Pangutana nga box-type substation batas 110 kV high-voltage GIS switchgear Design research

Pagpili ug Pag-Setup sa Distribution Equipment Batas sa GIS

Karon, ang kasagaran nga gigamit nga distribution equipment nagsama sa outdoor open-type air-insulated switchgear, tradisyonal nga indoor GIS, steel-structured indoor GIS, ug outdoor hybrid GIS. Ang pag-aaral niini naglakip sa mga substation sa Indonesia aron makumpleto ang setup sa distribution equipment para sa intelligent prefabricated substations. Ang daghang mga substation sa Indonesia anaa sa mga dapit nga kompleksa ang terreno ug lawas ang load density. Sumala sa kasamtangan nga plano, ang estratehiya sa pag-develop sa regional power grid mao ang paggamit sa umahan nga 110 kV lines aron makabuo og small-capacity substations. Sa basehan niini, ang voltage levels mahimong mapauli gradualmente aron makapadako ang investment efficiency, mapataas ang paggamit sa equipment, ug mapahimulos ang papel sa 35 kV substations. Ang mga substation sa Indonesian power grid adunay dako, mataas ang gasto sa investment ug equipment, ug matagal ang panahon sa pag-construct, kung way dugay nga optimisasyon sa pagpili ug setup sa equipment.

Ang outdoor hybrid GIS nag-integrate sa circuit breakers ug disconnectors, gamiton ang conventional busbars. Kini nga arrangement mahimong makabawas sa numero sa flanges ug outdoor equipment, kung sa gayod makapataas sa land-use efficiency sa target area. Mas, ang hybrid GIS approach makapabalaka sa difficulty sa installation ug expansion, mas mapadali ang installation ug maintenance sa mountainous ug hilly regions.

Ang Indonesia adunay climate nga relatyibong humod ug daghang kaugalingong high-temperature days, kini nga naghatag sa stringent nga environmental requirements sa intelligent control. Sa Indonesia, ang intelligent control cabinets karun nga gikinahanglanan ang relative humidity range nga 5% - 95% ug ambient temperature range nga -5 - 55°C, walay allowed na frost formation. Aron makamit ang cooling, dehumidification, ug prevention of condensation sa outdoor control cabinets, ang pag-aaral niini nag-adopt sa metodo sa pag-install sa air-conditioners sa side sa cabinet doors.

Sa main electrical wiring, importante nga siguradohon ang reliability, economic efficiency, operability, ug safety samtang operasyon. Para sa single-busbar sa 110 kV electrical wiring, sectional wiring o bridge-type wiring kasagaran nga gilantad. Ang bridge-type wiring adunay labaw pa nga circuit breakers ug mas mababa ang investment, apan ang reliability niini mas baho kaysa sa sectional wiring, ug mas taas ang difficulty sa subsequent modification ug expansion. Taliwala, ang pag-aaral niini nag-usab sa circuit breakers aron mapartition ang busbar. Pinaagi niining sectional wiring method, kon usa ka section sa busbar magfail, ang uban pang sections makapadayon ug normal nga supply power, sigurohon ang reliable nga serbisyo. Ang single-busbar sectional wiring relatyibong simple, adunay guti pa nga equipment components, ug may high reliability ug operability. Ang structure sa improved intelligent substation nakita sa Figure 1.

Ang transformers sa substation, isip crucial nga equipment, nag-play og vital nga papel sa state detection. Sumala sa investment costs ug application scenarios, ang design scheme sa pag-aaral niini nag-employ og on-line dissolved gas monitoring device sa oil ug on-line iron core grounding current detection device. Ang una, priced sa approximate 200,000 RMB per set, gigamit aron detecton sa internal insulation sa main transformer, apan ang ikaduha para sa real-time detection sa iron core grounding current. Ang duha nga teknolohiya relatyibong mature ug widely applied.

Ang intelligent main transformer nag-integrate sa primary ug secondary equipment, makapahimo sa state perception ug operational state assessment. Aron mapadali ang daily maintenance ug monitoring shifts ug makabawas sa maintenance workload, ang natural oil-circulation air-cooling gipili isip cooling method sa main transformer.

Ang hybrid GIS nag-integrate sa circuit breakers, switches, ug current transformers isip usa ra nga entity, simplifying ang reconstruction process pinaagi sa pagbawas sa numero sa equipment. Mas, ang outdoor hybrid GIS adunay guti pa nga equipment ug flanges, may high reliability ug corrosion resistance, kung sa gayod maayo nga perform sa target area. Ang rated voltage sa hybrid GIS bay equipment mao ang 126 kV, ug ang rated current mao ang 2000 A. Bawg hybrid GIS bay equipment adunay sensors, intelligent control cabinets, ug SF₆ gas state detection devices. Kini nga mga devices makakadetect sa gas state ug equipment operating status, enabling digital measurement, information interaction, ug status inquiry functions sa high-voltage switches.

Optimization sa Distribution Equipment ug General Layout

Sa orihinal nga intelligent substation design, ang configuration sa intelligent terminal cabinets ug hybrid GIS control-gathering cabinets sumala sa arrangement sa allocation sa duha ka cabinets per bay. Apan, kini nga approach resulta sa daghang cable-crossing loops, di favorable sa daily maintenance. Taliwala, ang secondary circuits sa intelligent terminals ug hybrid GIS mechanisms mahimong ma-integrate. Pinaagi sa pag-combine sa control panels, interlocking loops, anti-tripping loops, ug non-in-phase loops sa intelligent terminal, makakamit ang integrated design.

Ang optimization sa intelligent control cabinets nagsama sa tulo nga aspeto: (1) Simplify ang circuit pinaagi sa pag-replace sa hard-wiring logic ngadto sa local terminal software logic; (2) Enable bay-to-bay communication pinaagi sa intelligent terminals ug substation event-oriented object technology; (3) Adopt ang integrated design sa intelligent terminals ug circuit breaker control circuits aron makabawas sa redundant functions sama sa pressure interlocking loops. Aside sa circuit improvements, ang layout sa intelligent terminals sa orihinal nga control-gathering cabinets gitubagon, ug ang connections sa intelligent control-gathering cabinets ug corresponding equipment gie-optimize.

Ang design scheme proposed sa pag-aaral niini nag-adopt sa modular prefabricated cabin model. Ang layout sa substation dapat batasan sa natural conditions ug engineering requirements sa target area, ug adunay advantages sama sa safety, reliability, environmental friendliness, fire protection, ug convenient operation ug maintenance. Sa target area, ang 110 kV distribution equipment ug main transformers gisulay gikan sa north hangtod sa south. Aron mapasabot ang transportation requirements, ang circular fire-fighting passage gisulay sa substation, ug ang on-site equipment installation nagamit ang minimized layout. Pinaagi niini, 18% sa land area makapabawas. Ang general layout sa distribution equipment sa design scheme nakita sa Figure 2.

Sa terms sa optimization sa distribution dimensions

Ang design scheme proposed sa research nag-arrange sa hybrid GIS equipment sa duha ka rows, ug ang 110 kV distribution equipment nag-adopt sa outdoor aluminum-magnesium alloy support tube busbars. Ang standard sectional bay layout typical nga linear arrangement sa soft conduit busbars sa duha ka ends, nga okupada ang dako nga lateral space. Pinaagi sa integration sa hybrid GIS equipment, ang iyang layout mas compact. Ang research gitubag ang lateral dimension sa sectional bay sa 8 m, 2 m shorter sa before. Ang standard longitudinal length mao ang 39 m. Aron optimize ang longitudinal dimension, ang proposed scheme nagamit ang integrated equipment, gi-remove ang incoming line structure, ug modified ang busbar framework, aron makabawas sa occupation sa longitudinal space. Pinaagi sa kini nga duha ka improvements, ang longitudinal dimension sa scheme mao ang 25.2 m, 13.8 m shorter sa standard length, effective nga makapabawas sa space occupied sa equipment.

Performance ug Cost Analysis sa Intelligent Prefabricated Substations

Human sa ma-complete ang construction sa prefabricated substation, ang related commissioning steps kinahanglan gibuhat aron siguradohon nga ang functions sa bawg device makapasa sa design requirements ug enable normal communication sa devices ug software. Ang experiment records ug analyzes data sama sa current, voltage values, active power, transformer temperature, ug power factor sa bawg switch sa prefabricated substation aron siguradohon ang stable operation sa substation equipment. Sa among sila, ang transformer temperature values sa different time periods nakita sa Figure 3.

Pinaagi sa observation sa Figure 3(a), makita nga ang temperature values sa phase A, phase B, ug phase C tanan nag-remain sa relatively stable state. Ang temperature sa phase B ang pinakataas, reaching 43.6 °C gikan sa 8:31 hangtod 8:32; ang temperature sa phase A varies sa 42.0 - 43.2 °C; ug ang temperature sa phase C nag-remain sa around 42.5 °C. Sa Figure 3(b), ang variation sa transformer temperature values collected sa afternoon usab relatively small. Sumala sa environmental changes, ang overall temperature values sa phase A, phase B, ug phase C mas taas sa morning measurement values apan still within the normal temperature range. Sa 14:32, ang temperature value sa phase B mao ang 44.1 °C, ug this time, ang temperature values sa phase A ug phase C mao ang 42.9 °C ug 42.6 °C respectively. Sa entire measurement period, ang lowest temperature sa phase C mao ang 42.2 °C ug ang highest mao ang 43.7 °C, apan ang temperature sa phase A fluctuates sa range sa 42.6 - 43.8 °C.

Analysis sa on-site test data nagpakita nga ang data sa prefabricated substation tanan nakapasa sa design requirements ug comply sa relevant acceptance standards. Sa terms sa economic utility, based sa life-cycle cost theory, ang experiment analyzes ug calculates ang various costs sa 110 kV distribution equipment, ug select ang air-insulated switchgear scheme arun compare. Ang comparison results nakita sa Figure 4.

Sa Figure 4, ang upfront investment cost sa optimized hybrid GIS design scheme mao ang 2.413 million RMB, 0.133 million RMB higher sa air-insulated switchgear scheme. Kini mainly tungod kay ang equipment procurement cost sa hybrid GIS design scheme mas taas sa air-insulated switchgear scheme, ug ang installation engineering cost usab slightly higher.

Sa operation ug maintenance phase, ang required cost proportion relatively small. Tungod kay ang substation sa optimized hybrid GIS design scheme mao ang unmanned substation, only a small amount of regular manual inspections needed, reducing the daily operation ug maintenance costs. Therefore, ang operation ug maintenance cost much lower sa air-insulated switchgear scheme.

Ang annual failure probability sa optimized hybrid GIS design scheme significantly reduced, resulting sa notable decrease sa maintenance costs. Moreover, ang demolition cost only 89% sa air-insulated switchgear scheme. Considering all factors, ang present value sa life-cycle cost sa optimized hybrid GIS design scheme 0.549 million RMB lower sa air-insulated switchgear scheme. Additionally, ang 110 kV GIS intelligent substation scheme superior sa conventional air-insulated switchgear scheme.

Conclusion

Aron conserve ang urban land resources, shorten ang construction period, ug enhance ang economic efficiency ug reliability sa prefabricated substations, ang research proposes an outdoor hybrid GIS design scheme integrating circuit breakers ug disconnectors. Pinaagi sa optimization sa circuit ug adopting single-busbar sectional wiring, ug optimizing ang overall layout, ang number sa failures reduced ug maintenance cost lowered.

Ang test results show nga during collection sa transformer temperature, ang temperature values sa phase A, phase B, ug phase C remain relatively stable. Sa morning, ang temperature sa phase A varies sa 42.0 - 43.2 °C, apan ang phase C stays around 42.5 °C. Sa afternoon, ang temperature sa phase C ranges from minimum 42.2 °C to maximum 43.7 °C, apan ang temperature sa phase A fluctuates sa 42.6 °C ug 43.8 °C. Ang data sa prefabricated substation meet sa design requirements ug comply sa relevant acceptance standards.

Sa life-cycle cost analysis, although ang upfront investment cost sa optimized hybrid GIS design scheme mao ang 2.413 million RMB, 0.133 million RMB higher sa air-insulated switchgear scheme, ang optimized hybrid GIS design scheme requires only a small amount of regular manual inspections. Kini reduces ang daily operation ug maintenance costs, making ang operation ug maintenance cost much lower sa air-insulated switchgear scheme, ug significantly reducing ang maintenance cost as well. Calculations show nga ang present value sa life-cycle cost sa optimized hybrid GIS design scheme 0.549 million RMB lower sa air-insulated switchgear scheme, demonstrating nga ang optimized 110 kV GIS intelligent substation scheme superior sa conventional air-insulated switchgear scheme.

However, ang research only analyzes ug optimizes ang primary substation design. Sa future, a more comprehensive intelligent design for secondary substations needs to be carried out by comprehensively considering communication ug land construction.