1. Az alállomás tervezési folyamata: szakaszos megközelítés

Egy 110 kV-os alállomás 16 hónapig tartott az ötlettől a feszültség alá helyezésig, mivel a csapat a korai fázisban kihagyta a terhelés-áramlási vizsgálatokat. Ez az egyetlen felügyelet három jelentős berendezésmódosításba és 1,2 millió dolláros költségvetési túllépésbe torkollott. Az alállomások tervezése csak akkor sikeres, ha egy merev, szakaszos módszertant követ. Minden fázis specifikus eredményeket hoz létre, amelyek érvényesítik a következő döntéseket.

A hatfázisú folyamat a megvalósíthatósággal és a helyszín kiválasztásával kezdődik. A mérnökök összegyűjtik a terhelési előrejelzéseket, a környezeti korlátokat és a hálózati összekapcsolási követelményeket. A kimenet egy előzetes egysoros diagram és egy elvi elrendezés. A második fázis mélyreható rendszervizsgálatok: rövidzárlat-elemzés, terhelési áramlás és tranziens stabilitás. Ezek a vizsgálatok megadják azokat a rövidzárlati áramszinteket, feszültségprofilokat és a megszakítók terhelhetőségére vonatkozó követelményeket, amelyek az összes berendezés névleges értékét befolyásolják.

A harmadik fázis az elsődleges berendezéseket – transzformátorokat, kapcsolóberendezéseket, gyűjtősíneket és reaktorokat – választja ki. Minden specifikáció a rendszer vizsgálati számához kapcsolódik. A negyedik fázis véglegesíti a fizikai elrendezést, az építési munkákat és a földelési hálózatot. Az ötödik fázis a védelmi, vezérlési és SCADA architektúrát tervezi. A hatodik fázis az építkezést, a tesztelést és az üzembe helyezést foglalja magában. A fázisok közötti minden átadásnak tartalmaznia kell egy formális tervezési felülvizsgálati ellenőrzőlistát.

Gyakori hibaminta a rendszertanulmányok elvégzése, miután a berendezést már megrendelték. Ez kompromisszumokra kényszeríti a védelmi koordinációt, és a transzformátorokat sebezhetővé teheti a hiba miatti károsodásokkal szemben. Kövesse a sorrendet. Hagyja, hogy a számok vezéreljék a hardverválasztást.

2. Kulcsfontosságú rendszertanulmányok: rövidzárlat, terhelési áramlás és védelmi koordináció

Nem lehet megszakítót méretezni vagy relé hangszedőt beállítani anélkül, hogy ismernénk a rendelkezésre álló maximális hibaáramot. A rendszertanulmányok nem kötelező papírmunka. Ezek képezik minden műszaki specifikáció analitikai gerincét. A három alapvető tanulmány a rövidzárlat-elemzés, a terhelés-áramlás elemzés és a védelmi koordináció.

A rövidzárlat-elemzés kiszámítja a háromfázisú és a vonal-föld hibaáramokat minden busznál. Egy tipikus 110 kV-os, 2500 MVA felfelé irányuló hálózattal rendelkező alállomás esetében a háromfázisú szimmetrikus hibaszint gyakran 20 kA és 40 kA között van. Az egyfázisú-földelési hiba meghaladhatja a 30 kA-t, ha a nulla szilárdan földelt. Ezek a számok határozzák meg a megszakítók megszakítási teljesítményét, a gyűjtősínek rövid idejű ellenállását és az áramváltók termikus határait.

A terhelés-áramlás elemzés megerősíti a feszültségprofilokat és a berendezések terhelését csúcs- és minimális termelési forgatókönyvek esetén. A mérnökök ellenőrzik, hogy a transzformátor fokozatkapcsolói 0,95–1,05 pu szekunder feszültséget képesek-e fenntartani. Ezenkívül azonosítják a túlterhelt vonalakat és a meddő teljesítmény hiányát. A védelmi koordináció ezután mindkét tanulmányra épül. Az időáram-görbék (TCC-k) segítségével a tervezők úgy állítják be a relé időtárcsákat és a felvevő áramokat, hogy az adagoló hibája megszűnjön, mielőtt a transzformátor tartalék védelme működésbe lépne. A sorozatos eszközök között 0,2–0,3 másodperces koordinációs intervallumok bevett gyakorlat.

