תחנת מתח חכם מבוססת ציוד גישור מתח גבוה GIS של 110 ק"ו מחקר תכנון

בחירת והגדרת ציוד הפצה על בסיס GIS

כיום, הציוד להפצה הנפוץ כולל בעיקר מיתקנים חיצוניים פתוחים מסוג אביזרים מבודדים אוויר, GIS מסורתי לחדרים פנימיים, GIS מבני פלדה לחדרים פנימיים ו-GIS היברידי חיצוני. מחקר זה מתמקד בתחנות המרה באינדונזיה כדי להשלים את ההגדרה של הציוד להפצה עבור תחנות מרה מוכנות מבעוד מועד חכמות. רוב תחנות המרה באינדונזיה נמצאות באזורים בעלי טופוגרפיה מורכבת ודichten נמוכים. לפי התכנון הנוכחי, האסטרטגיה לפיתוח הרשת החשמלית האזורית היא להשתמש בקווים קיימים של 110 kV לבניית תחנות מרה בעלות קיבולת קטנה. על בסיס זה, רמות המתח יוארכו בהדרגה כדי למקסם אתעילות ההשקעה, לשפר את שימושיות הציוד ולהפחית את תפקידן של תחנות המרה ברמת 35 kV. תחנות המרה ברשת החשמל באינדונזיה הן גדולות, עם השקעות וויות הציוד גבוהות ותקופות בנייה ארוכות, מה שדורש אופטימיזציה נוספת בחירת הציוד והגדרת הציוד להפצה.

ה-GIS היברידי החיצוני משלב גלאי דילוג ומפסקים, תוך שימוש בבוסים קונבנציונליים. הסידור הזה יכול להפחית את מספר הצירים ואת הציוד החיצוני, ובכך להגדיל את יעילות השימוש בקרקע באזור המטרה. בנוסף, גישת ה-GIS היברידית יכולה להפחית את הקושי בהתקנה והרחבה, ולגרום להתקנת הציוד ושירותיו להיות יותר קלים באזורים הודיים וגבעתיים.

אינדונזיה היא מדינה עם אקלים יחסית לח ועם מספר רב של ימים חמים, כך שהבקרה החכמה דורשת דרישות סביבתיות קפדניות. באינדונזיה, תיבות הבקרה החכמות דורשות בדרך כלל טווח לחות יחסית של 5% - 95% וטווח טמפרטורה סביבתית של -5 עד 55°C, ללא ייצור של קרח. כדי להשיג הקלה, ייבוש ומניעת יצירה של עיטוס לתיבות הבקרה החיצוניות, המחקר הזה מעביר את השיטה של התקנת מיזוג אוויר על צד הדלת של התיבה.

בנוגע לקישור החשמל העיקרי, חשוב להבטיח את אמינותו, יעילותו הכלכלית, הפעלתו ובטיחותו במהלך הפעילות. עבור חיבור של 110 kV, מקובל להשתמש בשיוט או בחיבור בגשר. חיבור בגשר יש לו פחות גלאי דילוג והשקעה נמוכה יותר, אך אמינותו נמוכה מאחרי שיוט, והקושי בהמשך שינוי והרחבת המערכת גבוה יותר. לכן, המחקר הזה משתמש בגלאי דילוג כדי לחלק את הבוס. באמצעות שיטה זו של שיוט, כאשר חלק אחד של הבוס נכשל, החלקים האחרים יכולים להמשיך לספק חשמל באופן תקין, ומכאן להבטיח שירות אמין. השיוט של הבוס הבודד הוא פשוט יחסית, עם פחות רכיבי ציוד, ומציע אמינות ותפעול גבוהים. המבנה של תחנת המרה חכמה משופרת מוצג בתמונה 1.

התראות בתוך תחנת המרה, כציוד חיוני, משחקות תפקיד חשוב בבדיקה מצב. בהתחשב בהשקעות ותנאי שימוש, תוכנית העיצוב של המחקר הזה משתמשת במכשיר ניטור גזים محلולים מקוון בשמן ובדיקת זרם חרקה של ליבה מקוון. הראשון, שמופץ בערך ב-200,000 רמב"ח לכל יחידה, משמש לבדיקת המבודד הפנימי של המנוע הראשי, בעוד השני משמש לבדיקה בזמן אמת של זרם חרקה של הליבה. שתי הטכנולוגיות הללו הן יחסית בשלות ונמצאות בשימוש רחב.

המנוע הראשי החכם משלב ציוד ראשוני ושניוני, מאפשר לו לבצע תחושת מצב ואפיון מצב פעולה. כדי להקל על תחזוקה יומית ושיפוט תחזוקה ולהפחית את עומס העבודה, נבחרה שיטת הקירור של סיבוב שמן טבעי ואוויר למנוע הראשי.

ה-GIS היברידי משלב גלאי דילוג, מפסקים וטרנספורמנים לתוך גוף אחד, מפשט את תהליך השחזור על ידי הפחתת מספר הציוד. בנוסף, ה-GIS היברידי החיצוני כולל מספר קטן יותר של ציוד וצירים, מציעה אמינות ועמידות במזהמים גבוהה יותר, מה שמאפשר לה פעילות טובה באזור המטרה. מתח המ mujarab של הציוד של ה-GIS היברידי הוא 126 kV והזרם המ mujarab הוא 2000 A. כל ציוד ה-GIS היברידי כולל חיישנים, תיבות בקרה חכמות ומכשירי ניטור מצב גז SF₆. מכשירים אלה יכולים לנטר את מצב הגז ומדדי הפעילות של הציוד, מאפשרים מדידת דיגיטלית, חילופי מידע ובקשה מצב עבור מפסקים ברמה גבוהה.

אופטימיזציה של ציוד הפצה ופריסה כללית

בעיצוב המקורי של תחנת המרה החכמה, התצורה של תיבות סיום חכמות ותיבות בקרה-אוסף של GIS היברידי עוקפה את הסידור של חלוקת שתי תיבות לכל חלק. עם זאת, גישה זו מובילה למספר גדול של מעגלים קרוסינג, מה שהוא לא טוב לתחזוקה יומית. לכן, ניתן להשלב את המעגלים המשניים של סיום חכם וกลанизמי ה-GIS ההיברידי. על ידי שילוב של לוחות בקרה, מעגלים חותכים, מעגלים מגינים ומעגלים לא סימטריים לתוך סיום חכם, ניתן להשיג עיצוב משולב.

האופטימיזציה של תיבות הבקרה החכמות כוללת בעיקר שלושה אספקטים: (1) הפשטה של המעגל על ידי החלפתطق ההיגיון הקשיח עם לוגיקה תוכנה של סוף מקומי; (2)ibilitation של תקשורת בין חלקים דרך סיום חכם וטכנולוגיה מבוססת אירוע תחנת המרה; (3) אימוץ עיצוב משולב של סיום חכם ומעגלים של בקרה מפסקים כדי להפחית תפקודים כפולים כמו מעגלי לחץ חותך. בנוסף לשיפורים אלו של המעגל, נשמרת הפריסה של סיום חכם בתוך תיבות הבקרה-אוסף המקוריות, והחיבור בין תיבות הבקרה-אוסף החכמות והציוד המתאים מופעלים.

ההצעה לעיצוב המוצגת במחקר הזה משתמשת במודל של מגורים מודולרי מוכן מראש. הפריסה של תחנת המרה צריכה להיות מבוססת על התנאים הטבעיים והדרישות הנדסיות של האזור המטרה, ולקחת יתרונות כמו בטיחות, אמינות, ידידות לסביבה, הגנה מפני אש, ותפעול ותחזוקה נוחה. באזור המטרה, הציוד להפצה של 110 kV והמנועים הראשיים מכוונים מצפון לדרום. כדי לעמוד בדרישות תחבורה, מותקן נתיב כיבוי מעגלי בתחנה, וההתקנה של הציוד במקום משתמשת בפריסה מינימלית. דרך פריסה זו, ניתן לחסוך 18% מהשטח. הפריסה הכללית של הציוד להפצה בעיצוב המוצע מוצגת בתמונה 2.

