Analiza standarda i strukturne performanse kombinirane distribucijske opreme
Standardi i klasifikacija kombiniranih uređaja za distribuciju struje
Postoji relativno veliki broj vrsta kombiniranih uređaja za distribuciju struje. Najčešće korištene uključuju pakirane podstanice, kutijske transformatorne postrojenja, predmontirane podstanice, kombinirane transformatore, europske kutijske podstanice i američke kutijske podstanice.
Relevantni standardi za kombinirane uređaje za distribuciju struje
Trenutno važeći relevantni standardi za kombinirane uređaje za distribuciju struje u Kini uključuju: nacionalni standard GB/T 17467 - 1998 Visokonaponsko/niskonaponsko predmontirano podstaničko opremno, industrijski mehanički standard JB/T 10217 - 2000 Kombinirani transformatori i narudžbeni standard elektroprivrede DL/T 537 - 2002 Smjernice za odabir visokonaponskog/niskonaponskog predmontiranog kutijskog podstaničkog opremnog.
Godine 1995., Međunarodna elektrotehnička komisija (IEC) objavila je standard IEC1330 - 1995 Visokonaponsko/niskonaponsko predmontirano podstaničko opremno. Nacionalni standard GB/T 17467 - 1998 Visokonaponsko/niskonaponsko predmontirano podstaničko opremno ekvivalentan je IEC1330 standardu. U ovom se standardu predmontirana podstanica definira kao "oprema koja je prošla tip testove i koristi se za prenos električne energije iz visokonaponskog sustava u niskonaponski. Uključuje transformator, niskonaponsko i visokonaponsko prekidačno opremno, spojnice i pomoćnu opremu unutar ograde".
Industrijski mehanički standard JB/T 10217 - 2000 Kombinirani transformatori navodi da je standardna definicija kombiniranog transformatora: "transformator koji kombinira tijelo transformatora, prekidačno opremno, sigurnosne prekidače, prekidače za promjenu stupnjeva i odgovarajuću pomoćnu opremu".
Narudžbeni standard elektroprivrede DL/T 537 - 2002 Smjernice za odabir visokonaponskog/niskonaponskog predmontiranog kutijskog podstaničkog opremnog revizirao je originalni DL/T 537 - 1993 Tehnički uvjeti za narudžbu 6-35kV kutijskog podstaničkog opremnog, čime se standard elektroprivrede za kutijsko podstaničko opremno usklađen s IEC 1330 - 1995. Razlike između DL/T 537 - 2002 i IEC 1330 - 1995 (tj. GB/T 17467 - 1998) prikazane su u tablici 1.
Gornji tri domaće standarde su svi preporučeni standardi. Zbog različitih karakteristika različitih industrija, svaki standard ima svoje jedinstvene značajke. Narudžbeni standard elektroprivrede gledan je s perspektive korisnika, temeljen na međunarodnim (nacionalnim) standardima, i dodaje sadržaj uveden u tablici 1, pružajući detaljniju osnovu za odabir opreme.
Klasifikacija kombiniranih uređaja za distribuciju struje
Unatoč gore navedenim standardima, nazivanje kombiniranih uređaja za distribuciju struje u praktičnoj uporabi nije vrlo uniformno, a klasifikacija također varira. Glavno postoje dvije kategorije: jedna je definiranje predmontiranih podstanica samo kao europske kutijske podstanice; druga je zajedničko označavanje svih kombiniranih uređaja za distribuciju struje kao predmontirane podstanice, a zatim dijeljenje predmontiranih podstanica na "europske kutijske podstanice" i "američke kutijske podstanice". Neki dobavljači, kako bi zadovoljili potrebe različitih korisnika, čak imaju proizvod sa dvije oznake.
Analiza strukture i performansi
Europska predmontirana podstanica
U 1970-ima, Kina uvezla je 6-10kV integrirano distribucijsko opremno iz europskih zemalja poput Francuske i Njemačke. Ova inovativna oprema integrirala je tri glavne komponente podstanice (visokonaponsko prekidačno opremno, transformator i niskonaponsko distribucijsko ormarstvo) u jednu ogradu, stvarajući koncept predmontirane podstanice.
U prosincu 1993., bivši Ministarstvo električne energije objavilo je industrijski standard DL/T 537-1993 "Tehnički uvjeti za 6-35kV predmontirano podstaničko opremno". Članak 3.1 ovog standarda eksplicitno definira: "Kompaktna kompletna skupina za distribuciju struje sastavljena od visokonaponskog distribucijskog opremnog, transformatora snage, niskonaponskog distribucijskog opremnog i uređaja za mjerenje električne energije u jednom ili više ormara treba biti označena kao predmontirana podstanica, skraćeno kotnički podstanički opremno." Potječući iz europskih dizajna, ova konfiguracija postala je poznata kao europska predmontirana podstanica.
Nakon objave nacionalnog standarda GB/T 17467-1998 "Visokonaponsko/niskonaponsko predmontirano podstaničko opremno" 1998., službeni terminologija prešla je na "predmontirana podstanica". Ipak, i korisnici i proizvođači nastavljaju se na ove instalacije odnositi kao kotnički podstanički opremni ili europski podstanički opremni u uobičajenoj praksi.
