Analyse van normen en structurele prestaties van gecombineerde distributieapparatuur
Normen en classificatie van gecombineerde energieverdelingsapparatuur
Er is een relatief grote verscheidenheid aan gecombineerde energieverdelingsapparatuur. Vaak gebruikte apparaten omvatten gepackade substations, kast-transformatoren, vooraf samengestelde substations, gecombineerde transformatoren, Europese-stijl kastsubstations en Amerikaanse-stijl kastsubstations.
Relevante normen voor gecombineerde energieverdelingsapparatuur
De momenteel geldende relevante normen voor gecombineerde energieverdelingsapparatuur in China omvatten voornamelijk: de nationale norm GB/T 17467-1998 Hoogspannings/Laagspannings Prefabriekte Substations, de machineriën-norm JB/T 10217-2000 Gecombineerde Transformatoren, en de elektriciteitsindustrie's bestelnorm DL/T 537-2002 Selectie Richtlijnen voor Hoogspannings/Laagspannings Prefabriekte Kast-type Substations.
In 1995 publiceerde de Internationale Elektrotechnische Commissie (IEC) de norm IEC1330-1995 Hoogspannings/Laagspannings Prefabriekte Substations. De nationale norm GB/T 17467-1998 Hoogspannings/Laagspannings Prefabriekte Substations is equivalent aan de IEC1330-norm. In deze norm wordt een prefabriekte substation gedefinieerd als "apparatuur die typeproeven heeft doorstaan en gebruikt wordt om elektrische energie van een hoogspanningssysteem naar een laagspanningssysteem over te brengen. Het omvat transformatoren, laagspannings- en hoogspannings schakelapparatuur, verbindingslijnen en hulpapparatuur in een behuizing geplaatst".
De machineriën-norm JB/T 10217-2000 Gecombineerde Transformatoren stelt dat de standaarddefinitie van een gecombineerde transformatie is: "een transformatie die het transformatielichaam, schakelapparatuur, zekeringen, tappunten en bijbehorende hulpapparatuur combineert".
De elektriciteitsindustrie's bestelnorm DL/T 537-2002 Selectie Richtlijnen voor Hoogspannings/Laagspannings Prefabriekte Kast-type Substations herziet de oorspronkelijke DL/T 537-1993 Technische Voorwaarden voor Bestelling van 6-35kV Kast-type Substations, waardoor de elektriciteitsindustrie-norm voor kasttype substations consistent is met IEC 1330-1995. De verschillen tussen DL/T 537-2002 en IEC 1330-1995 (d.w.z. GB/T 17467-1998) staan in Tabel 1.
De bovenstaande drie nationale normen zijn allemaal aanbevolen normen. Vanwege de verschillende kenmerken van verschillende industrieën heeft elke norm zijn eigen unieke eigenschappen. De elektriciteitsindustrie's bestelnorm wordt bekeken vanuit het perspectief van de gebruiker, gebaseerd op internationale (nationale) normen, en voegt de inhoud toe die in Tabel 1 wordt geïntroduceerd, wat een gedetailleerder basis biedt voor de selectie van apparatuur.
Classificatie van gecombineerde energieverdelingsapparatuur
Ondanks de bovengenoemde normen, is de naamgeving van gecombineerde energieverdelingsapparatuur in praktische toepassingen niet erg uniform, en de classificatie varieert ook. Er zijn voornamelijk twee categorieën: de ene definieert alleen prefabriekte substations als Europese-stijl kastsubstations; de andere noemt alle gecombineerde energieverdelingsapparatuur collectief prefabriekte substations, en verdeelt vervolgens prefabriekte substations in "Europese-stijl kastsubstations" en "Amerikaanse-stijl kastsubstations". Sommige leveranciers hebben zelfs, om aan de behoeften van verschillende gebruikers te voldoen, een product met twee namen.
Structuur en prestatieanalyse
Europese-stijl prefabriekte substation
In de jaren '70 importeerde China 6-10kV geïntegreerde energieverdelingsapparatuur uit Europese landen zoals Frankrijk en Duitsland. Deze innovatieve apparatuur integreerde de drie belangrijkste componenten van een substation (hoogspannings schakelapparatuur, transformatoren en laagspannings distributiekasten) in één behuizing, waarmee het concept van een prefabriekte substation werd ingevoerd.
