Analise van standaarde en strukturele prestasie van gekombineerde verspreidingsapparatuur

Standaarde en Klassifikasie van Gekombineerde Kragverspreidingsapparate

Daar is 'n relatief groot verskeidenheid gekombineerde kragverspreidingsapparate. Algemene gebruikte eenhede sluit ingepakte substasies in, boks-vormige transformators, vooraf opgestelde substasies, gekombineerde transformators, Europese-styl boks substasies, en Amerikaanse-styl boks substasies.

Relevante Standaarde vir Gekombineerde Kragverspreidingsapparate

Die huidig geldende relevante standaarde vir gekombineerde kragverspreidingsapparate in China sluit hoofsaaklik die nasionale standaard GB/T 17467 - 1998 Hoogspanning/Laagspanning Voorafgefabrikeerde Substasies in, die masjienindustrie standaard JB/T 10217 - 2000 Gekombineerde Transformators, en die kragindustrie se bestellingsstandaard DL/T 537 - 2002 Keurlynvir Hoogspanning/Laagspanning Voorafgefabrikeerde Boks-vormige Substasies.

In 1995 het die Internasionale Elektrotegniese Kommissie (IEC) die standaard IEC1330 - 1995 Hoogspanning/Laagspanning Voorafgefabrikeerde Substasies gepubliseer. Die nasionale standaard GB/T 17467 - 1998 Hoogspanning/Laagspanning Voorafgefabrikeerde Substasies is ekwivalent aan die IEC1330-standaard. In hierdie standaard word 'n voorafgefabrikeerde substation gedefinieer as "toerusting wat tipeproewe deurgegaan het en gebruik word om elektriese energie van 'n hoogspanningsisteme na 'n laagspanningsisteme oor te dra. Dit sluit transformators, laag- en hoogspanningskommuteertoestelle, verbindingslyne, en bykomende toerusting in 'n behuising in".

Die masjienindustrie standaard JB/T 10217 - 2000 Gekombineerde Transformators stel dat die standaarddefinisie van 'n gekombineerde transformator is: " 'n transformator wat die transformatorliggaam, kommunteertoestelle, vuses, taphangers, en bykomende hulpbronne kombiner".

Die kragindustrie se bestellingsstandaard DL/T 537 - 2002 Keurlynvir Hoogspanning/Laagspanning Voorafgefabrikeerde Boks-vormige Substasies het die oorspronklike DL/T 537 - 1993 Tegniese Voorwaardes vir Bestelling van 6 - 35kV Boks-vormige Substasies herrooi, waarmee die kragindustrie standaard vir boks-vormige substasies met IEC 1330 - 1995 ooreenstem. Die verskille tussen DL/T 537 - 2002 en IEC 1330 - 1995 (d.w.s. GB/T 17467 - 1998) word in Tabel 1 getoon.

Die drie binnelandse standaarde hierbo is allemaal aanbevole standaarde. As gevolg van die verskillende kenmerke van verskeie industrieë het elke standaard sy eie unieke kenmerke. Die kragindustrie se bestellingsstandaard word vanuit die gebruiker se perspektief oorweeg, gebaseer op internasionale (nasionale) standaarde, en voeg die inhoud wat in Tabel 1 ingelei word, by, wat 'n meer gedetailleerde basis vir toerustingkeuse bied.

Klassifikasie van Gekombineerde Kragverspreidingsapparate

Ten spyte van die bovermelde standaarde is die naamgewing van gekombineerde kragverspreidingsapparate in praktiese toepassing nie baie eenvormig nie, en die klassifikasie varieer ook. Daar is hoofsaaklik twee kategorieë: een is om slegs Europese-styl boks substasies as voorafgefabrikeerde substasies te definieer; die ander is om al die gekombineerde kragverspreidingsapparate kollektief as voorafgefabrikeerde substasies te noem, en dan voorafgefabrikeerde substasies in "Europese-styl boks substasies" en "Amerikaanse-styl boks substasies" te verdeel. Sommige leweransiers, om die behoeftes van verskillende gebruikers te bevredig, het selfs 'n produk met twee name.

Struktuur en Prestasie-analise

Europese-styl Voorafgefabrikeerde Substasie

In die 1970's het China 6-10kV geïntegreerde kragverspreidingsapparate uit Europese lande soos Frankryk en Duitsland ingevoer. Hierdie innoverende toerusting het die drie hoofkomponente van 'n substation (hoogspanningskommunteertoestelle, transformator, en laagspanningsverdelingskas) in 'n enkele behuising geïntegreer, wat die konsep van 'n voorafgefabrikeerde substation vestig het.