Az alábbi táblázat az általános alállomási feszültségek tipikus rövidzárlati szintjeit mutatja, feltételezve, hogy erős a hálózathoz való hozzájárulás.

Futtassa ezeket a vizsgálatokat olyan szoftverekkel, mint az ETAP, a DIgSILENT PowerFactory vagy a PSS/E. Mindig a legrosszabb hálózati konfigurációt modellezze – a maximális generálást és az összes üzemben lévő vonalat.

3. Berendezés kiválasztása: transzformátorok, kapcsolóberendezések és gyűjtősínek

A berendezések kiválasztása az, ahol a tőkeköltség, az élettartam-működés és a helyszíni korlátok ütköznek. Ha rosszul csinálja, kétszer fizet érte – egyszer a beszerzési megrendelésben, egyszer pedig a karbantartási költségvetésben. A három legnagyobb döntés a transzformátor típusa, a kapcsolóberendezések szigetelési közege és a gyűjtősín-konfiguráció.

3.1 Transzformátor típusa: olajba merülő vs. száraz típusú

A 35 kV feletti alállomásokon az olajbemerített transzformátorok dominálnak kiváló hűtésük és magasabb BIL-besorolásuk miatt. Egy tipikus 110 kV / 20 kV, 50 MVA egység ásványolajat használ kényszerolajjal és kényszerléghűtéssel. Egy ilyen egység teljes terhelési vesztesége 150 kW és 200 kW között van. Olajmerített transzformátorok alacsonyabb MVA-nkénti első költséget és jobb túlterhelési képességet kínálnak, de beltérben vagy épületek közelében tűzoltó rendszereket és olajtároló gödröket igényelnek.

Olajba merített transzformátorgyártók, OEM/ODM gyár

A Jiangsu Dingxin Electric a kínai egyedi olajbemerült transzformátorgyártók és az OEM/ODM olajbemerülő transzformátorgyárak, az egyedi olajbemerülő transzformátorok online.

Termék megtekintése →

Száraz típusú transzformátorok, különösen epoxigyanta öntött tekercs kivitelek , kitűnnek a városi alállomásokban, földalatti boltozatokban és szigorú tűzvédelmi előírásokkal rendelkező helyeken. A 35 kV / 0,4 kV, 2,5 MVA öntött műgyanta egység természetes légkonvekción keresztül vezeti el a hőt, kiküszöbölve az olajszivattyúkat és a radiátorokat. A büntetés magasabb kezdeti költség – nagyjából 20–30%-kal több, mint egy egyenértékű olajjal töltött egység – és nagyobb alapterület ugyanazon kVA-nál. Az alábbi táblázat a két technológiát hat döntési tényező alapján hasonlítja össze.

Száraz típusú transzformátor gyártók, száraz típusú transzformátor gyár

A Jiangsu Dingxin Electric egy kínai egyedi száraz típusú transzformátorgyártó és OEM/ODM száraz típusú transzformátorgyár, egyedi száraz típusú transzformátor online.

Termék megtekintése →

3.2 Kapcsolóberendezések: AIS vs. GIS

A levegőszigetelt kapcsolóberendezések (AIS) légköri levegőt használnak szigetelő közegként. Ez az alapértelmezett választás a bőséges hellyel rendelkező kültéri 35–220 kV-os alállomásokhoz. Egyetlen 110 kV-os AIS-öböl nagyjából 8 m × 12 m-t foglal el. Ezzel szemben a gázszigetelt kapcsolóberendezések (GIS) minden feszültség alatt álló részt SF6-tal töltött, tömített csövekben zárnak. Ugyanez a 110 kV-os öböl körülbelül 2 m × 6 m-re zsugorodik. A GIS kötelező a városi beltéri alállomásokon és part menti telephelyeken, ahol a sószennyezés két éven belül lerontja az AIS szigetelőit.

