Kombineeritud jaotuseadmete standardite ja struktuurilise jõudluse analüüs

Kombineeritud võrgukirveseade standardid ja klassifitseerimine

Kombineeritud võrgukirveseadmete valik on suhteliselt laia. Tavaliselt kasutatavad seadmed hõlmavad pakettkirvesid, kastitransformatoreid, ehitatud kirvesid, kombineeritud transformatoreid, eurooplastiili kastkirvesid ja ameeriklastiili kastkirvesid.

Kombineeritud võrgukirveseadmestiku kohaldatavad standardid

Praegu kõigis PRC-s kehtivad kombineeritud võrgukirveseadmestiku kohaldatavad standardid hõlmavad peamiselt: riiklikku standarti GB/T 17467-1998 Kõrgepinge/Alginge prefabrikatsioonkirved, masinavarustuse tööstusstandarti JB/T 10217-2000 Kombineeritud transformatorid ja elektritööstuse tellimisstandarti DL/T 537-2002 Kõrgepinge/Alginge prefabrikatsioonkastkirvesid valikute nõuded.

Aastal 1995 avaldas Rahvusvaheline Elektrotehnilise Komitee (IEC) standardi IEC1330-1995 Kõrgepinge/Alginge prefabrikatsioonkirved. Riiklik standard GB/T 17467-1998 Kõrgepinge/Alginge prefabrikatsioonkirved on vastav IEC1330 standardile. Selles standardis määratakse prefabrikatsioonkirve kui "seadme, mis on läbinud tüübiproovide ja mida kasutatakse elektrienergia edastamiseks kõrgepingesüsteemist algingesüsteemi. See sisaldab transformatorit, alginge ja kõrgepinge lülite, ühendusi ja abilahendusi, mis on kandituses katta all".

Masinavarustuse tööstusstandard JB/T 10217-2000 Kombineeritud transformatorid määrab, et kombineeritud transformatori standardne määratlus on: "transformator, mis kombinib transformatori enda, lülite, segadussite, tapmuutjaid ja vastavaid abilahendusi".

Elektritööstuse tellimisstandard DL/T 537-2002 Kõrgepinge/Alginge prefabrikatsioonkastkirvesid valikute nõuded muutis originaalset DL/T 537-1993 Tellimuse tehnilised tingimused 6-35kV kastkirvesid, tehes elektritööstuse kastkirvesid standardi kooskõlaliseks IEC 1330-1995-ga. DL/T 537-2002 ja IEC 1330-1995 (st GB/T 17467-1998) erinevused on näidatud tabelis 1.

Ülaltoodud kolm kodumaist standardit on soovitatavad standardid. Erinevate tööstusharude omaduste tõttu on igal standardil oma unikaalsed omadused. Elektritööstuse tellimisstandard vaatab asja kasutaja perspektiivist, põhineb rahvusvahelistel (riiklike) standarditel ja lisaks tabelis 1 kirjeldatud sisu, annab seadmestiku valimiseks täpsemad alused.

Kombineeritud võrgukirveseadmestiku klassifitseerimine

Hooligi mainitud standarditest, kombineeritud võrgukirveseadmestiku nimetamine praktilistes rakendustes ei ole väga ühtlane, ega ka klassifitseerimine. Kõige levinumad on kaks kategooriat: üks defineerib ainult ehitatud kirvesid eurooplastiili kastkirvesidena; teine kogub kõik kombineeritud võrgukirveseadmed ehitatud kirvesidena, ja siis jagab ehitatud kirvesid "eurooplastiili kastkirves" ja "ameeriklastiili kastkirves" kategooriates. Mõned tootjad, et rahuldatada erinevate kasutajate vajadusi, isegi on toodet, millel on kaks nime.

Struktuur ja jõudluse analüüs

Eurooplastiili prefabrikatsioonkirve

1970ndatel importis Hiina 6-10kV integreeritud võrgulaadeseadmete Prantsusmaalt ja Saksamaalt. See innovaatiline seade integreeris kolme kirvesi (kõrgepinge lülite, transformator, alginge jaotuskaup) ühte kanditu, lootes prefabrikatsioonkirve mõistet.

