Kompakto apakšstaciju izvēles un inženierijas rokasgrāmata

 

1. Ievads

 

Kompakta apakšstacija ir rūpnīcā samontēta rūpnīcā saliekama elektroenerģijas sadales sistēma. Tajā ir integrēta augstsprieguma-slēgiekārta, strāvas transformators un zemsprieguma sadales iekārta, kā arī mērīšanas, aizsardzības, kontroles un palīgierīces, kas ir uzstādītas noslēgtā korpusā. Praksē tā ir pilnīga jaudas pārveidošanas iekārta, kas ir gatava lietošanai-

Lielākā daļa komponentu ir iepriekš{0}}instalēti un pārbaudīti pirms piegādes, un visa sistēma tiek piegādāta kā viena integrēta pakotne. Šī pieeja uzlabo konsekvenci un samazina būvdarbus-uz vietas, tādēļ kompaktās apakšstaciju sistēmas tiek plaši izmantotas mūsdienu elektroenerģijas tīklos.

Koncepcija sākotnēji tika izstrādāta Eiropā, un to bieži dēvē par "Eiropas{0}}stila kastes apakšstaciju". Mūsdienās kompaktās apakšstacijas ir kļuvušas par viedo sadales sistēmu galveno sastāvdaļu, jo īpaši saules apakšstaciju un vēja enerģijas apakšstaciju projektos, kur būtiska ir ātra izvietošana un uzticamība.

Uzņēmumā SCOTECH Li kungs, transformatoru inženieris ar vairāk nekā 30 gadu pieredzi uz vietas, bieži raksturo kompakto apakšstaciju kā "produktu, kas izskatās vienkāršs ārpusē, bet lielā mērā ir atkarīgs no inženiertehniskajām detaļām iekšpusē".

 

2. Tehniskās prasības un specifikācijas​​​​​​​

 

 

 

2.1 Tehniskās pamatprasības

Sistēmai jāatbilst šādiem minimālajiem veiktspējas standartiem:

• Izolācijas veiktspēja: stabila nominālā sprieguma apstākļos
• Īsslēguma-izturības spēja: lielāka vai vienāda ar 20 kA/3 s
• Temperatūras paaugstināšanās ierobežojums: mazāks par vai vienāds ar 65 K
• Aizsardzības klase (āra apstākļos): ne zemāka par IP23D
• Zemējuma pretestība: mazāka vai vienāda ar 4Ω
• Savietojams ar lokālā tīkla frekvenci (50Hz / 60Hz) atkarībā no projekta reģiona

Faktiskajos projektos zemējuma un ventilācijas problēmas ir daudz biežākas nekā pašu transformatoru atteices, īpaši piekrastes un augsta mitruma{0}}reģionos.

 

2.2. Vispārīgie ekspluatācijas nosacījumi

Kompakta apakšstacija parasti ir paredzēta šādiem vides apstākļiem:

• Apkārtējās vides temperatūra: -40 grādi līdz +40 grādi (pielāgojams ekstremālam klimatam)
• Augstums: mazāks vai vienāds ar 1000 m (lielākam augstumam ir nepieciešama samazināšanas konstrukcija)
• Nav spēcīgas vibrācijas vai mehāniska trieciena
• Nav kodīgas gāzes vai lielu putekļu vides
• Izvairieties no instalācijas vietām,{0}}kuras ir pakļautas plūdiem vai zemu{1}}
• Nepieciešami labi{0}}vēdināmi darbības apstākļi

Li kungs minēja, ka tuksneša projektos un piekrastes projektos var izmantot vienu un to pašu kompakto apakšstacijas struktūru, taču iekšējās pretkorozijas un dzesēšanas stratēģijas var būt pilnīgi atšķirīgas.

 

2.3. Tehniskās specifikācijas Kontroles punkti

Inženierpraksē pirms piedāvājuma un izgatavošanas ir skaidri jādefinē vairāki galvenie parametri:

• Nominālā jauda (kVA diapazons)
• Nominālā sprieguma līmenis (10kV / 20kV / 35kV sistēmas)
• Komponentu zīmola prasības (ABB, Schneider, Siemens utt.)
• Aizsardzības līmenis (IP vērtējums)
• Korpusa materiāls (metāla vai{0}}nemetāla konstrukcija)

Šie parametri tieši ietekmē izmaksu struktūru, piegādes laiku un kompaktās apakšstacijas konstrukcijas konfigurāciju. Tie ir ļoti svarīgi arī kompakto apakšstaciju ražotāju novērtēšanā starptautiskiem projektiem.

 

3. Starptautiskie standarti un atbilstība

 

 

Globālajiem projektiem atbilstība starptautiskajiem standartiem ir būtiska. Kompaktās apakšstacijas konstrukcijai ir jāatbilst IEC un reģionālā tīkla prasībām, lai nodrošinātu pieņemšanu dažādos tirgos.

 

3.1. IEC pamatstandarti

Svarīgākie starptautiskie standarti ietver:

• IEC 62271-202: Saliekamās apakšstacijas
• IEC 60076 sērija: spēka transformatori
• IEC 60439/IEC 61439: zemsprieguma sadales iekārtu komplekti
• IEC 62271 sērija: augstsprieguma{1}}slēgiekārtas un vadības iekārtas

Ārvalstu projektos klienti parasti pievērš īpašu uzmanību FAT pārskatiem, temperatūras pieauguma datiem un komponentu sertifikācijai, nevis tikai pašam standarta numuram.

 

3.2. Reģionālās standarta atšķirības

Dažādos tirgos ir atšķirīgas atbilstības cerības. Eiropa galvenokārt ievēro IEC un CE prasības, savukārt ASV piemēro ANSI/IEEE standartus. Tuvo Austrumu projektiem bieži ir nepieciešami utilītu -specifiski režģa kodi, īpaši augstas temperatūras vidēm.

 

4. Sistēmas struktūra un funkcionālais dizains

 

4.1 Augstsprieguma nodalījums

Augstsprieguma{0}}nodalījums nodrošina ienākošās jaudas kontroli, pārslēgšanu un aizsardzību. Tas parasti ietver vakuuma slēdžus, atvienotājus, strāvas transformatorus un pārsprieguma novadītājus. Tās galvenā funkcija ir nodrošināt drošu tīkla savienojumu un bojājumu izolāciju.

 

4.2 Transformatora nodalījums

Transformatora nodalījums ir galvenā enerģijas pārveidošanas vienība. Kompaktais apakšstacijas transformators atkarībā no pielietojuma prasībām var būt iegremdēts ar eļļu{1}}vai sauss{2}}. Eļļas -iegremdētie veidi tiek plaši izmantoti āra instalācijās labākas dzesēšanas veiktspējas dēļ, savukārt sausā-tipa transformatoriem priekšroka tiek dota ugunsgrēka-jutīgās vidēs.

 

4.3. Zema sprieguma-nodalījums

Zemsprieguma{0}}nodalījums ir atbildīgs par galīgo jaudas sadali, mērīšanu, aizsardzību un reaktīvās jaudas kompensāciju. Tas nodrošina stabilu izejas spriegumu un drošu darbību gala lietotājiem.

 

5. Kompakto apakšstaciju klasifikācija

​​​​​​​

 

Kompaktas apakšstacijas struktūra un funkcija atšķiras atkarībā no pielietojuma scenārijiem.

No funkcionālā viedokļa sistēmas var iedalīt sadales -tipa apakšstacijās un ģenerācijas-tipa apakšstacijās. Pēdējo parasti izmanto saules apakšstaciju un vēja enerģijas apakšstaciju projektos, kur jauda tiek palielināta pirms tīkla integrācijas.

Strukturāli izkārtojumi var ietvert I-tipa, U-tipa, L-tipa un modulāras konteinerizētas konfigurācijas. Tiek izvēlētas dažādas kompakto apakšstaciju projektēšanas pieejas, pamatojoties uz uzstādīšanas vietu, transportēšanas ierobežojumiem un apkopes prasībām.

Svarīga ir arī vides pielāgošanās. Kompaktās apakšstaciju sistēmas var pielāgot piekrastes korozijas izturībai, tuksneša augstas temperatūras{1}} vai augsta{2} augstuma apstākļiem.

 

6. Elektrisko iekārtu izvēles pārskats

 

Kompaktā apakšstacijā ir integrēti vairāki elektriskie komponenti, no kuriem katrs ir izvēlēts, pamatojoties uz sistēmas prasībām un kompaktās apakšstacijas projektēšanas nosacījumiem.

Augstsprieguma{0}}komponenti ietver vakuuma slēdžus, slodzes slēdžus, izolatorus, strāvas transformatorus un pārsprieguma novadītājus. Tie nodrošina drošu pārslēgšanu un ienākošās strāvas aizsardzību.

Zema-sprieguma komponenti ietver slēdžus, gaisa slēdžus, kontaktorus, relejus, skaitītājus un kondensatoru blokus. To veiktspēja tieši ietekmē kompakto apakšstaciju uzticamību un elektroenerģijas kvalitāti.

 

7. Galvenie aprīkojuma izvēles principi

 

7.1. Strāvas slēdža izvēles loģika

Vakuuma automātiskie slēdži ir ieteicami rūpnieciskiem lietojumiem, jo ​​tiem ir augsta pārrāvuma jauda un ilgs kalpošanas laiks. Tie ir piemēroti biežām pārslēgšanas darbībām un augstas bojājuma strāvas vidēm.

No otras puses, slodzes slēdži ir izdevīgāki{0}}un tiek izmantoti stabilās slodzes sistēmās. Tomēr tie nevar pārtraukt īssavienojuma strāvu-un tie ir jāizmanto ar drošinātājiem.

Eksporta projektiem kompakto apakšstaciju ražotājiem pirms galīgās atlases ir jāapstiprina arī zīmola izvēle, manuālās vai motorizētās darbības prasības un lietderības specifikācijas.