A GIS 2-3-szor többe kerül, mint az AIS ugyanazon besorolásokért. Ám amikor a földterület költsége meghaladja az 500 dollárt négyzetméterenként, a kisebb helyigény gyakran a teljes telepítési költséget a GIS javára fordítja. A GIS karbantartása alacsonyabb az elsődleges érintkezőknél, bár a gázfelügyelet és a szivárgásérzékelés speciális költségréteget ad.

3.3 Gyűjtősín konfiguráció

Az egybuszos elrendezések a legolcsóbbak, de a karbantartáshoz teljes állomáskiesést igényelnek. A duplabuszos vagy másfél megszakítós rendszerek működési rugalmasságot biztosítanak. Egy 220 kV-os, hat betápláló alállomásnál a másfél megszakítós konfiguráció körülbelül 30%-kal növeli a kapcsolóberendezések tőkeköltségét, de kiküszöböli a teljes állomáskimaradást a megszakítók karbantartása során. Válassza ki a buszsémát a közmű N-1 megbízhatósági kritériuma alapján.

4. Alállomás elrendezés és földelés tervezése

A fizikai elrendezés és a földelés elválaszthatatlanok. A berendezések elhelyezése határozza meg a hibaáram úthosszát, amely közvetlenül befolyásolja a lépés- és érintési feszültségeket. A jól megtervezett elrendezés emellett leegyszerűsíti a kábelárkokat, csökkenti a földmunkát és felgyorsítja az építkezést.

Kezdje az egysoros diagrammal, és rendeljen hozzá fizikai rekeszeket. A buszcsatorna hosszának minimalizálása érdekében helyezze el a transzformátorteret a kapcsolóberendezés épülete mellett. Kültéri légszigetelt állomások esetében tartsa be a minimális fázis-fázis és fázis-föld távolságokat az IEC 61936-1 szerint. 110 kV-on a szabványos fázis-fázis távolság 1300 mm, a fázis-föld hézag pedig 1100 mm. 220 kV esetén ezek az értékek 2100 mm-re, illetve 1800 mm-re emelkednek.

A földelési tervezés célja, hogy a teljes földelési ellenállás legfeljebb 1 ohm legyen nagy alállomásoknál és 5 ohm kis elosztóállomásoknál. A rács jellemzően 0,5–0,7 m mélységben betemetett csupasz rézvezetőkből áll, amelyek 4–6 méteres távolsággal hálót alkotnak. Ha a talaj ellenállása meghaladja az 500 ohm-m-t, függőleges földelő rudakat vagy vegyszeres kezelést kell alkalmazni. Számítsa ki az érintési és lépésfeszültségeket a legrosszabb hálózati áram mellett. A 0,5 másodperces tisztítási idő megengedett érintési feszültsége zúzott kőzetburkolaton 660 V körül van. Ha a számított érintési feszültség ezt meghaladja, húzza meg a rácstávolságot vagy adjon hozzá felületi szigetelést.

A villámvédelem a gördülő gömb módszert alkalmazza. II. védelmi fokozatú alállomásnál a gömbsugár 30 m. Az árnyékoló vezetékeket vagy a villámárbocokat úgy helyezze el, hogy minden feszültség alatt álló berendezés a védelmi zónán belül legyen. Egy 20 m magas árboc kb. 24 m oldalirányú védőtávolságot biztosít 12 m-es berendezésmagasság mellett.

5. Védelmi és vezérlőrendszerek: a reléktől a SCADA-ig

A védelemnek gyorsnak, szelektívnek és megbízhatónak kell lennie. A 10 MVA feletti teljesítménytranszformátor elsődleges védelme általában egy áramkülönbség-relé harmonikus visszatartással. Ez a relé érzékeli a belső hibákat az egyes tekercsek bemeneti és kilépő áramainak összehasonlításával. Egy 110/20 kV-os, 50 MVA transzformátor esetében a tipikus differenciális hangszedő egységenként 0,2–0,3 értékre van beállítva 30–40%-os meredekséggel, hogy elkerülje a CT telítettség kioldását külső hibák esetén.