Strukturne karakteristike:
Europska podstanica obično uključuje tri funkcionalna odjela:
Visokonaponska komora
Niskonaponska komora
Komora transformatora
Koriste se dva glavna rasporeda:
Linearni raspored: Standardni raspored
Trostruki raspored: Primjenjuje se za složene niskonaponske krugove
Prednosti u performansama u usporedbi s konvencionalnim podstanicama:
Optimizacija blizine opterećenja:
Smanjuje poluprecnik opskrbe strujom za 40-60%
Smanjuje troškove ulaganja u kablove za 25-35%
Smanjuje gubitke u liniji za 15-20%
Efikasnost prostora:
Zauzima otprilike 10% površine tradicionalne podstanice
Smanjuje građevinske troškove za 60-70%
Pojednostavljeni montaža:
Vrijeme gradnje na terenu smanjeno za 50-60%
Tehničke ograničenja i rješenja:
Dizajn s oklopom stavlja ključna izazova u termalnom upravljanju:
Ograničena disipacija topline podiže unutrašnju temperaturu (tipično ΔT porast: 8-12°C)
Potencijalni termalni utjecaji na stabilnost komponenti (procijenjeno smanjenje performansi: 3-5% po 10°C porasta)
Industrijske strategije umanjivanja uključuju:
Napredne sustave ventilacije:
Labirintska struktura zidova ograde
Osna ventilacijska ventilatora (obično kapacitet 200-400 CFM)
Mjere termalne poboljšanja:
Optimizacija radijatora (površina povećana za 20-30%)
Toplotno otporna izolacijska materijala (klasa H ili više)
Ova rješenja, iako učinkovita, uvode:
Strukturnu složenost (proširenje ciklusa proizvodnje: 15-20%)
Dodatni potrošnju energije (pomoćni sustavi: 5-8% ukupnog opterećenja)
Akustičke emisije (tipično povećanje razine buke: 3-5 dBA)
Nedavni tehnološki napredak:
Vodeći proizvođači postigli su kroznapredne razvoje u termalnom upravljanju:
Novi konfiguracije disipacije topline za transformatore (poboljšana učinkovitost: 12-15%)
Optimizirana aerodinamika ograda (smanjenje temperature: 6-8°C)
Certificirani visokokapacitetni dizajni (≥800kVA) bez prisilne ventilacije
Skladnost s GB 1094.11 granicama toplinskog porasta suhih transformatora (maksimalni porast temperature namota: 100K)
Ovi inovaciji održavaju skladnost s nacionalnim standardima dok ostvaruju:
Štednju energije (smanjenje potrošnje ventilatora: 100%)
Smanjenje razine buke (4-7 dBA)
Poboljšanu pouzdanost rada (poboljšanje MTBF: 20-25%)
Američke kutijske podstanice (kombinirani transformatori)
U 1990-ima, američke odvojene trofazne distribucijske transformatore ušle su na kineski tržište. Prema Američkom nacionalnom standardu (ANSI) C57.12.26 - 1992 Standard za samohlađene trofazne distribucijske transformatore s visokonaponskim plug-in spojevima, visokonaponski kabeli povezuju se s transformatorom putem kabelskih spojeva u visokonaponskoj komori, a niskonaponski kabeli povezuju se s niskonaponskim terminalima vijcima u niskonaponskoj komori. Bušna tanka odvojenog trofaznog distribucijskog transformatora opremljena je visokonaponskim sigurnosnim prekidačima i četveropozicionim prekidačima opterećenja. Transformator može raditi kao terminal ili u petlji mreže, štiti i kontrolira status opskrbe strujom na visokonaponskoj strani transformatora.
Proizvođači transformatora u Kini dodali su niskonaponske prekidače i brojila struje u niskonaponske komore američkih proizvoda, pretvorivši ih u kombinirane distribucijske uređaje. Ovi uređaji su široko korišteni u stambenim naseljima. Da bi se razlikovali od europskih kutijskih podstanica, nazivaju se američke kutijske podstanice, također poznate kao kombinirani transformatori. Industrijski mehanički standard JB/T 10217 - 2000 Kombinirani transformatori raspravlja o standardnoj definiciji kombiniranih transformatora (kao što je navedeno iznad). U 3.7 definira "visokonaponske i niskonaponske komore" kao "prostore gdje su terminacije visokonaponskih i niskonaponskih kabela i operativni i kontrolni dijelovi električnih komponenti okruženi čelikastim platnama, oslanjajući se na zidove bušne tanke". To je jedna od strukturnih razlika u usporedbi s europskim kutijskim podstanicama.
Ovaj standard klasificira kombinirane transformatore (američke kutijske podstanice) prema strukturi bušne tanke u dva tipa: zajedničku bušnu tanku i odvojenu bušnu tanku. U zajedničkoj bušnoj tanki, visokonaponske električne komponente dijele bušnu tanku s tijelom transformatora, označena slovom ZG. U odvojenoj bušnoj tanki, visokonaponske električne komponente poput prekidača opterećenja smještene su u odvojenu bušnu tanku, dok su druge visokonaponske električne komponente i tijelo transformatora instalirane u drugu bušnu tanku. Uljeve dvije bušne tanke nisu povezane, označene slovom ZF.
Kombinirani transformatori s zajedničkom bušnom tankom
Osim prednosti europskih kutijskih podstanica, kombinirani transformatori s zajedničkom bušnom tankom imaju sljedeće prednosti:
Manja površina: Zauzima otprilike 3/5 površine europske kutijske podstanice.
Bolja disipacija topline: Transformator direktno izložen, što je korisno za disipaciju topline. Struktura je relativno jednostavna, a prodajna cijena je relativno niska (otprilike 3/5 cijene europske kutijske podstanice).
Prijatna transport i instalacija: Manji volumen, što čini transport i instalaciju prijatnijim.
Pod kineskim kontekstom, američke kutijske podstanice direktno uvezene iz inozemstva imaju sljedeće nedostatke:
