Operatīvā analīze priekšizgatavotu ēku transformatoru staciju darbībai ļoti aukstā klimatā
Globālajā klimata daudzveidībā alpu enerģētikas infrastruktūras izveide saskaras ar tehniskiem un vides izaicinājumiem. Ērta klimata apstākļi, sarežģīta geoloģija un ilgstoši zemi ziemas temperatūras, kā arī ledus, sniegs un vētra, ietekmē elektriskās aprīkojuma stabilitāti un enerģijas objektu būvniecību (grafiks, izmaksas, uzturēšana). Parastie vietas uzstādāmie pārveidotāji, ar ilgu būvniecības laiku un labu pielāgojamību, nevar apmierināt alpu reģionu ātro un stabilo enerģijas vajadzības.
Fabrikā sagatavotie kabinpārveidotāji, kā modulāri, rūpnīcā priekšlaicīgi sagatavotie komplekti, kas integrē galveno aprīkojumu (augstsprieguma slēdzieni, transformatori, kontroles sistēmas), ļauj ātru montāžu vietas uzstādīšanas vietā pēc transporta. Tie samazina atkarību no vides, parādot unikālu vērtību smagās un laika trūkstīgās alpu apstākļos. Šis pētījums vēršas uz alpu enerģijas sistēmu modernizāciju un globālo līdzīgu vides enerģijas attīstību.
Projekta pārskats
Projekts atrodas Dienvidrietumos Ķīnas alpus: vidējā gada temperatūra - 8°C, ziemas minimālās temperatūras - 30°C, 5+ mēneši ar ledu un sniegu, virs 1 metra dzelme. Augstumā 3600 metri, tā kovers 6000m2(1200m2) būvēto platību, kopējie investīcijas ir ¥55 miljonu (¥33 miljonu aprīkojumam, ¥22 miljonu būvniecībai).
Tā ir iespējams 2×120MVA galvenais transformatoris (atbilst ziemas augstai slodzei), 8×10kV distribūcijas šķīvis (enerģijas sadalīšanai) un 3 km nesmagāksūka, pretfrēza kabēle (piemērota aukstam klimatam). Ar 8 mēnešu projektēšanas-būvniecības ciklu, tā mērķis ir nodrošināt stabila, uzticama enerģijas piegāde ekstremālos apstākļos.
Nomācošā daba slāņa izklāde
Alpu auksts un nomācošā-dedzināšanas cikli riskē ar daba nomākošanu, apdraudot pārveidotāju pamatus un kabinas. Lai to risinātu, tiek izmantots GCL (termiskā vedamība < 0.5W(m·K), laba izolācija). 0.8 metru biezs slānis novērš nomākošanos.
Ekstremālam aukstumam: vispirms, CAT 336E ekskavators noņem nomākojušo/piesārinojušo virsstabu. Pēc tam, to aizvieto ar 5–20mm grūtkoku (300mm biezs) lai palielinātu noturību un drenāžu. Tālāk seko 400mm biezs divslāņains GCL (≥200mm pārklājums, pārbaudīts bez spraugām). Virs tā tiek izklādīts 100mm biezs, 5–15mm grūtkoku aizsargslānis, lai aizsargātu GCL lietošanas laikā. Būvniecības laikā slānis tiek rotāts 200mm biežos posmos, ar ≥6 gājieniem. Kvalitātes standarti redzami Tabulā 1
Nomācošā daba slāņa būvniecības galvenie punkti
Nomācošā daba slāņa būvniecībā alpu reģionos fabrikā sagatavotajiem kabinpārveidotājiem jākontrolē šādi galvenie aspekti:
Kabinas struktūras termiskā izolācijas dizains
Aukstā klimatā alpās kabinas iekšējā temperatūra var pazemināties līdz -30°C, radot nopietnu izaicinājumu substatcijas aprīkojuma stabilitātei. Tāpēc nepieciešams sistēmatisks termiskā izolācijas dizains, lai uzturētu stabila kabinas iekšējo vidi:
Nomācošā daba slāņa būvniecības galvenie punkti
Nomācošā daba slāņa būvniecībā alpu reģionos fabrikā sagatavotajiem kabinpārveidotājiem jākontrolē šādi galvenie aspekti:
Kabinas struktūras termiskā izolācijas dizains
Aukstā klimatā alpās kabinas iekšējā temperatūra var pazemināties līdz -30°C, radot nopietnu izaicinājumu substatcijas aprīkojuma stabilitātei. Tāpēc nepieciešams sistēmatisks termiskā izolācijas dizains, lai uzturētu stabila kabinas iekšējo vidi:
(1) Termiskās izolācijas materiālu izvēle un struktūra
(2) Instalācijas procesa optimizācija
Izmantojot bez stabiņu sausa apjukšanas tehnoloģiju, savienots FC ārējais sienpanelis, akmeņvulāna panelis un kvadrātveida staļstiebla karkasa. Speciālie hangers un fiksēšanas elementi tiek izmantoti, lai cieši savienotu termiskās izolācijas slāni ar strukturālo karkasu. Šī mēra realizē termiskās izolācijas slāņa bezsejņu turpināšanu, izvairās no termiskā mosta efekta (siltuma zudumu caur siltuma vedējiem, piemēram, metālkarkasu) un uzlabo kopējo termisko izolācijas efektivitāti.
