Szabványok és a kombinált elosztó berendezések szerkezeti teljesítményének elemzése
Kombinált távolsági elosztók szabványai és osztályozása
A kombinált távolsági elosztók között relatíve sokféle termék létezik. A gyakran használtok közé tartoznak a csomagolt alátárgyűjtők, dobozos transzformátorok, előre összeállított alátárgyűjtők, kombinált transzformátorok, európai stílusú dobozos alátárgyűjtők, valamint amerikai stílusú dobozos alátárgyűjtők.
A kombinált távolsági elosztók vonatkozó szabványai
A kombinált távolsági elosztókra jelenleg érvényes kínai szabványok főként a következők: a GB/T 17467 - 1998 nemzeti szabvány Magasspanningú/alsószintű előre összeállított alátárgyűjtők, a JB/T 10217 - 2000 gépipari szabvány Kombinált transzformátorok, valamint a DL/T 537 - 2002 villamosipari rendelési szabvány Magasspanningú/alsószintű előre összeállított dobozos alátárgyűjtők kiválasztási útmutatója.
1995-ben az Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság (IEC) publikálta az IEC1330 - 1995 Magasspanningú/alsószintű előre összeállított alátárgyűjtők szabványt. A GB/T 17467 - 1998 Magasspanningú/alsószintű előre összeállított alátárgyűjtők nemzeti szabvány ekvivalens az IEC1330 szabvánnyal. Ez a szabványban az előre összeállított alátárgyűjtőt definiálja, mint "a típuspróbat átment, amely elektromos energiát továbbít magas- és alsószintű rendszerek között. Ez tartalmazza a transzformátort, a magas- és alsószintű kapcsolókészüléket, a csatlakoztatási vezetékeket és a segédberendezéseket egy belsejében zárt házban."
A gépipari szabvány JB/T 10217 - 2000 Kombinált transzformátorok szerint a kombinált transzformátor standard definíciója: "egy olyan transzformátor, amely kombinálja a transzformátor testét, a kapcsolókészüléket, a biztosítókat, a teherbontókat és a megfelelő segédberendezéseket".
A villamosipari rendelési szabvány DL/T 537 - 2002 Magasspanningú/alsószintű előre összeállított dobozos alátárgyűjtők kiválasztási útmutatója felülvizsgálta az eredeti DL/T 537 - 1993 Technikai feltételek a 6-35kV dobozos alátárgyűjtők rendeléséhez, hogy a dobozos alátárgyűjtők villamosipari szabványát konzisztensvé tegye az IEC 1330 - 1995 szabvánnyal. A DL/T 537 - 2002 és az IEC 1330 - 1995 (azaz a GB/T 17467 - 1998) közötti különbségek a 1. táblázatban láthatók.
A fenti három hazai szabvány mind ajánló jellegű. Mivel a különböző iparágak sajátos jellemzői miatt minden szabvány saját egyedi tulajdonságokkal rendelkezik. A villamosipari rendelési szabvány a felhasználó szemszögéből indul ki, a nemzetközi (nemzeti) szabványokon alapul, és hozzáadja a 1. táblázatban bemutatott tartalmat, így részletesebb alapot ad a berendezések kiválasztásához.
A kombinált távolsági elosztók osztályozása
A fent említett szabványok ellenére a kombinált távolsági elosztók elnevezése a gyakorlatban nem túl egyértelmű, és az osztályozás is változatos. Főként két kategória van: az egyik csak a európai stílusú dobozos alátárgyűjtőket definiálja előre összeállított alátárgyűjtőknek; a másik pedig az összes kombinált távolsági elosztót együttesen előre összeállított alátárgyűjtőknek nevezi, majd az előre összeállított alátárgyűjtőket "európai stílusú dobozos alátárgyűjtők" és "amerikai stílusú dobozos alátárgyűjtők" kategóriákba sorolja. Néhány szállító, hogy különböző felhasználók igényeit kielégítse, akár két néven is adhat ki ugyanazt a terméket.
Struktúra és teljesítmény elemzése
Európai stílusú előre összeállított alátárgyűjtő
A 1970-es években Kína importált 6-10kV integrált távolsági elosztó berendezéseket országoktól, mint Franciaország és Németország. Ez az innovatív berendezés integrálta a telephely három fő komponensét (magas-nyomású kapcsolókészüléket, transzformátort, és alsó-nyomású elosztó szekrényt) egyetlen dobozba, bevezetve az előre összeállított alátárgyűjtő fogalmát.
