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Station de location à New York

En 2015, lorsque le ministère de l’Environnement de New York (DEP) a annoncé que l’approvisionnement en eau de la ville serait transféré du bassin Catskill / Delaware au mélange Catskill / Delaware et Croton Basin, la plupart des New-Yorkais ont simplement haussé les épaules et se sont lancés dans leur joyeuse façon de faire du café. , laver la vaisselle et de longues douches.

Cela s’appliquait à la plupart des New-Yorkais, mais pas à la société consolidée Edison Co. de New York Inc. (Con Edison). À l’apogée de la journée, le système Con Edison distribue plus de 13 GW d’électricité sur une superficie de moins de 2072 km². Si les lumières de New York sont allumées, elles incluent le chauffage et la climatisation qui, dans les deux tiers inférieurs de Manhattan, fonctionnent à la vapeur. Le système à vapeur Con Edison est le plus grand en Amérique du Nord, plus grand que les neuf systèmes urbains combinés.

Il s’avère que lorsque le DEP de New York a modifié la source d’eau entrant dans la ville, il a changé la formule, ou la chimie, de l’eau. La teneur en minéraux du nouveau mélange pourrait convenir à presque toutes les applications normales, mais pas à l’eau bouillante et à la préparation de vapeur par des mégatonnes comme Con Edison. En conséquence, le service public a dû concevoir des solutions de traitement d’eau électrique et mécanique personnalisées adaptées à chacun de ses sites. En particulier, la centrale à vapeur de la 60e rue a posé un certain nombre de défis.

Système vapeur

Le système de vapeur de New York comprend plus de 105 miles (169 km) de réseau fournissant des services à environ 1 800 clients à Manhattan, de la 96th Street à Battery à l’extrémité sud de l’île. Les clients commerciaux et résidentiels utilisent la vapeur pour le chauffage, l’eau chaude, la climatisation, les laveries commerciales et même la stérilisation des hôpitaux. La vapeur qui circule dans le système d’Ed Edison est utilisée pour chauffer et refroidir certaines des adresses les plus célèbres de New York, comme le complexe des Nations Unies, l’Empire State Building et le Metropolitan Museum of Art.

La plupart des services publics sont mesurés en acres; Con Edison mesure un pouce carré.La plupart des services publics sont mesurés en acres; Con Edison mesure un pouce carré.

Au pic de l’hiver, près de 10 millions de livres / heure. (4,5 millions de kg / heure) de vapeur est libérée. Chaque année, environ 24 milliards de livres sterling (11 milliards de kg) transitent par le système et desservent environ 3 millions de New-Yorkais.

« Avez-vous déjà regardé à l’intérieur d’une théière familiale? » a demandé Al Dazio, directeur du département de génie mécanique d’Ed Edison à la centrale électrique. « Il y a un désordre minéralisé. Et vous venez de faire bouillir quelques tasses d’eau par jour. Si l’extrémité avant de nos centrales à vapeur ne traitait pas et ne déminéralisait pas correctement cette nouvelle formule d’eau, les tuyaux de la chaudière allumeraient le rythme cardiaque, l’efficacité thermique chuterait à rien, ou le cycle de maintenance deviendrait insupportablement répétitif et coûteux, ou les centrales à vapeur seraient obligées de fermer.  »

Comme lacune, Con Edison a très rapidement loué des remorques de purification de l’eau à GE Power and Water. À l’époque, les services publics garaient un nombre important de ces semi-remorques qui repéraient des quartiers dans les rues juste à côté de chaque centrale à vapeur. Ces extrémités temporaires de traitement de l’eau ont fourni à Con Edison peu de place pour respirer, tandis qu’il a conçu des solutions de traitement d’eau électriques et mécaniques spécifiques et personnalisées adaptées à chaque emplacement.

Défis des centrales électriques à vapeur

Bien sûr, ce serait bien si les centrales à vapeur étaient identiques, donc une solution commune pourrait être utilisée dans tous les endroits. Chaque centrale à vapeur est d’un âge et d’une taille différents, construite par différentes sociétés d’exploitation qui se sont consolidées au fil des ans au sein de Con Edison. Bien que chacun de ces projets de préparation et de construction d’eau ait été comme essayer de réinstaller le navire proverbial dans une bouteille, la centrale électrique à vapeur située à 60th Street était la plus difficile.

Si la purification de l'eau tombe, la plante périt. La sous-station a une redondance d'image miroir de 100%.Si la purification de l’eau tombe, la plante périt. La sous-station a une redondance d’image miroir de 100%.

Con Edison Plant Engineering Secteur du génie électrique (de droite à droite) Ingénieurs principaux; Danielle Roberts, Alexander Herescu, Ryan Liao, Mgr. Alfonso Dazio, Andromache Zografos.Con Edison Plant Engineering Secteur du génie électrique (de droite à droite) Ingénieurs principaux; Danielle Roberts, Alexander Herescu, Ryan Liao, Mgr. Alfonso Dazio, Andromache Zografos.