A tartalékvédelem idő-túláram-elemeket tartalmaz a nagy- és kisfeszültségű oldalon. A fázistúláram-felvétel a transzformátor teljes terhelési áramának 125–150%-ára van beállítva; Érzékenyen földelt rendszerek esetén a föld túláram-felvételét gyakran a teljes terhelési áram 20–30%-ára állítják be. A megszakító meghibásodás elleni védelem elindítja az összes szomszédos megszakító kioldását, ha az elsődleges megszakító nem szünteti meg a hibát 150–200 ms-on belül.

A vezérlőrendszer architektúrája ma már általánosan alkalmazza az IEC 61850 szabványt az alállomások automatizálására vonatkozóan. A digitális relék, egyesítő egységek és mezővezérlők egy állomásbuszon keresztül kommunikálnak GOOSE üzenetekkel a reteszeléshez és MMS-sel a SCADA interfészekhez. Az IEC 61850 60–80%-kal csökkenti a rézvezetékek bekötését a vezetékes rendszerekhez képest. Amikor a segédprogram örökölt SCADA interfészt üzemeltet, egy protokollátjáró átalakítja a DNP3-at vagy a Modbus-t állomásbusszá. Mindig adja meg, hogy a védőrelé beállításait nem felejtő formátumban kell tárolni, és az összes eseményrekord időszinkronizálása SNTP vagy IRIG-B főóra segítségével történik.

6. Megújulóenergia-alállomások különleges szempontjai

A napelemes farm alállomás nem a közüzemi kapcsolóállomás kicsinyített változata. Kezelnie kell a magas harmonikus tartalmat, a kétirányú teljesítményáramlást és a nem szándékos szigetelválasztás kockázatát. Ha figyelmen kívül hagyja ezeket a tényezőket, akkor a relé hibás működésével és az inverter kioldásával szembesül.

Az inverterekből származó harmonikus torzítások általában az alacsony rendű frekvenciákon koncentrálódnak – az 5., 7., 11. és 13. A teljes harmonikus torzításnak (THD) az összekapcsolási ponton 5% alatt kell maradnia az IEEE 519 szerint. Amikor a THD túllépi ezt a határt, a mérnökök passzív hangolt szűrőket vagy aktív harmonikus szűrőket adnak hozzá. Az 5. harmonikusra hangolt, 20-as minőségi tényezővel rendelkező passzív szűrő ezt a harmonikus áramot 80%-kal csökkentheti. Az aktív szűrők, bár drágábbak, alkalmazkodnak az inverter változó működési pontjaihoz.

A szigeteltérés észlelése passzív módszerek (alacsony/túlfeszültség, alul/túl frekvencia) és aktív módszerek (frekvenciaeltolás, meddőteljesítmény-export variáció) kombinációját igényli. A szigetelő relének a hálózat kimaradása után 2 másodpercen belül le kell választani a berendezést. A transzformátor kiválasztása is figyelmet igényel. A dedikált inverteres transzformátornak ellenállnia kell a harmonikus áramok további tekercsfeszültségének. Fázisváltó transzformátorok használható többimpulzusos egyenirányító konfigurációk létrehozására, amelyek törölnek bizonyos harmonikus sorrendeket, mielőtt azok elérnék a hálózatot, csökkentve a szűrőköltséget és a lábnyomot.

Fázisváltó egyenirányító transzformátor gyártók, OEM/ODM gyár

A Jiangsu Dingxin Electric kínai egyedi fázisváltó egyenirányító transzformátor gyártó és OEM/ODM fázisváltó egyenirányító transzformátor gyár, egyedi fázisváltó egyenirányító transzformátor online

Termék megtekintése →

A szélerőművek esetében a feszültségvillódzás és az alacsony feszültségű átfutási (LVRT) képesség határozza meg az alállomás tervezését. A transzformátor impedanciája általában 8% és 12% között van, hogy korlátozza a feszültségesést a turbina indításakor. Győződjön meg arról, hogy a szélturbinák LVRT-görbéje megfelel a hálózati kód követelményeinek – a 150 ms-ig tartó zéró feszültséghez csatlakoztatva maradni általános feladat.