1993 decemberében a korábbi Villamosenergia Minisztérium publikálta a DL/T 537-1993 "6-35kV előre összeállított alátárgyűjtők technikai specifikációi" iparszabványt. Ennek 3.1. pontja explicit módon definiálja: "A magas-nyomású elosztó berendezések, a transzformátor, az alsó-nyomású elosztó berendezések és a mérőberendezések egy vagy több szekrénybe zárt egységes, kompakt berendezéseinek csoportja, amelyet előre összeállított alátárgyűjtőnek, röviden dobozos alátárgyűjtőnek nevezünk." Európai tervezésből eredően ez a konfiguráció gyakran "európai stílusú előre összeállított alátárgyűjtő" néven ismert.
A GB/T 17467-1998 "Magasspanningú/alsószintű előre összeállított alátárgyűjtők" nemzeti szabvány publikálása után 1998-ban a hivatalos terminológia áttért az "előre összeállított alátárgyűjtő" fogalomra. Azonban a felhasználók és a gyártók továbbra is gyakran használják a dobozos alátárgyűjtők vagy európai stílusú alátárgyűjtők kifejezést a gyakorlatban.
Strukturális jellemzők:
Az európai stílusú alátárgyűjtő általában három funkcionális szekrényből áll:
Magas-nyomású szekrény
Alsó-nyomású szekrény
Transzformátor-szekrény
Két fő konfiguráció használatos:
Lineáris elrendezés: Standard konfiguráció
Háromszög alakú elrendezés: Összetett alsó-nyomású áramkörök esetén alkalmazott
Teljesítménybeli előnyök a hagyományos alátárgyűjtőkhöz képest:
Terhelés közelítése:
40-60%-kal csökkenti a tápellátási sugarat
25-35%-kal csökkenti a kábeleszközökre fordított befektetést
15-20%-kal csökkenti az áramkör veszteségeket
Térhasználat hatékonysága:
Kb. 10%-os a hagyományos alátárgyűjtő területigényének
60-70%-kal csökkenti a civilműszaki költségeket
Egyszerűsített telepítés:
50-60%-kal csökkenti a helyszíni építési időt
Technikai korlátozások és megoldások:
A bezárt dizájn meghatározó hőmérséklet-kezelési kihívásokat jelent:
A korlátozott hőleadás növeli a belső hőmérsékletet (tipikus ΔT növekedés: 8-12°C)
A hőmérsékleti hatás potenciálisan destabilizálhatja a komponenseket (becslés szerint 3-5% teljesítmény-csökkenés 10°C növekedésenként)
Ipari enyhítő stratégiák:
Fejlett szellőztetési rendszerek:
Labyrintus-szerű szerkezete a burkoló falak
Axilis lehetséges szellőztető ventilátorok (általában 200-400 CFM kapacitású)
Hőmérsékleti fejlesztések:
Radiator optimalizálás (felülete 20-30%-kal növekedik)
Hőtartó izolációs anyagok (H-osztály vagy annál magasabb)
Ezek a megoldások, bár hatékonyak, bevezetik a következőket:
Szerkezeti összetettséget (gyártási ciklus kiterjesztése: 15-20%)
További energiafogyasztást (segédrendszerek: 5-8% a teljes terheléstől)
Hangszórás (tipikus hangszint növekedés: 3-5 dBA)
Legfrissebb technológiai fejlesztések:
A vezető gyártók elértek áttörést a hőmérséklet-kezelés terén:
Új hőleadási konfigurációk a transzformátorokhoz (javított hatékonyság: 12-15%)
Optimalizált burkoló aerodinamika (hőmérséklet-csökkenés: 6-8°C)
Tanúsított nagy kapacitású tervezések (≥800kVA) kényszerített szellőztetés nélkül
Megfelelőség a GB 1094.11 szabványnak száraz transzformátorok hőmérsékleti határértékeire vonatkozóan (maximális tekercs hőmérséklet-emelkedés: 100K)
Ezek az innovációk megfelelnek a nemzeti szabványoknak, miközben elérhetővé teszik a következőket:
Energiaszparing (ventilátor-hatás 100%-os csökkenés)
Hangszint-csökkenés (4-7 dBA)
Javított működési megbízhatóság (MTBF javulás: 20-25%)
Amerikai stílusú dobozos alátárgyűjtők (kombinált transzformátorok)
Az 1990-es években az amerikai stílusú szektoros háromfázisú elosztási transzformátorok kerültek be a kínai piacra. Az Amerikai Nemzeti Szabvány (ANSI) C57.12.26 - 1992 Szállítópadon található, szektoros, önszellőző, háromfázisú elosztási transzformátorok szabványa magas-nyomású beillesztett csatlakozókkal szerint a magas-nyomású kábelek csatlakoznak a transzformátorhoz kábelelkapcsolókkal a magas-nyomású szektorban, míg az alsó-nyomású kábelek csatlakoznak a csavarokkal az alsó-nyomású végzőkkel a alsó-nyomású szektorban. A szállítópadon található szektoros elosztási transzformátor olajtartálya felszerelt magas-nyomású biztosítókkal és négy pozíciójú terhelés-váltóval. A transzformátor működhet végpontként vagy hurok hálózatban, ellenőrizve és védelmezi a transzformátor magas-nyomású oldalán lévő energiaáramlást.
