Intelekta šķīdinājuma kastveida apgabals, balstīts uz 110 kV augspiediena GIS šķīdinājumu Konstruktīvā pētījuma dizains
Izvēles un iestatīšanas pamati GIS balstītām pārdevēja iekārtām
Pašlaik bieži izmantotās pārdevēja iekārtas galvenokārt ietver ārējas atvērtas gaisa apgabala slēdzes, tradicionālas iekšējas GIS, metālstruktūras iekšējas GIS un ārējas hibrīdGIS. Šis pētījums vērsts uz Indonēzijas transformatoru stacijām, lai pilnveidotu intelektuālo prefabrikātu transformatoru staciju pārdevēja iekārtu iestatīšanu. Lielākā daļa Indonēzijas transformatoru staciju atrodas teritorijās ar sarežģītu ainavu un zemu slodzes blīvumu. Saskaņā ar pašreizējo plānu reģionālais elektrības tīkla attīstības stratēģija paredz izmantot esošos 110 kV līnijas, lai veidotu mazkapacitātes transformatoru stacijas. Šajā pamatā līmeņi tiks aizvien samazināti, lai maksimizētu investīciju efektivitāti, palielinātu iekārtu izmantošanu un samazinātu 35 kV transformatoru staciju nozīmi. Indonēzijas elektrotīklā esošās transformatoru stacijas ir lieliskalās, ar augstu investīciju un iekārtu izmaksām un ilgu uzbūves periodu, kas prasa tālāku optimizāciju iekārtu izvēlē un pārdevēja iekārtu iestatīšanā.
Ārējā hibrīdGIS integrē slēdzes un atslēgas, izmantojot parastus magistraļu lejerus. Šāda izkārtojuma dēļ var samazināt flażu skaitu un ārējo iekārtu skaitu, tādējādi palielinot zemes izmantošanas efektivitāti mērķa teritorijā. Turklāt hibrīdGIS pieeja var samazināt instalācijas un paplašināšanas grūtības, vienkāršojot iekārtu instalāciju un apkalpošanu kalnu un pagraba rajonos.
Indonēzijā ir saldenā klimata apstākļi ar daudziem augstās temperatūras dienām, tāpēc intelektuālai kontrolei ir stingri vides prasības. Indonēzijā intelektuālām kontrolējošām kabinetam kopumā nepieciešams relatīvais mitruma rādītājs 5% - 95% un apkārtējās temperatūras rādītājs -5 - 55°C, bez ledus formēšanās. Lai sasniegtu dzesēšanu, mitruma samazināšanu un kondensācijas novēršanu ārējiem kontrolējošajiem kabinetiem, šajā pētījumā tiek izmantots metodes, kurās klimatkontrolējošo ierīču instalācija notiek kabinetu durvju malā.
Attiecībā uz galveno elektrotaisnēm, ir būtiski nodrošināt to uzticamību, ekonomisko efektivitāti, darbības iespējamību un drošību. 110 kV elektrotaisnes vienvirziena virzienā bieži tiek izmantotas sekcijas vai tiltu tipa taisnes. Viltu tipa taisnes ir ar mazākām slēdzēm un zemākiem investīcijiem, bet tās uzticamība ir mazāka nekā sekcijas taisnes, un tās nākamās modifikācijas un paplašināšanas grūtības ir lielākas. Tāpēc šajā pētījumā tiek izmantotas slēdzes, lai sadalītu virzienus. Ar šādu sekcijas taisni, kad viena sekcija noved pie kļūdas, pārējās sekcijas joprojām var sniegt enerģiju normāli, nodrošinot uzticamu servisu. Vienvirziena sekcijas taisne ir salīdzinoši vienkārša, ar mazākām iekārtu komponentēm, un piedāvā augstu uzticamību un operatīvumu. Uzlabotās intelektuālās transformatoru stacijas struktūra ir parādīta 1. attēlā.
Transformatori transformatoru stacijā, kā būtiskas iekārtas, spēlē svarīgu lomu statusa noteiktībā. Ņemot vērā investīciju izmaksas un lietošanas situācijas, šajā pētījuma dizainā tiek izmantota on-line caurumiņu gāzu monitorēšanas ierīce un on-line železas kodolu nomagnēšanas strāvas detektors. Pirmā, kuras cena aptuveni 200 000 CNY par komplektu, tiek izmantota, lai noteiktu galvenā transformatora iekšējo izolāciju, savukārt otrā ir reāllaika železas kodola nomagnēšanas strāvas noteiktībai. Abas tehnoloģijas ir salīdzinoši pilnveidotas un plaši izmantotas.
Intelektuālais galvenais transformators integrē primārās un sekundārās iekārtas, ļaujot tam veikt statusa noteiktību un darbības statusa novērtēšanu. Lai vieglāk veiktu ikdienas apkalpošanu un monitoringu, un samazinātu apkalpošanas darba apjomu, par galvenā transformatora dzesēšanas metodi tiek izvēlēta dabiskā naftas cirkulācija ar gaisa dzesēšanu.
HibrīdGIS integrē slēdzes, atslēgas un strāvas transformatorus vienā vienībā, vienkāršojot atjaunrekonstrukcijas procesu, samazinot iekārtu skaitu. Turklāt ārējā hibrīdGIS ir ar mazākām iekārtām un flażiem, piedāvājot augstāku uzticamību un korozijas resistenci, kas to padara labi piemērotu mērķa teritorijai. HibrīdGIS bay iekārtu nomērā gādāmais spriegums ir 126 kV, un nomērā gādāmais strāvas avots ir 2000 A. Katra hibrīdGIS bay iekārta ietver sensorus, intelektuālos kontrolējošos kabinetus un SF₆ gāzes statusa detektorus. Šīs ierīces var noteikt gāzes statusu un iekārtu darbības statusu, ļaujot veikt digitālu mērījumu, informācijas interakciju un statusa vaicājumu funkcijas augsprieguma slēdzes.
Pārdevēja iekārtu un vispārējā izkārtojuma optimizācija
Sākotnējā intelektuālā transformatoru stacijas dizainā intelektuālo terminālo kabinetu un hibrīdGIS kontrolējošo kabinetu konfigurācija sekoja izkārtojumam, kas piešķīra divus kabinetus katram bay. Tomēr šī pieeja rezultē daudzām kabēļu krustojumu smugām, kas nav izdevīgas ikdienas apkalpošanai. Tāpēc var integrēt intelektuālo terminālu un hibrīdGIS mehānismu sekundāros ceļos. Apvienojot kontrolējošos paneļus, bloķēšanas ceļus, pretbloķēšanas ceļus un neatbilstošus fāzes ceļus intelektuālajā terminālā, var sasniegt integru dizainu.
Intelektuālo kontrolējošo kabinetu optimizācija galvenokārt ietver trīs aspektus: (1) Ceļu vienkāršošana, aizstājot hard-wiring loģiku vietējo termināla programmatūras loģiku; (2) Ceļu komunikācija starp bay-iem, izmantojot intelektuālos terminālus un substation event-oriented object tehnoloģiju; (3) Integru dizainu intelektuālo terminālu un slēdzes kontrolējošo ceļu starpā, lai samazinātu pārmērīgas funkcijas, piemēram, spiediena bloķēšanas ceļus. Papildus šiem ceļa uzlabojumiem, sākotnējos kontrolējošos kabinetos tiek saglabāts intelektuālo terminālu izkārtojums, un tiek optimizētas saites starp intelektuālajiem kontrolējošajiem kabinetiem un atbilstošajām iekārtām.
Šajā pētījumā piedāvātais dizains izmanto modulāro prefabrikāto kabinu modeli. Transformatoru stacijas izkārtojums jābūt balstīts uz dabiskajiem apstākļiem un inženierzinātniskajām prasībām mērķa teritorijā, un tai jābūt ar priekšrocībām, piemēram, drošība, uzticamība, videi draudzīga, ugunsdrošība un viegla operācija un apkalpošana. Mērķa teritorijā 110 kV pārdevēja iekārtas un galvenie transformatori ir izkārtoti no ziemeļiem uz dieni. Lai apmierinātu transporta prasības, transformatoru stacijā ir ieviesta apgriezta ugunsdzēsības ceļa. Vietējā iekārtu instalācija izmanto minimālo izkārtojumu. Ar šādu izkārtojumu var ietaupīt 18% zemes platības. Pārdevēja iekārtu vispārējais izkārtojums piedāvātajā dizainā ir parādīts 2. attēlā.