In Desember 1993 het die voormalige Ministerie van Elektrisiteit die industrie standaard DL/T 537-1993 "Tegniese Spesifikasies vir 6-35kV Voorafgefabrikeerde Substasies" vrygestel. Paragraaf 3.1 van hierdie standaard definieer dit eksplisiet as: " 'n Kompakte volledige kragverspreidingsassemblage wat bestaan uit hoogspanningsverdelingsapparatuur, kragtransformators, laagspanningsverdelingsapparatuur, en elektriese energie meteringstoerusting in een of meerdere kasse ingesluit, moet 'n voorafgefabrikeerde substation genoem word, afgekort as boks-vormige substation." Oorspronklik ontstaan uit Europese ontwerpe, is hierdie konfigurasie algemeen bekend geword as die Europese-styl voorafgefabrikeerde substation.

Na die publikasie van die Nasionale Standaard GB/T 17467-1998 "Hoogspanning/Laagspanning Voorafgefabrikeerde Substasies" in 1998, het die amptelike terminologie oorgeskakel na "voorafgefabrikeerde substation". Echter, beide gebruikers en vervaardigers verwys steeds na hierdie installasies as boks-vormige substasies of Europese-styl substasies in alledaagse praktyk.

Strukturele Kenmerke:

Die Europese-styl substation sluit tipies drie funksionele kompartemente in:

• Hoogspanningskamer

• Laagspanningskamer

• Transformator-kamer

Twee primêre konfigurasies word toegepas:

• Lineêre uitleg: Standaard konfigurasie

• Driehoekige uitleg: Aangewend vir komplekse laagspanningskringvereistes

Prestasie-voordele oor Konvensionele Substasies:

• Belastingsnabyheid-optimering:

• Vermindering van kragverskaffingsradius met 40-60%

• Vermindering van kabelinvesteringkoste met 25-35%

• Vermindering van lynverlies met 15-20%

• Ruimte-effektiwiteit:

• Besetting van ongeveer 10% van tradisionele substation-voetafdruk

• Vermindering van siviele ingenieurskoste met 60-70%

• Gevorderde installasie:

• Veldkonstruksietyd vermindering met 50-60%

Tegniese Beperkings en Oplossings:

Die insluitselontwerp stel kritiese termiese bestuuruitdagings voor:

• Beperkte warmte-afgifte verhoog interne temperatuur (tipiese ΔT-toename: 8-12°C)

• Potensiële termiese impak op komponentstabiliteit (geskatte prestasievermindering: 3-5% per 10°C-toename)

Industriële verminderingsstrategieë sluit in:

• Geavanceerde ventilasiesisteme:

• Labyrintstruktureerde behuisingmuure

• Assiaalstroome uitlaatventilatore (tipies 200-400 CFM kapasiteit)

• Termiese verbeteringsmaatreëls:

• Radiatoroptimalisering (oppervlakarea verhoog met 20-30%)

• Hittebestendige isoleringsmateriaal (Klas H of hoër)

• Hierdie oplossings, terwyl effektief, lei tot:

• 
  

• Strukturele kompleksiteit (vervaardigingsiklusverlenging: 15-20%)

• Addisionele energieverbruik (hulpbronsisteme: 5-8% van totale belasting)

• Akoustiese emissies (tipiese geluidvlaktoename: 3-5 dBA)

Onlangse Tegnologiese Vordering:

Vooraanstaande vervaardigers het deurbraaks in termiese bestuur bereik:

• Nuwe warmte-afgiftekonfigurasies vir transformators (verbeterde effektiwiteit: 12-15%)

• Geoptimeerde behuisingaerodynamika (temperatuurvermindering: 6-8°C)

• Geregistreerde hoëkapasiteitsontwerpe (≥800kVA) sonder gedwonge ventilasie

• Nabootsing van GB 1094.11 droëtransformator termiese limiete (maksimum windingstemperatuurtoename: 100K)

Hierdie innovasies handhaaf nabyheid aan nasionale standaarde terwyl dit bereik:

• Energiebesparing (ventilatorverminderingskoste: 100%)

• Geluidvlakvermindering (4-7 dBA)

• Verbeterde operasionele betroubaarheid (MTBF-verbetering: 20-25%)

Amerikaanse-styl Boks Substasies (Gekombineerde Transformators)