בנוגע לאופטימיזציה של ממדים של הפצה

ההצעה לעיצוב המוצגת במחקר מארגנת את הציוד ה-GIS ההיברידי בשתי שורות, והציוד להפצה של 110 kV משתמש באלומיניום-מגנזיום תומך בוס חיצוני. הפריסה הסטנדרטית של חלקים סטנדרטיים בדרך כלל כוללת סידור ליניארי של בוסים רכים בקצות, מה שמכסה שטח צדדי גדול. בזכות האינטגרציה של הציוד ה-GIS ההיברידי, הפריסתו היא יותר קומפקטית. המחקר מגדיר את הממד הצדדי של החלק ב-8 מ', שהם 2 מ' קצר יותר מאשר לפני כן. האורך הארוך הסטנדרטי הוא 39 מ'. כדי לאופטימיזציה של הממד הארוך, ההצעה משתמשת בציוד משולב, מוחקת את המבנה של הקו הנכנס, ומתקנת את מסגרת הבוס, ובכך מפחיתה את הכיסוי של השטח הארוך. דרך שני שיפורים אלה, הממד הארוך בהצעה הוא 25.2 מ', שהוא קצר ב-13.8 מ' מהאורך הסטנדרטי, מה שמפחית בצורה יעילה את השטח שנלקח על ידי הציוד.

ניתוח ביצועים ומחיר של תחנות מרה מוכנות מראש חכמות

לאחר השלמת בניית תחנת המרה המוכנה מראש, יש לבצע צעדים רלוונטיים כדי להבטיח שהפונקציות של כל המכשירים יכולות לעמוד בדרישות העיצוב ולבנות תקשורת תקינה בין המכשירים לתוכנה. הניסוי מרשום ומנתח נתונים כגון ערכי הזרם, מתח, אנרגיה פעילה, טמפרטורת המנוע והגורם לכוח של כל המפסקים בתחנת המרה המוכנה מראש כדי להבטיח את הפעולה הנכונה של הציוד בתחנת המרה. בהם, ערכי הטמפרטורה של המנוע בשעות שונות מוצגים בתמונה 3.

באמצעות צפייה בתמונה 3(a), ניתן לראות כי ערכי הטמפרטורה של פאזה A, פאזה B ופאזה C כולן נשארות במצב יציב יחסית. טמפרטורת פאזה B היא הגבוהה ביותר, מגיעה ל-43.6 °C מהשעה 8:31 עד 8:32; טמפרטורת פאזה A משתנה בין 42.0 - 43.2 °C; וטמפרטורת פאזה C נשארת סביב 42.5 °C. בתמונה 3(b), השינויים בטמפרטורת המנוע שנאספו אחר הצהריים הם גם קטנים יחסית. עקב שינויים סביבתיים, ערכי הטמפרטורה של פאזה A, פאזה B ופאזה C גבוהים יותר מהמדידות בבוקר אך עדיין בתחום הטמפרטורה הנורמלי. בשעה 14:32, ערך הטמפרטורה של פאזה B הוא 44.1 °C, ובאותו זמן, ערכי הטמפרטורה של פאזה A ופאזה C הם 42.9 °C ו-42.6 °C בהתאמה. לאורך כל תקופת המדידה, הטמפרטורה הנמוכה ביותר של פאזה C היא 42.2 °C והטמפרטורה הגבוהה ביותר היא 43.7 °C, בעוד טמפרטורת פאזה A משתנה בין 42.6 °C ל-43.8 °C.

ניתוח הנתונים מהניסוי הראה כי כל הנתונים של תחנת המרה המוכנה מראש עומדים בדרישות העיצוב ומצייתים לסטנדרטים קבלניים רלוונטיים. מבחינת יעילות כלכלית, על בסיס תיאוריית עלות מחזור החיים, הניסוי מנתח ומחשב את עלויות שונות של הציוד להפצה של 110 kV, ומבחר את תוכנית המפסקים המבודדים אוויר להשוואה. תוצאות ההשוואה מוצגות בתמונה 4.

בתמונה 4, עלות ההשקעה המוקדמת של תוכנית העיצוב המותאמת של GIS ההיברידי היא 2.413 מיליון רמב"ח, שהיא גבוהה ב-0.133 מיליון רמב"ח מהHEME של תוכנית המפסקים המבודדים אוויר. זה בעיקר בגלל שהעלות של רכישת הציוד בתוכנית העיצוב של GIS ההיברידי גבוהה יותר מהHEME של תוכנית המפסקים המבודדים אוויר, ועלות הנדסת ההתקנה גם גבוהה מעט.