Optimizācijas ziņā pārdevēja iekārtu dimensijām
Pētījumā piedāvātais dizains izkārto hibrīdGIS iekārtas divās rindās, un 110 kV pārdevēja iekārtas izmanto ārējus alūminija-magneza alliage support tube busbars. Standarta sekcijas bay izkārtojums parasti ietver mīkstus conduit busbars lineāru izkārtojumu abām pusēm, kas aizņem lielu horizontālo telpu. Tā kā hibrīdGIS iekārtas ir integrētas, tās izkārtojums ir salīdzinoši kompakts. Pētījums iestata sekcijas bay horizontālo dimensiju 8 m, kas ir 2 m īsāks nekā iepriekš. Standarta vertikālais garums ir 39 m. Lai optimizētu vertikālo dimensiju, piedāvātais shēmas izmanto integrētas iekārtas, noņemt ievedošo līniju struktūru un maina busbar framework, tādējādi samazinot vertikālās telpas aizņemšanu. Ar šiem diviem uzlabojumiem, shēmas vertikālā dimensija ir 25.2 m, 13.8 m īsāks nekā standarta garums, efektīvi samazinot iekārtu telpas aizņemšanu.
Intelektuālo prefabrikāto transformatoru staciju veiktspējas un izmaksu analīze
Pēc prefabrikātās transformatoru stacijas uzbūves beigšanas, jāveic atbilstoši komisijas soļi, lai nodrošinātu, ka katras iekārtas funkcijas atbilst projektēšanas prasībām un ļauj normālu komunikāciju starp iekārtām un programmatūru. Eksperiments ieraksta un analizē datus, piemēram, strāvas, sprieguma vērtības, aktīvo jaudu, transformatora temperatūru un jaudas faktoru katrā prefabrikātā transformatoru stacijas slēdzē, lai nodrošinātu stabila darbību. Starp tiem, dažādos laika periodos iegūtās transformatora temperatūras vērtības ir parādītas 3. attēlā.
No 3.(a) attēla var redzēt, ka fāze A, B un C temperatūras vērtības visām paliek salīdzinoši stabila stāvoklī. Fāzes B temperatūra ir visaugstākā, sasniedzot 43.6 °C no 8:31 līdz 8:32; fāzes A temperatūra mainās starp 42.0 - 43.2 °C; un fāzes C temperatūra paliek aptuveni 42.5 °C. 3.(b) attēlā, pēcpusdienā iegūtās transformatora temperatūras vērtības arī ir salīdzinoši mazas. Tā kā vides maiņas, fāzes A, B un C kopējās temperatūras vērtības ir augstākas nekā rītā, bet joprojām atrodas normālā temperatūras diapazonā. 14:32, fāzes B temperatūras vērtība ir 44.1 °C, un šajā laikā fāzes A un C temperatūras vērtības ir 42.9 °C un 42.6 °C attiecīgi. Visā mērīšanas periodā, fāzes C zemākā temperatūra ir 42.2 °C, un augstākā ir 43.7 °C, kamēr fāzes A temperatūra mainās starp 42.6 - 43.8 °C.
Vietējo testa datu analīze parāda, ka prefabrikātās transformatoru stacijas dati visi atbilst projektēšanas prasībām un saskan ar atbilstošiem pieņemšanas standartiem. Ekonomiskās izmaksu ziņā, balstoties uz dzīves cikla izmaksu teoriju, eksperiments analizē un aprēķina dažādas 110 kV pārdevēja iekārtas izmaksas, un izvēlas gaisa apgabala slēdzes shēmu salīdzināšanai. Salīdzinājuma rezultāti ir parādīti 4. attēlā.