(3) Uzdabīšanas detalizēta apstrāde
Sendvičpanēļa izklādes vienalga, izmantota ≥30kg/m³ blīvuma poliuretāna mākoņa pieplūstība un uzdabīšana. Ar tās plastiskām, airtītības, augstas stipruma un negrimstošas īpašībām, šis materiāls veido augsti efektīvu uzdabīšanas vidi abās sendvičpanēļa beigās (ar termisko vedamību ≤0.024W/(m·K)), ļoti samazinot siltuma zudumus savienojumu vietās, nodrošinot kabinas termisko izolācijas veiktspēju alpu vides apstākļos un izveidojot solīdu pamatu prefabricētajai kabinpārveidotājam drošai darbībai ekstremālos klimata apstākļos.
Sildīšanas kabeļa instalācija
Kad elektriskā strāva nonāk caur sildīšanas kabeļu, tā elektriskā pretestība pārveidojas par siltumu, sildot apkārtējo vidi. Alpu reģioniem paredzētiem prefabricētiem pārveidotāju kabinām tiek izvēlēti 20–30W/m jaudas sildīšanas kabeļi. Šī jauda nodrošina pietiekamu siltuma izplūšanu, lai uzturētu iekšējo temperatūru drošā darbības diapazonā elektroaprīkojumam.
Pirms instalācijas, tiek veikta detaļa termiskā novērtēšana, izmantojot Fūrijas siltuma vedamības likumu, lai aprēķinātu kritiskāko komponentu un cauruļu sildīšanas prasības. Matemātiskā formula ir šāda:
Siltuma vedamības aprēķinos:
Sildīšanas kabeļu instalācijai:
Fiksēšana: Izmantot augstspriegumu klāmpus (piemēram, nerūstamas cilmes, plastmasas jostas), lai fiksētu kabeļus aprīkojuma virsmā/cauruļu, ar klāmpu attālumu ≤ 30 cm, lai novērstu nobīdi un nodrošinātu stabila siltuma pārnese.
Izklādes blīvums: Izklādīt kabeļus 10 cm intervālos greznēs un kritiskajos aprīkojumos, lai nodrošinātu pietiekamu siltumu un novērstu nomākošanu.
Temperatūras kontrolēšana: Izmantot K tipa termokopālus, lai reala laikā uzraudzītu kabeļu darbību. Savienot ar PID (proporcionalais-integrālais-diferenciālais) algoritmiem, lai automātiski pielāgotu jaudas izplūšanu, uzturējot temperatūru nepieciešamajā diapazonā. PID formulas ir redzamas Vienādojumā (2).
Ventilācijas ierīču izvietojums
Alpu reģionos ļoti zemas ziemas temperatūras var ietekmēt pārveidotāja aprīkojumu (piemēram, transformatorus, slēdzienus) un kopējo stabilitāti. Tāpēc simetriski ir ievietotas 4 ass ventilācijas ventilātori (1.5 kW, (2000 m3/h) sienās, lai nodrošinātu vienmērīgu gaisa plūsmu un novērstu kondensāciju.
Prefabricētiem kabinpārveidotājiem tiek izmantots "augšējā ieplūšana, apakšējā izplūšana" ventilācijas dizains. Ieplūšanas un izplūšanas izietu laukuma attiecība ir 1:1.5 lai nodrošinātu pietiekamus gaisa maiņas apgrozījumus. Apkarotās ventiliacijas caurus (50 mm akmeņvulāns, 0.035 W/(m·K) termiskā vedamība) ar 0.5 mm alumiņija foliju apbalvojumu samazina siltuma zudumus un uzturē stabila iekšējo temperatūru.
Dubultā elektrosapgāde
Lai pielāgotos alpu klimatam, kā galvenie transformatori tiek izmantoti divi S13 - M - 100/10 naftas iegremdētie transformatori (100 MVA, 10/0.4 kV). Savienoti ar neatkarīgām elektrosagaidēm, tie darbojas paralēli (standarta apstākļos 50% slodzes līmenis), lai samazinātu zudumus un pagarinātu izmantošanas laiku. SCADA sistēma reala laikā uzraudzī un balansē slodzes.
Nodusituācijās (piemēram, ja viens transformators izrādās nedarbīgs), ATS slēdzis pārnest enerģiju 0.1 sekundēs, nodrošinot nemainīgu slodzes pārņemšanu un stabila elektrosapgāde. Saskaņā ar GB 50052 - 2009, divi DKSC - 100/10 reaktori (100 A, 6% reaktivitāte) ierobežo īssaites strāvu līdz ≤ 20 kA, novēršot pārsprogšanas kaitējumu.
Secinājums
Alpu reģionu ekstremālie apstākļi (zemas temperatūras, vēji, sniegs) prasa augstākas standartus prefabricēto kabinpārveidotāju darbībai un uzturēšanai. Dizains un būvniecība jāiekļauj atbilstoša izolācija, sildīšana, mitruma aizsardzība un vēju un sniega izturīgi aprīkojumi.
Nākotnē tehnoloģiju un prakses uzlabojumi vēl vairāk optimizēs šos pārveidotājus. Intelektualizētas monitorings un izsūtīšanas sistēmas uzlabos attālinātu pārvaldību un pielāgojamību ekstremāliem klimatiem, nodrošinot stabila un droša elektrosapgāde.