Detsembri 1993. aastal avaldas eelmisel elektritööstuse ministerium välja tööstusstandardi DL/T 537-1993 "Tehnilised spetsifikatsioonid 6-35kV prefabrikatsioonkirvede tellimiseks". Selle standardi artikkel 3.1 määrab selgelt: "Kompaktne täielik võrgulaadesee, mis koosneb kõrgepinge võrgulaadeseadmetest, transformatoreid, alginge võrgulaadeseadmetest ja elektrienergia mõõtmise seadmetest, mis on kandituses ühe või mitme kabinetis, tuleb nimetada prefabrikatsioonkirveks, lühendatult kabinet-kirveks." Euroopa disainist pärit see konfiguratsioon sai tavaliselt teada eurooplastiili prefabrikatsioonkirvena.

Pärast riikliku standardi GB/T 17467-1998 "Kõrgepinge/Alginge Prefabrikatsioonkirved" avaldamist 1998. aastal, muutus ametlik terminoloogia "prefabrikatsioonkirve"ks. Siiski jätkavad kasutajad ja tootjad viitamist neile seadmetele kabinet-kirvede või eurooplastiili kirvede kui tavapärases käituses.

Struktuurilised omadused:

Eurooplastiili kirve koosneb tavaliselt kolmest funktsiooniplokist:

• Kõrgepinge kompartiment

• Alginge kompartiment

• Transformatori kompartiment

Kasutatakse kaks peamist konfiguratsiooni:

• Lineaarne paigutus: Standardkonfiguratsioon

• Triikuline paigutus: Kasutatakse keerulistele alginge võrgu nõuetekohaks

Jõudluse eelised traditsiooniliste kirvede võrreldes:

• Vähendab elektrivõrgu raadiusi 40-60%

• Vähendab juheinvesteeringuid 25-35%

• Vähendab liini kaotusi 15-20%

• Kasutab umbes 10% traditsioonilise kirve pindala

• Vähendab ehitusinvesteeringuid 60-70%

• Paigaldusaeg väheneb 50-60%

Teknilised piirangud ja lahendused:

Enkeleerimise disain esitab kriitilisi soojusjuhtimise probleeme:

• Piiratud soojusläbivool tõstab sisesoojuse (tavaline ΔT tõus: 8-12°C)

• Potentsiaalne soojusmõju komponentide stabiilsusele (hinnanguline jõudluse langus: 3-5% iga 10°C tõusu kohta)

Industriaalne lahendused hõlmavad:

• Edasisoole süsteemid:

• Labyrintstruktureeritud kandituse seinad

• Teljestikulised ventilatsioonifännid (tavaliselt 200-400 CFM kapasiteet)

• Soojusoptimeerimismeetmed:

• Radiatori optimiseerimine (pinnaala suurendatakse 20-30%)

• Soojuskestlik isolatsioonimaterjal (klas H või kõrgem)

• Need lahendused, kuigi efektiivsed, toovad kaasa:

• 
  

• Struktuurilist keerukust (tootmis tsükli pikendus: 15-20%)

• Lisaelektri tarbimist (abivõrkud: 5-8% kokkuhoiust)

• Akustilisi emissioone (tavaline müra taseme tõus: 3-5 dBA)

Viimased tehnilised arenenud:

Juhtivad tootjad on saavutanud läbimurdeid soojusjuhtimises:

• Uued soojusläbivooli konfiguratsioonid transformatoritele (parandatud efektiivsus: 12-15%)

• Optimeeritud kandituse aerodünaamika (soojuse tõus: 6-8°C)

• Sertifitseeritud suuremahulised disainid (≥800kVA) ilma sunnitud ventilatsioonita

• Vastavus GB 1094.11 kuivtransformatori soojuspiirangutele (maksimaalne kierte soojuse tõus: 100K)

Need uuendused säilitavad vastavuse rahvuslike standarditega, samal ajal saavutatakse:

• Energia säästmine (ventilaatorite energiatarbimise vähendus: 100%)

• Müra taseme vähendus (4-7 dBA)

• Parandatud operatiivne usaldusväärsus (MTBF parandus: 20-25%)

Ameeriklastiili kastkirved (kombineeritud transformatorid)

1990ndatel sisenesid Ameerika tiili segmenteeritud kolmfaasi jagamistransformatorid Hiina turule. Ameerika Rahvusvahelise Standardi (ANSI) C57.12.26-1992 Standard Pad-Mounted Compartmentalized Self-Cooled Three-Phase Distribution Transformers with High-Voltage Plug-in Connectors kohaselt on kõrgepinge juhed ühendatud transformatoriga kõrgepinge kompartimenti kaudu kabeli ühendite kaudu, ja alginge juhed on ühendatud alginge terminalidega murdihoidijatega alginge kompartiments. Segmenteeritud pad-mount jagamistransformatori õlitank on varustatud kõrgepinge segadussiteta ja neliposisioonilise laadi lülitega. Transformator võib töötada terminaalina või ringvõrgus, kaitstes ja kontrollides transformatori kõrgepinge poolt elektrivara.

Hiina transformatoritootjad on lisadanud alginge automaatlülite ja elektriarvestite Ameerika tiili toodete alginge kompartimentidele, muutes need kombineeritud võrgulaadeseadmeteks. Need seadmed on laialdaselt kasutusel elamuväljakutes. Nende eristamiseks eurooplastiili kastkirvedest tuntakse neid Ameerika tiili kastkirvedena, mida nimetatakse kombineeritud transformatoriteks. Masinavarustuse tööstusstandard JB/T 10217-2000 Kombineeritud transformatorid selgitab kombineeritud transformatorite standardset määratlust (eelnevalt mainitud). Artikkel 3.7 defineerib "kõrgepinge ja alginge kompartimente" kui "ruume, kus kõrgepinge ja alginge juhede lõpped ja elektroonikkomponentide töö ja kontroll osad on metallplaatidega kattetud, sõltudes õlitanki seinteist". See on üks struktuurilisi erinevusi eurooplastiili kastkirvedega.

See standard jagab kombineeritud transformatorite (Ameerika tiili kastkirved) kaks tüüpi õlitanki struktuuri järgi: ühine õlitank ja eraldi õlitank. Ühises õlitankis jagavad kõrgepinge elektroonikkomponendid sama õlitanki transformatoriga, mida tähistatakse tähega ZG. Eraldi õlitanki korral on kõrgepinge elektroonikkomponendid nagu laadi lülited paigutatud eraldi õlitanki, samas kui muud kõrgepinge elektroonikkomponendid ja transformator on paigutatud teise õlitanki. Kaks õlitanki ei ole ühendatud, mida tähistatakse tähega ZF.

Ühine õlitanki kombineeritud transformatorid

Lisaks eurooplastiili kastkirvede eelistele, on ühine õlitanki kombineeritud transformatoridel järgmised eelised:

• Väiksem pindala: Võtab umbes 3/5 eurooplastiili kastkirvede pindalast.

• Parandatud soojusläbivool: Transformator on otse välja avatud, mis on kasulik soojusläbivooli jaoks. Struktuur on suhteliselt lihtne, ja müügihind on suhteliselt madal (umbes 3/5 eurooplastiili kastkirvedest).

• Lihtsustatud transport ja paigaldus: Väiksem ruumala, mis muudab transporti ja paigaldust lihtsamaks.

Hiina kontekstis, Ameerika tiili kastkirved, mis on otse imporditud väljastpoolt, on järgmised puudused:

• Transformatori õlitankide vananemine: Kui kõrgepinge laadi lülitik töötab, võib tekkinud plasma põhjustada transformatori õlitankide vananemist, mõjutades Ameerika tiili kastkirvede üldist kasutusaega.

• Faaside puudumine: Kui kõrgepinge segadussid lähevad ära, võib see põhjustada transformatori faaside puudumise olukorra.

• Piiratud kõrgepinge võrgu funktsionaalsus: Kõrgepinge võrgu funktsionaalsus on suhteliselt lihtsana, mis ei täienda täielikult praeguseid elektritöö regulatsioone. Näiteks kõrgepinge laadi lülitikul ei ole ilmset katkestuspunkti.