La centrale à vapeur de la 60e rue est située au pied et juste en dessous du pont de la 59e rue. L’ensemble du mur ouest de la station 60th Street est le même pignon de pierre physique que le pont de la 59th Street. Le mur de pierre de pierre brute donne l’impression que vous marchez dans une mine et non sur un bâtiment artificiel. 60. La rue regorge de mosquées avec une pièce presque nulle à l’intérieur de l’usine pour ajouter les centaines et les centaines de pieds carrés d’équipement de purification de l’eau nécessaires pour nettoyer et polir l’eau nouvellement formée. Les alimentations à moyenne tension et les transformateurs de puissance principaux de la 60e rue ne disposaient que d’une fraction de l’électricité initialement allouée par l’ingénierie de conception pour allumer les nouveaux systèmes d’ultrafiltration à 2 250 gpm (8517 lpm) pour le traitement par osmose inverse.

A New York, quand il n’est pas possible de construire, l’alternative est de construire. Il a été décidé que toute l’usine de traitement serait située sur le toit et le sable sous le pont de la 59e rue. Un nouveau complexe de purification de l’eau serait construit de manière préfabriquée. Les conteneurs de la section fendraient à nouveau le toit, jetant des maîtres rigare, qui ramasseraient plusieurs millions de pièces de leurs doubles cartes basses et les inséreraient sous – sous le pont du pont de la 59e rue – chacun atterrissant sur son propre oreiller avec un mur – la taille de la précision.

La sous-station avait besoin d’une redondance de 100%. Si la station de traitement d’eau venait à tomber en panne, la centrale à vapeur tomberait en panne. Cela signifiait deux unités de type sous-station identiques avec des sources principales de moyenne tension – alimentées par des transformateurs à double bobine qui fournissent plus de 480 entrées CA à l’usine de traitement de l’eau, ainsi que leurs propres dispositifs auxiliaires – tous enfermés dans une communauté contrôlée par l’environnement. Chaque ligne nécessitait un niveau de marges totales d’alimentation, de protection, de mesure, de contrôle et de sécurité qui étaient généralement réservées à des postes beaucoup plus haute tension.

La maison extérieure avec l’installation de distribution doit être réalisée en deux parties seulement afin qu’elle puisse voler jusqu’au toit et se connecter rapidement. Le tableau de distribution devait être niché dans le toit nord-ouest du toit entre la caserne de pompiers et le mur extérieur du parapet, mesurant un peu moins de 5,5 m, tout en respectant les exigences nationales pour le code électrique et les limites de poids du toit de New York.

En interne, l’ingénierie électrique et mécanique Con Edison a dû travailler à travers les entrées électriques de la station et les transformateurs principaux qui étaient les facteurs de contrôle qui dictaient la quantité d’énergie électrique qui pourrait être envoyée pour de nouveaux processus de traitement de l’eau. L’ingénierie a nécessité les efforts interdisciplinaires de l’équipe pour repenser la limite de taille, de poids et de consommation d’énergie, tout en ce qui concerne le coût, pour garantir que le résultat final serait une station de vapeur extrêmement robuste et fiable sans réduire les capacités de sortie.

Avantages du TPPU

Une demande de devis (RFQ) a été émise et un fournisseur d’appareillage de commutation personnalisé a été sélectionné: National Breaker Services LLC. Heureusement, National Breaker Services avait déjà travaillé avec Con Edison sur d’autres usines de traitement de l’eau, où les projets nécessitaient le développement de prototypes et la réduction de la taille de la nouvelle unité de protection primaire du transformateur (TPPU). Con Edison a trouvé le TPPU très utile, augmentant la protection, la fiabilité et la longévité des frontaux moyenne tension.

Tppu

Historiquement, Con Edison s’est connecté directement à la partie moyenne tension du transformateur de sa sous-station, ajoutant parfois un interrupteur principal pour arrêter. La moyenne tension était normalement fournie par un disjoncteur avec un disjoncteur ailleurs dans l’usine. Ces interrupteurs alimenteraient plusieurs sous-stations autour de la centrale et les réglages de protection requis pour le levage afin de couvrir toutes les charges en aval.

L’utilisation d’un tel interrupteur entraînerait la destruction de plusieurs sous-stations. Cela signifiait qu’un voyage de protection ou une tentative de planifier une interruption entraînerait de multiples complications. Placer la position complète des dispositifs de commutation à l’extrémité avant de chaque transformateur aurait non seulement un élément de coût, mais un problème plus important est qu’il n’y avait tout simplement pas d’espace pour installer la section transversale du répartiteur et encore moins d’espace pour tirer l’interrupteur.

La densité de puissance était TOUT. Le TPPU a permis aux unités unitaires d'avoir moins de la moitié de l'empreinte requise des conceptions traditionnelles. Avec le maintien de toutes les fonctionnalités, la protection, le SCADA et les procédures de sécurité au travail.La densité de puissance était TOUT. Le TPPU a permis aux unités unitaires d’avoir moins de la moitié de l’empreinte requise des conceptions traditionnelles. Tout en conservant toutes les fonctionnalités, la protection,
SCADA et procédures de sécurité pour les règles de fonctionnement.

Le TPPU permet à Con Edison d’aligner et de protéger avec précision l’extrémité avant des transformateurs de puissance dans des empreintes digitales qui représentent une fraction de la taille de l’équipement historique avec des valeurs similaires. De plus, il n’y a pas besoin d’espace d’îlot supplémentaire associé à l’interrupteur à tirette et aux restrictions de sécurité du personnel de sécurité au travail (OSHA) associées.

Des TPPU suffisants ont maintenant été conçus pour développer un menu de classements, de fonctions et de fonctions souhaitées. Con Edison peut utiliser des TPPU de 5 kV à 38 kV, jusqu’à 4000 A en continu et jusqu’à 63 kA, comme requis pour une application donnée.

Chaque 60e rue TPPU est située sur une superficie de 1,5 m (mètres carrés). Il utilise la mesure, la surveillance, l’enregistrement des données, l’oscillographie, une protection 50/51 complètement redondante, ainsi que le différentiel du transformateur et les communications des contacts secs vers DNP et CEI 61850. Chaque TPPU est alimenté à l’extrémité avant d’un transformateur à bobine coulée et en tant que tel, l’utilitaire a maintenant un ensemble de conception alimenté par des lignes basse tension 100% redondantes pour nos nouveaux purificateurs d’eau.

Du côté basse tension du transformateur, chaque interrupteur d’alimentation de fusible à microprocesseur 480 V a une image miroir complètement redondante sur l’unité de sous-station opposée. De plus, chacune des lignes basse tension comprenait un interrupteur spécial spécialement conçu pour l’électricité domestique. Ces interrupteurs d’alimentation domestique sont réunis dans un circuit de transmission, qui alimente un transformateur de lumière et d’énergie pour la maison et les appareils auxiliaires.

Conditions critiques

Con Edison a dû faire face à deux situations critiques à 60 anse Centrale à vapeur de rue.

La première préoccupation est que rien n’est parfait. Par exemple, l’un des transformateurs sur le toit, sous le pont de la 59e rue, mis en bouteille dans une maison en métal, pourrait potentiellement tomber en panne. Cela coûterait probablement tout le projet de la sous-station pour le réparer. Ce problème a été résolu en travaillant avec Olsun Electrics Corp., un fabricant de transformateurs pour la bobine coulée, afin de s’assurer que le noyau et la bobine peuvent être démontés de leur boîtier et montés dans l’îlot entre les deux assemblages.

Une défaillance du transformateur à l'intérieur de la sous-station du toit n'aurait pas de réparation rentable et raisonnable. En planifiant à l'avance, l'ingénierie a fourni juste assez de moyen pour adapter la porte qui peut être retirée et remplacée à la place du transformateur.Une défaillance du transformateur à l’intérieur de la sous-station du toit n’aurait pas de réparation rentable et raisonnable. En planifiant à l’avance, l’ingénierie a fourni juste assez de moyen pour adapter la porte qui peut être retirée et remplacée à la place du transformateur.

L’équipe a également collaboré avec National Breaker Services pour concevoir et installer des volets roulants dans le coin sud-est de la maison du poste. Cela garantit que les générations futures peuvent retirer et réinstaller relativement facilement les parties actives de tout transformateur en cas de problème.

L’autre préoccupation était un peu nuancée. En aucun cas, la charge totale sur l’appareillage ne doit dépasser le maximum prescrit.

Il serait plus facile d’ignorer cette possibilité, mais – en collaboration avec les experts de National Breaker Services for Instrumentation and Control – l’équipe a profité des compteurs marins d’Electro Industries, spécifiés pour chacun des disjoncteurs basse tension. Ces compteurs fournissent une sortie analogique proportionnelle à l’échelle.

En apportant les sorties Shark des appareils de ligne à un simple appareil de contrôle, Con Edison peut additionner le courant total consommé par toute la ligne et définir des alarmes de niveau bas et haut programmables à envoyer à la salle de contrôle de la station. Si aucune action n’est entreprise à la fin des délais programmés, des critères d’exclusion de charge automatique peuvent être établis et mis en œuvre. National Breaker Services a appelé l’appareil une batterie Herescu.

Situé en toute sécurité sous le pont de la 59e rue, il s’agit d’une sous-station unique. Avec sa portée et ses performances uniques, ce projet est un point culminant professionnel et apportera un impact et des avantages significatifs à de nombreux New-Yorkais au fil des ans.

Reconnaissance

L’auteur tient à remercier Bruce Hack de National Breaker Services pour sa contribution à cet article.

Pour plus d’informations:

Electro Industries www.electroind.com

Services nationaux de disjoncteurs www.nationalbreakerservices.com

Olsun | www.olsun.com