In die 1990's het Amerikaanse-styl gekompartementeerde driefase verdelingstransformators die Chinese mark binnegekom. Volgens die Amerikaanse Nasionale Standaard (ANSI) C57.12.26 - 1992 Standaard vir Padgeplaaste Gekompartementeerde Selfgekoelde Driefase Verdelingstransformators met Hoogspanningsplug-in Verbindinge, word hoogspanningskabels deur middel van kabelverbindinge in die hoogspanningskamer aan die transformator gekoppel, en laagspanningskabels word met boutte aan die laagspanningskontakpunte in die laagspanningskamer gekoppel. Die olievat van die padgeplaaste gekompartementeerde verdelingstransformator is toegerus met hoogspanningsvuses en vierposisie belastingskake. Die transformator kan as 'n terminal of in 'n lusnetwerk funksioneer, wat die kragverskaffingstoestand aan die hoogspanningskant van die transformator beskerm en beheer.

Transformatorvervaardigers in China het laagspanningskruisbreekers en elektrisiteitmeters by die laagspanningskamers van Amerikaanse-styl produkte gevoeg, wat dit in gekombineerde kragverspreidingsapparate verander het. Hierdie toerusting word wyd in woongemeenskappe gebruik. Om dit van Europese-styl boks substasies te onderskei, word dit Amerikaanse-styl boks substasies genoem, ook bekend as gekombineerde transformators. Die masjienindustrie standaard JB/T 10217 - 2000 Gekombineerde Transformators verduidelik die standaarddefinisie van gekombineerde transformators (soos hierbo genoem). In 3.7 word die "hoog- en laagspanningskamers" gedefinieer as "ruimtes waar die hoog- en laagspanningskabelterminals en die bedienings- en beheerdele van elektriese komponente deur staalplae ingesluit word, wat op die olievatmure leun". Dit is een van die strukturele verskille van Europese-styl boks substasies.

Hierdie standaard klassifiseer gekombineerde transformators (Amerikaanse-styl boks substasies) in twee tipes volgens die olievatstruktuur: gemeenskaplike vat-tipe en aparte vat-tipe. In die gemeenskaplike vat-tipe deel hoogspannings-elektroniese komponente 'n transformatorolievat met die transformatorliggaam, aangedui deur die letter ZG. In die aparte vat-tipe word hoogspannings-elektroniese komponente soos belastingskake in 'n aparte olievat geplaas, terwyl ander hoogspannings-elektroniese komponente en die transformatorliggaam in 'n ander olievat geïnstalleer word. Die oliekrose van die twee olievatte is nie met mekaar verbonden nie, aangedui deur die letter ZF.

Gemeenskaplike Vat Gekombineerde Transformators

Naast die voordele van Europese-styl boks substasies, het gemeenskaplike vat gekombineerde transformators die volgende voordele:

• Kleinere Voetafdruk: Beset ongeveer 3/5 van die area van 'n Europese-styl boks substation.

• Beter Warmte-afgifte: Die transformator is direk blootgestel, wat voordelig is vir warmte-afgifte. Die struktuur is relatief eenvoudig, en die verkopiesprys is relatief laag (ongeveer 3/5 van dié van 'n Europese-styl boks substation).

• Gemaklike Vervoer en Installasie: Kleiner in volume, wat vervoer en installasie meer gemaklik maak.

Onder die Chinese konteks het Amerikaanse-styl boks substasies direk van buite die land ingevoer, die volgende tekortkominge:

• Transformatorolie Degradasie: Wanneer die hoogspanningsbelastingskak bedryf, kan die boog wat gegenereer word, die transformatorolie laat ontleed, wat die algemene leeftyd van die Amerikaanse-styl boks substation beïnvloed.

• Fase-verlies Bedryf: Wanneer 'n hoogspanningsvus spring, kan dit die transformator laat bedryf onder fase-verlies toestande.

• Beperkte Hoogspanningskring Funksionaliteit: Die hoogspanningskring het relatief eenvoudige funksies, wat nie volledig aan die vereistes van huidige elektriese bedryfsvoorskrifte voldoen nie. Byvoorbeeld, die hoogspanningsbelastingskak het geen duidelike ontkoppelpunt nie.

Om hierdie kwessies aan te spreek, het inheemse vervaardigers 'n aantal verbeteringe aangebring. Soos hierbo genoem, is laagspanningskruisbreekers (gewoonlik intelligente lugkruisbreekers) by die laagspanningskamers van Amerikaanse-styl boks substasies gevoeg om multi-foutbeskerming soos oorlast, onderspanning, kortsluiting, en gronding te bereik. Dit elimineer die verskynsel van hoogspanningsvus-spring weens kortsluiting of oorlast in laagspanningsvoerkrale, wat die fase-verlies bedryf van die transformator vermy. Tweedens is die hoogspanningsgedeelte herontwerp. Byvoorbeeld, in terme van hoogspanningsbeskerming, gebruik Amerikaanse-styl boks substasies belastingskake om lastkragverskaffing te vermy en vertrou op agtersteuningsbeskermingsvusse en plug-in vusse vir volledige kragbeskerming.