A kínai transzformátor-gyártók hozzáadtak alsó-nyomású áramtörőket és méréseket az amerikai stílusú termékek alsó-nyomású szektoraihoz, ezzel kombinált távolsági elosztókká alakítva őket. Ezek a berendezések széles körben használódnak lakóközpontokban. Ahhoz, hogy megkülönböztessék őket a európai stílusú dobozos alátárgyűjtőktől, "amerikai stílusú dobozos alátárgyűjtők" néven, vagy "kombinált transzformátorok" néven hivatkoznak rájuk. A gépipari szabvány JB/T 10217 - 2000 Kombinált transzformátorok kifejti a kombinált transzformátorok (amerikai stílusú dobozos alátárgyűjtők) standard definícióját (ahogyan fent említve). A 3.7. pontban definiálja a "magas- és alsó-nyomású szektorokat" mint "olyan térképeket, ahol a magas- és alsó-nyomású kábelelkapcsolók és az elektromos komponensek működési és ellenőrzési részei acélapakkal vannak bevonva, az olajtartály falaira támaszkodva". Ez az egyik strukturális különbség a európai stílusú dobozos alátárgyűjtőkhöz képest.
Ez a szabvány két típusra osztja a kombinált transzformátorokat (amerikai stílusú dobozos alátárgyűjtőket) az olajtartály szerkezete szerint: közös tartály típusú és külön tartály típusú. A közös tartály típusban a magas-nyomású elektromos komponensek osztják a transzformátor olajtartályát, ZG betűvel jelölve. A külön tartály típusban a terhelés-váltók és más magas-nyomású elektromos komponensek egy külön olajtartályban helyezkednek el, míg a többi magas-nyomású elektromos komponens és a transzformátor testje egy másik olajtartályban van. A két olajtartály olajáramkerekei nem kapcsolódnak össze, ZF betűvel jelölve.
Közös tartályú kombinált transzformátorok
A európai stílusú dobozos alátárgyűjtők előnyeinek mellett a közös tartályú kombinált transzformátorok a következő előnyöket nyújtanak:
Kisebb területigény: Kb. 3/5 a európai stílusú dobozos alátárgyűjtő területigényének.
Jobb hőledés: A transzformátor közvetlenül kitett, ami hőledési szempontból előnyös. A szerkezet viszonylag egyszerű, és az eladási ár viszonylag alacsony (kb. 3/5 a európai stílusú dobozos alátárgyűjtő árának).
Kényelmes szállítás és telepítés: Kisebb térfogatú, ami a szállítást és a telepítést kényelmesebbé teszi.
A kínai kontextusban az idegenből közvetlenül importált amerikai stílusú dobozos alátárgyűjtők a következő hiányosságokkal rendelkeznek:
Transzformátor olaj romlása: Amikor a magas-nyomású terhelés-váltó működik, a generált ív valószínűleg megeméli a transzformátor olajának bomlását, ami befolyásolja az amerikai stílusú dobozos alátárgyűjtő teljes élettartamát.
Fázisvesztés: Ha a magas-nyomású biztosító kimarad, ez lehet, hogy a transzformátort fázisvesztés mellett működteti.
Korlátozott magas-nyomású áramkör funkció: A magas-nyomású áramkör viszonylag egyszerű, ami nem teljesen kielégíti a jelenlegi elektrikus működési előírásokat. Például, a magas-nyomású terhelés-váltónak nincs nyilvánvaló választópontja.
Ezen problémák megoldására a hazai gyártók számos fejlesztést tettek. Ahogyan fent említve, az amerikai stílusú dobozos alátárgyűjtők alsó-nyomású szektoraihoz hozzáadtak alsó-nyomású áramtörőket (általában intelligens levegő-áramtörőket), hogy többféle hiba védelmet biztosítsanak, például túltöltést, alacsony feszültséget, rövidzártatást és földelést. Ez kiküszöböli a rövidzártatás vagy túltöltés miatti alsó-nyomású kábelelkapcsolók kimaradásának jelenségét, elkerülve a transzformátor fázisvesztés melletti működését. Másodszor, a magas-nyomású részt áttervezték. Például, a magas-nyomású védelem szempontjából, az amerikai stílusú dobozos alátárgyűjtők terhelés-váltókkal vágják le a terhelési ellátást, és a biztonsági biztosítókkal és beillesztett biztosítókkal biztosítják a teljes hatáskörű ellátási védelmet.
Külön tartályú kombinált transzformátorok
Eddig a legtöbb amerikai stílusú dobozos alátárgyűjtő, amit a transzformátor-gyártók gyártanak,