 

7.2 Zemsprieguma slēdža izvēle

Zemsprieguma slēdži ir jāizvēlas, ņemot vērā slodzes raksturlielumus:

• Nominālā strāva: 1,25–1,5 × slodzes strāva
• Sprieguma līmenis: 0,4kV sistēmas standarts
• Stabiņi: 1P / 2P / 3P / 4P
• Pārrāvuma jauda: Icu / Ics vērtības
• Brauciena līknes izvēle, pamatojoties uz slodzes veidu

Pareiza slēdža izvēle ir svarīga vispārējai kompaktās apakšstacijas aizsardzības veiktspējai un ilgstošai{0}}darbības stabilitātei.

 

8. Transformatoru izvēle un jaudas plānošana

 

Kompaktais apakšstacijas transformators ir visas sistēmas galvenā sastāvdaļa. Vairumā gadījumu tā izvēle tieši ietekmē efektivitāti, drošību un ilgtermiņa darbības stabilitāti.

Eļļas -iegremdētie transformatori tiek plaši izmantoti āra apstākļos, jo tiem ir labāka siltuma izkliede un salīdzinoši zemākas izmaksas. Savukārt sausā-tipa transformatori ir biežāk sastopami iekštelpās vai ugunsgrēka{3}}jutīgās vidēs, kur drošības prasības ir augstākas.

Jauda parasti tiek aprēķināta, pamatojoties uz faktisko slodzes pieprasījumu, ar papildu 10–20% rezervi turpmākai paplašināšanai. Standarta diapazons parasti ir no 50kVA līdz 2500kVA atkarībā no projekta lieluma un pielietojuma scenārija.

Atjaunojamās enerģijas projektos kompakto apakšstaciju transformatoru izvēle ir atkarīga arī no invertora jaudas, tīkla pieslēguma sprieguma un vietas vides apstākļiem.

 

9. Korpusa konstrukcija un mehāniskā konstrukcija

 

Materiāli

• Metāls: tērauds, nerūsējošais tērauds, alumīnija -cinka pārklājuma plāksnes
• Nem{0}}metāls: GRC, stiklašķiedras dzelzsbetons, kompozītmateriālu paneļi

 

Strukturālās iezīmes

• Pilnībā slēgts, laikapstākļiem izturīgs dizains
• IP43 un augstāks aizsardzības līmenis
• Modulāra vai integrēta transporta konstrukcija

Korpusa materiālu izvēle ir svarīga kompakto apakšstaciju konstrukcijas sastāvdaļa, īpaši piekrastes, mitrā vai tuksneša vidē, kur izturība pret koroziju un termiskā veiktspēja kļūst kritiski svarīga.

 

10. Pamatu un uzstādīšanas prasības

 

Stabils pamats ir būtisks drošai darbībai. Betona stiprība nedrīkst būt zemāka par C30, un izmēru pielaidei jābūt 5 mm robežās.

Pamatam jābūt paceltam vismaz 300 mm virs zemes līmeņa, lai novērstu ūdens uzkrāšanos. Zemējuma pretestība jāsaglabā 4Ω robežās, nodrošinot elektrisko drošību bojājuma apstākļos.

Ap iekārtu ir jārezervē atbilstoša apkopes telpa, parasti ne mazāk kā 1,2 m.

Āra kompaktajām apakšstaciju iekārtām ir ieteicama arī atbilstoša kanalizācija un pretkorozijas apstrāde, lai uzlabotu-ilgtermiņa uzticamību.

 

11. Uzstādīšana un nodošana ekspluatācijā

 

Pirms strāvas padeves ir jāveic virkne pamata pārbaužu, tostarp izolācijas pretestības pārbaude, zemējuma pārbaude, aizsardzības releju pārbaudes un bezslodzes darbības testi.

Uzstādīšanas laikā ir pareizi jānodrošina mehāniskā izlīdzināšana starp kompakto apakšstaciju un pamatu. Elektriskajiem savienojumiem ir jāievēro arī stingras griezes momenta kontroles un izolācijas prasības.

Atkarībā no projekta vajadzībām, lai nodrošinātu vienmērīgu palaišanu un uzticamu darbību, var tikt nodrošināts papildu atbalsts, piemēram, attālā nodošana ekspluatācijā vai tehniskā palīdzība uz vietas.

Starptautiskiem EPC projektiem daudzi kompakto apakšstaciju ražotāji piegādes komplektā nodrošina arī nodošanas ekspluatācijā dokumentāciju, FAT ierakstus un tehniskā atbalsta pakalpojumus.

 

Secinājums

Kompakta apakšstacija tagad ir galvenais infrastruktūras risinājums mūsdienu elektroenerģijas sadales sistēmām. Pieaugot pieprasījumam pēc saules enerģijas apakšstacijām, vēja enerģijas apakšstacijām un pilsētu tīkla modernizācijas, kompakto apakšstaciju sistēmu loma globālajos enerģētikas projektos turpina paplašināties.

Li kungs uzskata, ka turpmākajos kompakto apakšstaciju projektos lielāka uzmanība tiks pievērsta transporta efektivitātei, moduļu nomaiņai un atjaunojamās enerģijas integrācijai, nevis tikai pamata elektroenerģijas sadales funkcijām.