟฟ้ากำลัง
ที่มา: IEEE C57.12.00 — ข้อกำหนดทั่วไปสำหรับหม้อแปลงจำหน่าย หม้อแปลงกำลัง และหม้อแปลงปรับแรงดันชนิดจุ่มในของเหลว
ที่มา: GB/T 6451-2015 — พารามิเตอร์ทางเทคนิคและข้อกำหนดสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังชนิดน้ำมันสามเฟส
ที่มา: GB 20052-2020 — ค่าต่ำสุดที่อนุญาตของประสิทธิภาพพลังงานและระดับประสิทธิภาพพลังงานสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้ากำลัง
ที่มา: GB/T 1094.1-2013 — หม้อแปลงไฟฟ้ากำลัง ข้อกำหนดทั่วไป
ที่มา: Commission Regulation (EU) No 548/2014 — ข้อกำหนดการออกแบบเชิงนิเวศสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังขนาดเล็ก ขนาดกลาง และขนาดใหญ่ ระดับ Tier 2 ตั้งแต่ 1 กรกฎาคม 2021
ที่มา: U.S. Department of Energy, 10 CFR Part 431 Subpart K — มาตรฐานการอนุรักษ์พลังงานสำหรับหม้อแปลงจำหน่าย
ที่มา: ISO 12944-2 — หมวดหมู่ความกัดกร่อนสำหรับโครงสร้างเหล็ก หมวดหมู่ C5-M สำหรับบรรยากาศชายฝั่งและอุตสาหกรรม
ที่มา: NFPA 70 (National Electrical Code) Article 450 — หม้อแปลงและห้องหม้อแปลง
ที่มา: NFPA 13 — การติดตั้งระบบสปริงเกลอร์ สำหรับบริบทภาระไฟในโรงงาน
ที่มา: FM Global Data Sheet 5-4 — หม้อแปลง ข้อกำหนดของผู้รับประกันภัยด้านการแยกส่วนและการป้องกันอัคคีภัย
ที่มา: IEC 60079-10-1 — การจำแนกพื้นที่อันตราย ในกรณีที่มีการใช้ห้องเคลือบด้วยตัวทำละลาย
ที่มา: ประสบการณ์ทางวิศวกรรมของ QDTB — รายการโหลดตามพื้นที่ของโรงงานกระดาษ การกำหนดขนาดบัสขับแบบแบ่งส่วน 690 V การศึกษาการสตาร์ทเครื่องปรับสภาพเยื่อ และแนวปฏิบัติด้านการลดพิกัดจากฮาร์มอนิก ค่าที่ระบุว่าเป็นประสบการณ์จากอุตสาหกรรมเป็นช่วงค่าทั่วไปจากโครงการโรงงาน ไม่ใช่มาตรฐานที่เผยแพร่

หากคุณกำลังจัดทำข้อสอบถามสำหรับสถานีย่อยของเครื่องจักรกระดาษหรือโรงงานเยื่อกระดาษ เส้นทางที่เร็วที่สุดสู่ข้อเสนอที่เปรียบเทียบได้คือการส่งรายการโหลดตามพื้นที่ แผนภาพเส้นเดี่ยว ตารางการขับพร้อมประเภทส่วนหน้า และข้อมูลการสตาร์ทมอเตอร์ที่ใหญ่ที่สุดมาในคราวเดียวกัน ทีมวิศวกรของเราสามารถแปลงข้อมูลเหล่านั้นเป็นข้อกำหนดหม้อแปลงที่มีการกำหนดขนาด การคำนวณการลดพิกัดจากฮาร์มอนิก และงบประมาณเบื้องต้นได้ในครั้งเดียว คุณยังสามารถเริ่มต้นจากเครื่องคำนวณระบบไฟฟ้ากำลังเพื่อตรวจสอบระดับกระแสลัดวงจร แรงดันไฟฟ้าตก และการคิดทุนค่า losses ก่อนที่คุณจะติดต่อผู้จำหน่ายรายใด — และหากคำถามคือหม้อแปลงชนิดใดควรใช้ที่ใด การเปรียบเทียบระหว่างหม้อแปลงชนิดจุ่มน้ำมันและชนิดแห้งได้อธิบายการตัดสินใจไว้อย่างละเอียดยิ่งขึ้น