Pagsusuri ng mga Pamantayan at Pagganap ng Struktura ng Pinagsamang Distribusyon ng Kagamitan
Pamantayan at Klasipikasyon ng mga Nakombinadong Paggamit ng Distribusyon ng Kapangyarihan
May malaking bilang ng iba't ibang uri ng nakombinadong paggamit ng distribusyon ng kapangyarihan. Ang mga karaniwang ginagamit ay kasama ang mga pakete ng substation, box-type transformers, pre-assembled substations, combined transformers, European-style box substations, at American-style box substations.
Relevant na Pamantayan para sa Nakombinadong Paggamit ng Distribusyon ng Kapangyarihan
Ang kasalukuyang epektibong relevant na pamantayan para sa nakombinadong paggamit ng distribusyon ng kapangyarihan sa Tsina pangunahing kasama: ang pambansang pamantayan GB/T 17467 - 1998 High-voltage/Low-voltage Prefabricated Substations, ang industriya ng mekanika na pamantayan JB/T 10217 - 2000 Combined Transformers, at ang ordering standard ng industriya ng kapangyarihan DL/T 537 - 2002 Selection Guidelines for High-voltage/Low-voltage Prefabricated Box-type Substations.
Noong 1995, inilathala ng International Electrotechnical Commission (IEC) ang pamantayan IEC1330 - 1995 High-voltage/Low-voltage Prefabricated Substations. Ang pambansang pamantayan GB/T 17467 - 1998 High-voltage/Low-voltage Prefabricated Substations ay katumbas ng pamantayan ng IEC1330. Sa pamantayan na ito, tinukoy ang prefabricated substation bilang "kagamitan na naka-type test at ginagamit upang ilipat ang enerhiyang elektriko mula sa high-voltage system patungo sa low-voltage system. Ito ay kasama ang mga transformer, low-voltage at high-voltage switchgear, koneksyon lines, at auxiliary equipment na nasa isang casing."
Ang industriya ng mekanika na pamantayan JB/T 10217 - 2000 Combined Transformers ay nagsasaad na ang standard definition ng combined transformer ay: "isang transformer na naglalaman ng katawan ng transformer, switchgear, fuses, tap-changers, at corresponding auxiliary equipment."
Ang ordering standard ng industriya ng kapangyarihan DL/T 537 - 2002 Selection Guidelines for High-voltage/Low-voltage Prefabricated Box-type Substations ay binago ang orihinal na DL/T 537 - 1993 Technical Conditions for Ordering 6-35kV Box-type Substations, nagpapahintulot sa konsistensya ng industriya ng kapangyarihan para sa box-type substations sa IEC 1330 - 1995. Ang pagkakaiba sa pagitan ng DL/T 537 - 2002 at IEC 1330 - 1995 (i.e., GB/T 17467 - 1998) ay ipinakita sa Table 1.
Ang tatlong lokal na pamantayan na nabanggit sa itaas ay lahat recommended standards. Dahil sa iba't ibang katangian ng iba't ibang industriya, bawat pamantayan ay may sariling natatanging katangian. Ang ordering standard ng industriya ng kapangyarihan ay inilarawan mula sa perspektibo ng user, batay sa international (national) standards, at nagdagdag ng nilalaman na ipinakilala sa Table 1, nagbibigay ng mas detalyadong batayan para sa pagpili ng kagamitan.
Klasipikasyon ng Nakombinadong Paggamit ng Distribusyon ng Kapangyarihan
Bilang karagdagan sa nabanggit na pamantayan, ang pagtuturing sa mga nakombinadong paggamit ng distribusyon ng kapangyarihan sa praktikal na aplikasyon ay hindi napakapare-pareho, at ang klasipikasyon ay may iba't ibang anyo. Mayroong dalawang pangunahing kategorya: isa ay ang pagtukoy ng pre-assembled substations bilang European-style box substations lamang; ang iba ay ang pagtawag sa lahat ng nakombinadong paggamit ng distribusyon ng kapangyarihan bilang pre-assembled substations, at pagkatapos ay hahatiin ang pre-assembled substations sa "European-style box substations" at "American-style box substations". Ang ilang supplier, upang makatugon sa pangangailangan ng iba't ibang user, kahit na may dalawang pangalan ang isang produkto.
Struktura at Analisis ng Performance
European-style Prefabricated Substation
Noong 1970s, inimport ng Tsina ang 6-10kV integrated power distribution equipment mula sa mga bansa sa Europa tulad ng Pransiya at Alemanya. Ang bagong kagamitan na ito ay nag-integrate ng tatlong pangunahing bahagi ng substation (high-voltage switchgear, transformer, at low-voltage distribution cabinet) sa isang iisang enclosure, na nag-establish ng konsepto ng prefabricated substation.
Noong Disyembre 1993, inilabas ng dating Ministri ng Electric Power ang industry standard DL/T 537-1993 "Technical Specifications for 6-35kV Prefabricated Substations". Article 3.1 ng pamantayan na ito ay eksplisitong tumutukoy: "Isang compact complete power distribution assembly na binubuo ng high-voltage distribution equipment, power transformers, low-voltage distribution equipment, at electric energy metering devices na nasa loob ng isang o maraming cabinets ay tatawagin na prefabricated substation, na kilala rin bilang cabinet-type substation." Nanggaling sa mga disenyo ng Europa, ang configuration na ito ay naging kilala bilang European-style prefabricated substation.
Pagkatapos mailathala ang National Standard GB/T 17467-1998 "High-voltage/Low-voltage Prefabricated Substations" noong 1998, ang opisyal na terminolohiya ay lumipat sa "prefabricated substation". Gayunpaman, ang mga user at manufacturer ay patuloy na tumatawag sa mga installation na ito bilang cabinet-type substations o European-style substations sa common practice.
Structural Characteristics:
Ang European-style substation karaniwang binubuo ng tatlong functional compartments:
High-voltage chamber
Low-voltage chamber
Transformer chamber
Dalawang pangunahing configurations ang ginagamit:
Linear layout: Standard configuration
Triangular layout: Inadopt para sa complex low-voltage circuit requirements
Performance Advantages over Conventional Substations:
Load proximity optimization:
Nabawasan ang radius ng power supply ng 40-60%
Nabawasan ang cable investment costs ng 25-35%
Nabawasan ang line losses ng 15-20%
Space efficiency:
Nakauupahan ang 10% ng traditional substation footprint
Nabawasan ang civil engineering costs ng 60-70%
Simplified installation:
Nabawasan ang field construction time ng 50-60%
Technical Limitations and Solutions:
Ang encapsulation design ay nagpapakita ng mahalagang thermal management challenges:
Restricted heat dissipation elevates internal temperature (typical ΔT increase: 8-12°C)
Potential thermal impacts on component stability (estimated performance degradation: 3-5% per 10°C rise)
Industrial mitigation strategies include:
Advanced ventilation systems:
Labyrinth-structured enclosure walls
Axial-flow exhaust fans (typically 200-400 CFM capacity)
Thermal enhancement measures:
Radiator optimization (surface area increased by 20-30%)
Heat-resistant insulation materials (Class H or higher)
These solutions, while effective, introduce:
Structural complexity (manufacturing cycle extension: 15-20%)
Additional energy consumption (auxiliary systems: 5-8% of total load)
Acoustic emissions (typical noise level increase: 3-5 dBA)
Recent Technological Advancements:
Leading manufacturers have achieved breakthrough developments in thermal management:
Novel heat dissipation configurations for transformers (improved efficiency: 12-15%)
Optimized enclosure aerodynamics (temperature reduction: 6-8°C)
Certified high-capacity designs (≥800kVA) without forced ventilation
Compliance with GB 1094.11 dry-type transformer thermal limits (maximum winding temperature rise: 100K)
These innovations maintain compliance with national standards while achieving:
Energy savings (fan power reduction: 100%)
Noise level reduction (4-7 dBA)
Enhanced operational reliability (MTBF improvement: 20-25%)
American-style Box Substations (Combined Transformers)
Noong 1990s, ang American-style compartmentalized three-phase distribution transformers ay pumasok sa Chinese market. Ayon sa American National Standard (ANSI) C57.12.26 - 1992 Standard for Pad-Mounted Compartmentalized Self-Cooled Three-Phase Distribution Transformers with High-Voltage Plug-in Connectors, ang high-voltage cables ay konektado sa transformer sa pamamagitan ng cable connectors sa high-voltage compartment, at ang low-voltage cables ay konektado sa low-voltage terminals sa pamamagitan ng bolts sa low-voltage compartment. Ang oil tank ng pad-mounted compartmentalized distribution transformer ay may high-voltage fuses at four-position load switches. Ang transformer ay maaaring mag-operate bilang terminal o sa loop network, protektahan at kontrolin ang status ng power supply sa high-voltage side ng transformer.
Ang mga manufacturer ng transformer sa Tsina ay idagdag ang low-voltage circuit breakers at electricity meters sa low-voltage compartments ng American-style products, na ginawang combined power distribution devices. Ang mga device na ito ay malawakang ginagamit sa residential communities. Upang mapaghiwalay ito mula sa European-style box substations, tinatawag itong American-style box substations, o combined transformers. Ang mechanical industry standard JB/T 10217 - 2000 Combined Transformers ay expounds sa standard definition ng combined transformers (as mentioned above). Sa 3.7, it defines the "high- and low-voltage compartments" as "spaces where the high- and low-voltage cable terminations and the operation and control parts of electrical components are enclosed by steel plates, relying on the oil tank walls". This is one of the structural differences from European-style box substations.
Ang pamantayan na ito ay nagkakategorya ng combined transformers (American-style box substations) sa dalawang uri ayon sa oil tank structure: common-tank type at separate-tank type. Sa common-tank type, ang high-voltage electrical components ay naka-share ng transformer oil tank sa katawan ng transformer, na dinisenyo ng letter ZG. Sa separate-tank type, ang high-voltage electrical components tulad ng load switches ay nasa hiwalay na oil tank, habang ang iba pang high-voltage electrical components at katawan ng transformer ay naka-install sa isa pang oil tank. Ang oil circuits ng dalawang oil tanks ay hindi konektado, na dinisenyo ng letter ZF.
Common-tank Combined Transformers
Karagdagang mga advantage ng common-tank combined transformers bukod sa mga advantage ng European-style box substations:
Mas maliit na Footprint: Naka-occupy ang 3/5 ng lugar ng European-style box substation.
Mas mabuting Heat Dissipation: Ang transformer ay direktang exposed, na benepisyoso para sa heat dissipation. Ang struktura ay mas simple, at ang presyo ng pagbebenta ay mas mababa (around 3/5 ng presyo ng European-style box substation).
Convenient Transportation and Installation: Mas maliit sa volume, kaya mas convenient ang transportation at installation.
Sa konteksto ng Tsina, ang mga American-style box substations na direkta na inimport mula sa abroad ay may mga sumusunod na kakulangan:
Degradation ng Transformer Oil: Kapag gumana ang high-voltage load switch, ang arc na nai-generate ay maaaring mag-resulta sa decomposition ng transformer oil, na nakakaapekto sa overall service life ng American-style box substation.
Phase-loss Operation: Kapag nablow ang high-voltage fuse, maaaring mag-resulta ito sa phase-loss operation ng transformer.
Limited High-voltage Circuit Functionality: Ang high-voltage circuit ay may mas simple na functions, na hindi ganap na sumasaklaw sa mga requirement ng kasalukuyang electrical operation regulations. Halimbawa, ang high-voltage load switch ay walang obvious disconnection point.
Upang tugunan ang mga isyu na ito, ang mga domestic manufacturers ay naglabas ng ilang improvements. Tumutugon sa nabanggit, ang low-voltage circuit breakers (usually intelligent air-circuit breakers) ay idinagdag sa low-voltage compartments ng American-style box substations upang makamit ang multiple fault protections tulad ng over-load, under-voltage, short-circuit, at grounding. Ito ay nag-eliminate ng phenomenon ng high-voltage fuses blowing dahil sa short-circuits o over-loads sa low-voltage feeder lines, na nag-aavoid ng phase-loss operation ng transformer. Pangalawa, ang high-voltage part ay re-design. Halimbawa, sa high-voltage protection, ang American-style box substations ay gumagamit ng load switches upang cut off ang load power supply at umasa sa backup protection fuses at plug-in fuses para sa full-range power protection.
Separate-tank Combined Transformers
Hanggang ngayon, ang karamihan ng American-style box substations na ginagawa ng mga transformer manufacturer ay kabilang sa ZG-type common-tank combined transformers. Upang ma-eliminate ang mga kakulangan ng common-tank combined transformers na nabanggit, ang mga domestic transformer manufacturers ay hinati ang high-voltage components tulad ng load switches at backup protection fuses mula sa transformer oil tank. Ang high-flash-point oil ay ininject sa small compartments ng high-voltage components tulad ng load switches, at ang ordinary No. 25 oil ay ininject sa transformer oil tank. Ito ay hindi lamang nag-solve ng problem ng aging ng transformer oil dahil sa operasyon ng load switch kundi nag-address rin ng heat-dissipation problem dahil sa paggamit ng high-flash-point oil sa buong transformer oil tank (dahil sa mataas na viscosity nito).