In december 1993 publiceerde het voormalig Ministerie van Elektriciteit de industrienorm DL/T 537-1993 "Technische Specificaties voor 6-35kV Prefabriekte Substations". Artikel 3.1 van deze norm definieert expliciet: "Een compact compleet energieverdelingssysteem bestaande uit hoogspannings distributieapparatuur, krachttransformatoren, laagspannings distributieapparatuur en elektrische energiemeteringapparatuur in één of meerdere kasten opgesloten, wordt aangeduid als prefabriekte substation, afgekort als kast-substation." Afkomstig van Europese ontwerpen, werd deze configuratie algemeen bekend als de Europese-stijl prefabriekte substation.
Na de publicatie van de Nationale Norm GB/T 17467-1998 "Hoogspannings/Laagspannings Prefabriekte Substations" in 1998, veranderde de officiële terminologie naar "prefabriekte substation". Echter, zowel gebruikers als fabrikanten blijven deze installaties in de praktijk aanduiden als kast-substations of Europese-stijl substations.
Structuurkenmerken:
De Europese-stijl substation bevat doorgaans drie functionele compartimenten:
Hoogspanningscompartiment
Laagspanningscompartiment
Transformatorkompartiment
Twee primaire configuraties worden gebruikt:
Lineaire lay-out: Standaardconfiguratie
Driehoekige lay-out: Gebruikt voor complexe laagspanningscircuiteisen
Prestatievoordelen ten opzichte van conventionele substations:
Optimalisatie van belasting nabijheid:
Vermindert de energievoorzieningsstraal met 40-60%
Reduceert de investeringskosten voor kabels met 25-35%
Vermindert lijnverliezen met 15-20%
Ruimte-efficiëntie:
Bezet ongeveer 10% van de voetafdruk van traditionele substations
Reduceert civiele bouwkosten met 60-70%
Vereenvoudigde installatie:
Terreinbouwtijd verminderd met 50-60%
Technische beperkingen en oplossingen:
Het verpakkingontwerp presenteert cruciale thermische beheersinguitdagingen:
Beperkte warmteafgifte verhoogt de interne temperatuur (typisch ΔT-toename: 8-12°C)
Potentiële thermische invloed op de stabiliteit van onderdelen (geschatte prestatievermindering: 3-5% per 10°C-stijging)
Industriële verlichtingsstrategieën omvatten:
Geavanceerde ventilatiesystemen:
Labyrintstructuur behuizingwanden
Axiaalstromende uitlaatventilatoren (typisch 200-400 CFM capaciteit)
Thermische verbeteringsmaatregelen:
Koeler optimalisatie (oppervlakte vergroot met 20-30%)
Hittebestendige isolatiematerialen (Klasse H of hoger)
Deze oplossingen, hoewel effectief, introduceren:
Structurele complexiteit (productiecyclus verlengd: 15-20%)
Extra energieverbruik (hulpstelsels: 5-8% van de totale belasting)
Geluidsemissies (typische geluidsniveau-verhoging: 3-5 dBA)
Recente technologische vooruitgangen:
Leidende producenten hebben doorbraakontwikkelingen bereikt in thermisch beheer:
Nieuwe warmteafgifteconfiguraties voor transformatoren (verbeterde efficiëntie: 12-15%)
Geoptimaliseerde aerodynamica van de behuizing (temperatuurvermindering: 6-8°C)
Gecertificeerde hoge-capaciteitontwerpen (≥800kVA) zonder gedwongen ventilatie
Overeenstemming met GB 1094.11 drogetransformator thermische limieten (maximale windingstemperatuurstijging: 100K)
Deze innovaties handhaven overeenstemming met nationale normen terwijl ze bereiken:
Energiebesparingen (ventilatorvermogensvermindering: 100%)
Geluidsniveausvermindering (4-7 dBA)
Verbeterde operationele betrouwbaarheid (MTBF-verbetering: 20-25%)
Amerikaanse-stijl kastsubstations (gecombineerde transformatoren)
In de jaren '90 kwamen Amerikaanse-stijl compartimentaliseerde driefasen distributietransformatoren op de Chinese markt. Volgens de Amerikaanse Nationale Norm (ANSI) C57.12.26-1992 Norm voor pad-geplaatste compartimentaliseerde zelfgekoelde driefasen distributietransformatoren met hoogspannings plug-in connectoren, worden hoogspanningskabels via kabelconnectoren in het hoogspanningscompartiment verbonden met de transformatoren, en worden laagspanningskabels met bouten in het laagspanningscompartiment verbonden met de laagspanningscontacten. De olie-tank van de pad-geplaatste compartimentaliseerde distributietransformator is uitgerust met hoogspanningszekeringen en vierpositiebelastingschakelaars. De transformatoren kunnen als eindpunt werken of in een lussenetwerk, waarbij de energievoorzieningsstatus aan de hoogspanningskant van de transformatoren wordt beschermd en gecontroleerd.