Nende probleemide lahendamiseks on kodumaist tootjad teinud mitmeid parandusi. Eelnevalt mainitud, lisatakse alginge automaatlülited (tavaliselt intellegentne õhulülitik) Ameerika tiili kastkirvede alginge kompartimentidele, et saavutada mitmed veendused nagu ületaastamine, alginge, lühikutte ja maandamine. See vältib kõrgepinge segadusside lähtumist alginge juhete lühikutte või ületaastamise tõttu, vältides transformatori faaside puudumise olukorda. Teiseks, kõrgepinge osa on uuesti disainitud. Näiteks, kõrgepinge kaitse osas kasutavad Ameerika tiili kastkirved laadi lülitikke, et lõpetada laadivarustus ja sõltuda tagurpidi kaitse segadussidest ja plug-in segadussidest täieliku varustuse kaitseks.

Eraldi õlitanki kombineeritud transformatorid

Kuni praeguseni, enamik Ameerika tiili kastkirved, mida on toodetud transformatoritootjate poolt, kuuluvad ZG tüüpi ühine õlitanki kombineeritud transformatorite. Ühine õlitanki kombineeritud transformatorite eelmainitud puuduste vältimiseks, on kodumaist transformatoritootjad eraldanud kõrgepinge komponente nagu laadi lülitikud ja tagurpidi kaitse segadussid transformatori õlitankist. Kõrgepinge komponentide väikestesse kompartimentidesse on lisatud kõrgekiirgusõli, ja tavaline nr. 25 õli on lisatud transformatori õlitanki. See lahendab transformatori õlitankide vananemise probleemi laadi lülitiku töötamise tõttu, samuti lahendab soojusläbivooli probleemi kõrgekiirgusõli kasutamisega kogu transformatori õlitanki (tõttu selle kõrge viskoosituse).

Amorfe allvee transformatorite kasutamine

Transformator on suurim ja kõige soojem komponent kastkirvedes. Selle struktuurilised omadused ja kaotuste tasemed on otseselt seotud kastkirvede üldise disainiga.

1996. aastal arendas ja tootas Hiina edukalt amorfe jagamistransformatorid all 500 kVA, kuid tootmise kogus oli väike, ja suurtõhus tootmine ei saavutatud. 1998. aastal tuvis Shanghai Xindian Electric Company General Electric (GE) USAs amorfe transformatorite disaini ja tootmise tehnoloogia suurtõhusaks tootmiseks. Praegu on üle 20 amorfe transformatoritootjat. Amorfne allvee järjestiku nullpinge kaotus on 20% S9 sarja nullpinge kaotusest, näitades väga olulist energiasäästu.

ANSI jagamistransformatorite standardid mängivad ka rolli transformatorite tehnilises ja turunduses. Kuid enamikul kodumaist kastkirvedes amorfe allvee transformatorite kasutamise piirang on hind, mille jaoks on vaja riigi poolt rakendada vastavaid stimuleerivaid poliitikaid. Tegelikult on palju stimuleerivaid poliitikaid amorfe allvee transformatorite kasutamiseks nii kodumaal kui ka väljaspool. Taiwanil on Tiibeti tootjad andnud teada, et Taiwanil on loodud range standard amorfe allvee transformatorite toodete jaoks. Kui kasutajad ostavad amorfe allvee transformatorit, saavad nad subsideerimist transformatori võimsuse järgi, andes tulu sadu tuhandeid Uusi Taiwani dollarit kW kohta.

Eurooplastiili ja Ameerika tiili kastkirvede võrdlus

Nagu eelnevalt mainitud, jagavad nii Ameerika tiili kui ka eurooplastiili kastkirved eeliseid ruumala, pindala, ja keskkonnaga kooskõla poolest. Ameerika tiili kastkirved, mis on tavaliselt disainitud ANSI jagamistransformatorite standardite järgi, on isegi mingites aspektides, nagu pindala, hind, ja soojusläbivool, eelistatud eurooplastiili kastkirvede võrreldes. Näiteks DXB(W)-1.10 tüübi kastkirvedes, kus transformatori kõrgepinge ja alginge putukad, tapmuutjad, õli reservuaarid ja õli tühjendusväärtused on paigutatud ühe seinte, kuhu igaüks on kattetud eraldi kõrgepinge ja alginge seadmete kompartimentide. Seega moodustab transformator osa kastkirvede kanditusest, samas kui ülejäänud kolm seinte on varustatud lainikulise soojusvooluga, mis on välja avatud õhu. See parandab soojusläbivooli tingimusi ja vähendab mõnda kaotust.

Siiski, kuna Ameerika