Aparte Vat Gekombineerde Transformators

Tot dusver behoort die meeste Amerikaanse-styl boks substasies wat deur transformatorvervaardigers vervaardig word, tot die ZG-tipe gemeenskaplike vat gekombineerde transformators. Om die tekortkominge van gemeenskaplike vat gekombineerde transformators hierbo te elimineer, het inheemse transformatorvervaardigers hoogspanningskomponente soos belastingskake en agtersteuningsbeskermingsvusse van die transformatorolievat geskei. Hoog-flitspunt olie word in die klein kamers van hoogspanningskomponente soos belastingskake ingespot, en gewone No. 25 olie word in die transformatorolievat ingespot. Dit los nie net die probleem van transformatorolie-veroudering op wat veroorsaak word deur die bedryf van belastingskake, maar ook die warmte-afgifteprobleem wat veroorsaak word deur die gebruik van hoog-flitspunt olie in die hele transformatorolievat (as gevolg van sy hoë viskositeit).

Aanname van Amorfiese Legiering Transformators

Die transformator is die grootste en meeste warmte-produktiewe komponent in 'n boks-vormige substation. Sy strukturele kenmerke en die vlak van verlies is direk verwant aan die algehele ontwerp van die boks-vormige substation.

In 1996 het China suksesvol niet-krystalliene verdelingstransformators onder 500 kVA ontwikkel en vervaardig, maar die produksievolume was klein, en grootskaalse produksie is nie bereik nie. In 1998 het Shanghai Xindian Electric Company die ontwerp- en vervaardigingstegnologie van amorfiese transformators van General Electric (GE) in die Verenigde State ingevoer vir grootskaalse produksie. Tans is daar meer as 20 amorfiese transformatorvervaardigers. Die ladingsverlies van amorfiese legiering kerns is 20% van dié van die S9 reeks, wat 'n baie aansienlike energiebesparings-effek wys.

Die ANSI verdelingstransformatorstandaarde speel ook 'n rol in die breë konteks van transformatortechnologie en mark. Echter, die hoofbeperking vir die aanname van amorfiese legiering transformators in inheemse boks-vormige substasies is die prys, wat vereis dat die land ooreenkomstige aanmoedigingsbeleide implementeer. In werklikheid is daar baie aanmoedigingsbeleide vir die gebruik van amorfiese legiering transformators in en buite die land. Volgens Taiwanees vervaardigers het die Taiwan-streek streng standaarde vir niet-krystalliene legiering transformatorprodukte opgestel. Waar ook al gebruikers amorfiese legiering transformators koop, kan hulle subsidies ontvang op grond van die transformatorkapasiteit, met 'n beloning van tienduisende Nieuwe Taiwanese Dollars per kW.

Vergelyking tussen Europese-styl en Amerikaanse-styl Boks Substasies

Soos hierbo genoem, het beide Amerikaanse-styl en Europese-styl boks substasies voordele in terme van volume, oppervlak, en omgewingskoördinasie. Amerikaanse-styl boks substasies, wat dikwels met verwysing na ANSI verdelingstransformator-verwante norme ontwerp word, het selfs sekere voordele oor Europese-styl substasies in aspekte soos oppervlak, prys, en warmte-afgifte. Byvoorbeeld, in die geval van die DXB(W) - 1.10 tipe boks substation, word die hoog- en laagspanningsbusse, tap-changers, olie-reservoirs, en olie-afvoer-valves van die transformator op een skerpmuur geïnstalleer, elk in aparte hoog- en laagspanningsapparatuur kamers ingesluit. Die transformator vorm dus deel van die boks substation se behuising, terwyl die oorblywende drie skerpmure met gekrulde warmte-afgifte-elemente blootgestel aan die lug is. Dit verbeter die warmte-afgifte toestande en vermindering sekere verliese.

Echter, aangesien die warmte-afgifte dele van Amerikaanse-styl boks substasies lanktermyn blootgestel aan die lug is, ontstaan nuwe probleme soos materiaal corrosie as gevolg van die natuurlike omgewing, wat die algemene leeftyd van die toerusting