4. attēlā optimizētā hibrīdGIS dizaina shēmas sākotnējā investīcijas izmaksas ir 2.413 miljoni CNY, kas ir 0.133 miljoni CNY augstākas nekā gaisa apgabala slēdzes shēmas. Tas galvenokārt ir tāpēc, ka optimizētā hibrīdGIS dizaina shēmas iekārtu iegādes izmaksas ir augstākas nekā gaisa apgabala slēdzes shēmas, un instalācijas inženierzinātniskās izmaksas arī ir nedaudz augstākas.
Darbības un apkalpošanas posmā nepieciešamās izmaksu proporcija ir salīdzinoši maza. Tā kā optimizētā hibrīdGIS dizaina shēmas transformatoru stacija ir bezpilota, tikai nepieciešama maza regulāra cilvēka pārbaude, kas samazina ikdienas darbības un apkalpošanas izmaksas. Tāpēc darbības un apkalpošanas izmaksas ir daudz zemākas nekā gaisa apgabala slēdzes shēmas.
Optimizētā hibrīdGIS dizaina shēmas gadā gaidāmā kļūdu iespēja ir būtiski samazināta, kas radījis zināmu samazinājumu apkalpošanas izmaksās. Turklāt tās demontāžas izmaksas ir tikai 89% no gaisa apgabala slēdzes shēmas. Ņemot vērā visus faktorus, optimizētā hibrīdGIS dizaina shēmas dzīves cikla izmaksu pašreizējā vērtība ir 0.549 miljoni CNY zemāka nekā gaisa apgabala slēdzes shēmas. Papildus tam, 110 kV GIS intelektuālās transformatoru stacijas shēma ir labāka nekā parastā gaisa apgabala slēdzes shēma.
Secinājums
Lai sasparninātu pilsētas zemes resursus, saīsinātu uzbūves periodu un palielinātu prefabrikāto transformatoru staciju ekonomisko efektivitāti un uzticamību, šajā pētījumā piedāvāta ārējā hibrīdGIS dizaina shēma, kas integrē slēdzes un atslēgas. Ceļu optimizācijas un vienvirziena sekcijas taisnes izmantošanas, kā arī vispārējā izkārtojuma optimizācijas dēļ, samazinās kļūdu skaits un apkalpošanas izmaksas.
Testa rezultāti parāda, ka transformatora temperatūras iegūšanas laikā fāzes A, B un C temperatūras vērtības paliek salīdzinoši stabila stāvoklī. Rītā fāzes A temperatūra mainās starp 42.0 - 43.2 °C, kamēr fāzes C temperatūra paliek aptuveni 42.5 °C. Pēcpusdienā fāzes C temperatūra mainās no zemākās 42.2 °C līdz augstākās 43.7 °C, un fāzes A temperatūra mainās starp 42.6 °C un 43.8 °C. Prefabrikātās transformatoru stacijas dati atbilst projektēšanas prasībām un saskan ar atbilstošiem pieņemšanas standartiem.
Dzīves cikla izmaksu analīzē, neskatoties uz to, ka optimizētā hibrīdGIS dizaina shēmas sākotnējās investīcijas izmaksas ir 2.413 miljoni CNY, 0.133 miljoni CNY augstākas nekā gaisa apgabala slēdzes shēmas, optimizētā hibrīdGIS dizaina shēmai nepieciešama tikai maza regulāra cilvēka pārbaude. Tas samazina ikdienas darbības un apkalpošanas izmaksas, padarot darbības un apkalpošanas izmaksas daudz zemākas nekā gaisa apgabala slēdzes shēmas, un būtiski samazina apkalpošanas izmaksas. Aprēķini parāda, ka optimizētā hibrīdGIS dizaina shēmas dzīves cikla izmaksu pašreizējā vērtība ir 0.549 miljoni CNY zemāka nekā gaisa apgabala slēdzes shēmas, demonstrējot, ka optimizētā 110 kV GIS intelektuālās transformatoru stacijas shēma ir labāka nekā parastā gaisa apgabala slēdzes shēma.
Tomēr šis pētījums analizē un optimizē tikai primārās transformatoru stacijas dizainu. Nākotnē būs nepieciešama plašāka intelektuālā dizaina sekundārām transformatoru stacijām, ņemot vērā komunikāciju un zemes uzbūvi.