7. Nemzetközi szabványok: IEC kontra IEEE/ANSI – Amit tudnod kell

Az IEC 60076 szerint épített transzformátor tervezési módosítások nélkül nem feltétlenül felel meg az IEEE C57.12.00 követelményeinek. A különbségek a hőmérséklet-emelkedési határértékekben, a szigetelési szintekben és a zajvizsgálati feltételekben jelentkeznek. Azok az exportprojektek, amelyek nem egyeztetik össze ezeket a szabványokat a specifikáció szakaszában, elkerülhetetlenül költséges átdolgozással szembesülnek.

Az alábbi táblázat három kritikus eltérési pontot emel ki.

A kapcsolóberendezések esetében az IEC 62271-1 szabvány eltérően határozza meg a névleges feszültséget és áramerősséget, mint az IEEE C37. A felszerelés meghatározásakor egyértelműen adja meg az alkalmazandó szabványt, és kérjen megfelelőségi tanúsítványt. A kettős tanúsítvánnyal rendelkező termékeket szállítani képes gyártók kiküszöbölik az összehangolási kockázatokat. A Európai stílusú, alátétre szerelhető transzformátor Például úgy tervezhető, hogy az IEC és az IEEE szigetelési koordinációs követelményeket is kielégítse a persely kúszótávolságának kisebb módosításaival.

2000KVA 11KV európai alállomási teljesítménytranszformátor gyártók, gyár - Jiangsu Dingxin Electric Co., Ltd.

A Jiangsu Dingxin Electric a kínai OEM 2000KVA 11KV európai alállomási teljesítménytranszformátor gyártója és gyára, európai alállomási áramtranszformátor nagykereskedelme, európai alállomási teljesítménytranszformátor

Termék megtekintése →

8. Költségbecslés és a projekt idővonala

A költségvetés realizmusa elválasztja a jóváhagyott projekteket a félretett javaslatoktól. Egy 110 kV-os zöldmezős kültéri AIS alállomás két 50 MVA-s transzformátorral és hat betápláló résszel általában 4-7 millió dollárba kerül a berendezések és az építés terén. A transzformátorcsomag önmagában ennek 30-35%-át fogyasztja. A kapcsolóberendezések 20-25%-ot tesznek ki, míg az építkezések és alapítványok további 15-20%-ot tesznek ki. A fennmaradó összeg a védelmet, a vezérlést, a SCADA-t és az üzembe helyezést fedezi.

Az idővonalak előre látható mintát követnek. A 110 kV-os állomás tervezési és beszerzési szakasza 5-7 hónapot vesz igénybe. A polgári építés és a berendezések szerelése 6-8 hónapot vesz igénybe. Az üzembe helyezés és a hálózat szinkronizálása további 2-3 hónapig tart. A teljes program az aláírt szerződéstől a kereskedelmi üzemeltetésig 12-18 hónapot vesz igénybe. Egy 220 kV-os térinformatikai állomás több résszel és magasabb névleges feszültséggel nagyjából 4-6 hónapot hosszabbít meg mind a tervezési, mind a telepítési fázisban.

A költségtúllépések leggyakrabban három forrásból származnak: a hálózati összekapcsolási követelmények késői változásaiból, a mély cölöpöket igénylő, előre nem látható talajviszonyokból, valamint a specifikációs eltérések miatti kiterjesztett gyári átvételi tesztelési (FAT) ütemezésekből. Rendeljen 10–15%-os tartalékot a berendezések költségvetésére, és rögzítse az összekapcsolási szerződés feltételeit a nagyobb beszerzési megrendelések kiadása előtt.