Adoption of Amorphous Alloy Transformers
Ang transformer ay ang pinakamalaking-sized at pinakamainit na komponente sa box-type substation. Ang mga structural characteristics at level of losses nito ay direktang may kaugnayan sa overall design ng box-type substation.
Noong 1996, matagumpay na in-develop at in-produce ng Tsina ang non-crystalline distribution transformers below 500 kVA, ngunit ang production volume ay maliit, at hindi nakuha ang large-scale production. Noong 1998, ang Shanghai Xindian Electric Company ay in-introduce ang design at manufacturing technology ng amorphous transformers mula sa General Electric (GE) sa United States para sa large-scale production. Kasalukuyan, may higit sa 20 amorphous transformer manufacturers. Ang no-load loss ng amorphous alloy iron cores ay 20% ng S9 series, na nagpapakita ng napakalaking energy-saving effect.
Ang ANSI distribution transformer standards ay naglalaro rin ng papel sa mas malawak na konteksto ng teknolohiya at merkado ng transformer. Gayunpaman, ang pangunahing factor na nag-restrict sa adoption ng amorphous alloy transformers sa domestic box-type substations ay ang presyo, na nangangailangan ng mga corresponding incentive policies mula sa bansa. Sa katunayan, maraming incentive policies para sa paggamit ng amorphous alloy transformers sa local at international. Ayon sa Taiwanese manufacturers, ang Taiwan region ay nag-formulate ng strict na standards para sa non-crystalline alloy transformer products. Kung saan man bumili ng amorphous alloy transformers, maaaring makatanggap ng subsidies batay sa capacity ng transformer, na may reward ng tens of thousands of New Taiwan Dollars per kW.
Comparison between European-style and American-style Box Substations
Tulad ng nabanggit, ang parehong American-style at European-style box substations ay may advantages sa volume, floor area, at environmental coordination. Ang American-style box substations, na kadalasang designed sa reference sa ANSI distribution transformer-related norms, ay may ilang advantages sa floor area, presyo, at heat dissipation kumpara sa European-style ones. Halimbawa, sa kaso ng DXB(W) - 1.10 type box substation, ang high- at low-voltage bushings, tap-changers, oil conservators, at oil drain valves ng transformer ay naka-install sa isang side wall, bawat isa ay naka-enclosed sa separate high- at low-voltage equipment compartments. Ang transformer ay naging bahagi ng box substation's casing, habang ang natitirang tatlong side walls ay equipped ng corrugated heat sinks na exposed sa hangin. Ito ay nag-improve ng heat-dissipation conditions at nag-reduce ng ilang losses.
Gayunpaman, dahil ang heat-dissipation parts ng American-style box substations ay exposed sa hangin sa mahabang panahon, nagkaroon ng bagong problema tulad ng corrosion ng materyales dahil sa natural environment, na nakakaapekto sa overall service life ng equipment. Bukod dito, sa tag-init, ang temperatura ng heat sinks ng American-style box substations ay maaaring umabot sa 80-90°C, na nagpapahamak sa mga taong napatungo dito.
Ang European-style box substations na gumagamit ng amorphous alloy transformers ay bagong developed products ng mga domestic manufacturers. Ito ay represent ng teknolohikal na advancement pagkatapos ng amorphous alloy combined transformers (kasama ang common-tank at separate-tank types). Sa pamamagitan ng improvements sa iba pang heat-dissipation designs, ito ay nakakamit ang natural cooling habang sumasakto sa national temperature-rise requirements, na nag-eliminate ng energy consumption at noise ng ventilation fans. Kaya, ang amorphous alloy European-style box substations ay may excellent technical characteristics.
Conclusion
Sa pagpromote pa ng mga pamantayan, ang naming ng nakombinadong paggamit ng distribusyon ng kapangyarihan ay dapat maging mas unified. Ang development ng teknolohiya at improvement ng manufacturing processes at structures ay nagbibigay ng mas advantageous na American- at European-style box substations kumpara sa traditional substations. Mas adapted sila sa demands ng market para sa miniaturization, environmental coordination, multi-functionality, at reliable power supply ng power distribution equipment. Kung ang paggamit ng environmentally-friendly at energy-saving materials tulad ng amorphous alloys ay makakatanggap ng certain policy incentives, ang technical at economic performance ng domestic box substations ay lalo pang maaaring ma-enhance.