במהלך שלב הפעלה ותחזוקה, הנתח של העלויות הנדרשות הוא קטן יחסית. מכיוון שתחנת המרה של תוכנית העיצוב המותאמת של GIS ההיברידי היא תחנת מרה ללא מפעילים, רק כמות קטנה של ביקורות ידניות רגילות נדרשות, מה שמפחית את עלויות הפעלה ותחזוקה היומיות. לכן, עלות הפעלה ותחזוקה הרבה יותר נמוכה מהHEME של תוכנית המפסקים המבודדים אוויר.

ההסתברות לתקלות שנתית של תוכנית העיצוב המותאמת של GIS ההיברידי נמוכה משמעותית, מה שמוביל להוזלה משמעותית של עלויות תחזוקה. בנוסף, עלות הסרתו היא רק 89% מהHEME של תוכנית המפסקים המבודדים אוויר. בהתחשב בכל הגורמים, הערך הנוכחי של עלות מחזור החיים של תוכנית העיצוב המותאמת של GIS ההיברידי נמוך ב-0.549 מיליון רמב"ח מהHEME של תוכנית המפסקים המבודדים אוויר. בנוסף, תוכנית תחנת המרה החכמה של 110 kV GIS עדיפה על תוכנית המפסקים המבודדים אוויר הקונבנציונלית.

מסקנה

כדי לחסוך משאבים עירוניים, לקצר את תקופת הבנייה ולהגביר את היעילות הכלכלית והאמינות של תחנות המרה מוכנות מראש, המחקר הזה מציע תוכנית עיצוב GIS היברידי חיצוני שמשלב גלאי דילוג ומפסקים. על ידי אופטימיזציה של המעגל והשימוש בחיבור בוס בודד, והאופטימיזציה של הפריסה הכללית, מופחתת כמות התקלות ועלות תחזוקה.

תוצאות הניסוי מראות כי במהלך איסוף טמפרטורת המנוע, ערכי הטמפרטורה של פאזה A, פאזה B ופאזה C נשארות יציבות יחסית. בבוקר, טמפרטורת פאזה A משתנה בין 42.0 - 43.2 °C, בעוד טמפרטורת פאזה C נשארת סביב 42.5 °C. אחר הצהריים, טמפרטורת פאזה C משתנה בין מינימום של 42.2 °CsetMaxima של 43.7 °C, וטמפרטורת פאזה A משתנה בין 42.6 °C ל-43.8 °C. הנתונים של תחנת המרה המוכנה מראש עומדים בדרישות העיצוב ומצייתים לסטנדרטים קבלניים רלוונטיים.

בניתוח עלות מחזור החיים, למרות שעלות ההשקעה המוקדמת של תוכנית העיצוב המותאמת של GIS ההיברידי היא 2.413 מיליון רמב"ח, גבוה ב-0.133 מיליון רמב"ח מהHEME של תוכנית המפסקים המבודדים אוויר, תוכנית העיצוב המותאמת של GIS ההיברידי דורשת רק כמות קטנה של ביקורות ידניות רגילות. זה מפחית את עלויות הפעלה ותחזוקה היומיות, מה שהופך את עלות הפעלה ותחזוקה הרבה יותר נמוכה מהHEME של תוכנית המפסקים המבודדים אוויר, ומפחית באופן משמעותי את עלויות תחזוקה. החישובים מראים שהערך הנוכחי של עלות מחזור החיים של תוכנית העיצוב המותאמת של GIS ההיברידי נמוך ב-0.549 מיליון רמב"ח מהHEME של תוכנית המפסקים המבודדים אוויר, מה שמראה שתוכנית תחנת המרה החכמה של 110 kV GIS עדיפה על תוכנית המפסקים המבודדים אוויר הקונבנציונלית.

עם זאת, המחקר הזה ניתח ואופטימיזה רק את העיצוב הראשי של תחנת המרה. בעתיד, יש לבצע תכנון חכם יותר מקיף עבור תחנות משנה, תוך התחשבות בהעברת מידע ובבנייה של אדמה.