Интелигентна кутијаста подстанција базирана на високонапонски GIS превключувачки апаратура од 110 кВ Дизајн истражување
Избор и поставување на опрема за дистрибуција базирано на GIS
Сега, обично користената опрема за дистрибуција вклучува отворена воншна ваздушна изолувана комутационна опрема, традиционално внатрешна GIS, GIS со челична структура во зграда и воншна хибридна GIS. Овој студиj има за цел да заврши поставувањето на опрема за дистрибуција за интелигентни претфабрикани подстанции во Индонезија. Повеќето подстанции во Индонезија се наоѓаат во области со комплексен терен и ниска густина на оптера. Според моменталниот план, стратегијата за развој на регионалната електропрометна мрежа е да се искористат постојачки линии од 110 кВ за изградба на подстанции со мала капацитет. На оваа основа, нивоата на напон ќе бидат постепено намалени за да се максимизира ефикасноста на инвестициите, да се зголеми ефикасноста на користење на опремата и да се намали улогата на подстанциите од 35 кВ. Подстанциите во електропрометната мрежа на Индонезија се големи, со високи инвестициони и трошоци за опрема и долг период на изградба, што бара дополнителна оптимизација во изборот и поставувањето на опрема.
Воншната хибридна GIS интегрира прекинувачи и изолатори, користејќи конвенционални главни проводници. Оваа аранжмана може да намали бројот на фланџеви и воншна опрема, со што се зголемува ефикасноста на користење на земјиште во целната област. Поради тоа, пристапот со хибридна GIS може да намали трудноста на инсталацијата и проширнувањето, овозможувајќи поедноставна инсталација и одржување на опремата во планински и хилски региони.
Индонезија има относително влажен клима со многу топли дена, така што интелигентното управување има строги захтеви за околина. Во Индонезија, интелигентните контролни кабинети обично бараат релативна влажност од 5% - 95% и температурен опсег од -5 до 55°C, без дозволено формирање на мраз. За да се постигне хладење, демаргантирање и спречување на кондензација за воншни контролни кабинети, овој студиj прифаќа методот на инсталација на климатизери на страната на вратите на кабинетите.
Со однос на главната електрична врска, важно е да се осигура нејзината надежност, економична ефикасност, оперативност и безопасност во време на работа. За електричната врска на 110 кВ, обично се прифаќа секционирана врска или мостова врска. Мостовата врска има помалку прекинувачи и помали инвестиции, но нејзината надежност е помала од секционираната врска, а трудноста на последователната модификација и проширнување е поголема. Затоа, овој студиj користи прекинувачи за секционирање на главниот проводник. Со овој метод на секционирање, кога една секција на главниот проводник не функционира, останатите секции продолжуваат да доставуваат енергија нормално, осигурувајќи надежна услуга. Еднобусната секционирана врска е релативно едноставна, со помалку компоненти на опрема, и понудува висока надежност и оперативност. Структурата на подобрената интелигентна подстанција е прикажана на Слика 1.
Трансформаторите во подстанцијата, како важна опрема, играат критична улога во детекцијата на состојбата. Земајќи предвид трошоците на инвестиции и применетите сценариjи, дизајнот на овој студиj користи уред за онлајн мониторинг на растворени гаси во масло и уред за онлајн детекција на граничниот ток на желе. Првиот, кој стои околу 200.000 јуан на комплет, се користи за детекција на внатрешната изолација на главниот трансформатор, додека вториот служи за реално време детекција на граничниот ток на желе. И двата технологии се релативно зрел и широко применети.
Интелигентниот главен трансформатор интегрира првична и вторична опрема, овозможувајќи му да извршува перцепција на состојбата и проценка на оперативната состојба. За да се облесни дневното одржување и мониторинг, и да се намали работниот терет, прифатен е методот на хладење со природна циркулација на масло и воздух.
Хибридната GIS интегрира прекинувачи, клуччи и трансформатори на ток во една целост, поедноставувајќи процесот на реконструкција со намалување на бројот на опрема. Поради тоа, воншната хибридна GIS има помал број на опрема и фланџеви, со повисока надежност и отпорност на корозија, што ја прави добро функционира во целната област. Номиналниот напон на опремата на хибридната GIS баj е 126 кВ, а номиналниот ток е 2000 А. Секоја опрема за хибридна GIS баj вклучува сензори, интелигентни контролни кабинети и уреди за детекција на состојбата на SF₆ гас. Овие уреди можат да детектираат состојбата на гасот и оперативната состојба на опремата, овозможувајќи цифрово мерење, информативна интеракција и функции за прашање за состојбата на високонапонските клуччи.
Оптимизација на опрема за дистрибуција и општа распоредба
Во оригинален дизајн на интелигентна подстанција, конфигурацијата на интелигентните терминални кабинети и контролни-збирни кабинети за хибридна GIS следеше принципот на аллокација на два кабинети по баj. Меѓутоа, овој пристап резултира со многу крстосани каблови, што е неблагопријатно за дневното одржување. Затоа, вторичните кола на интелигентните терминали и механизми за хибридна GIS можат да се интегрираат. Комбинирајќи контролни панели, интерлокувачки кола, анти-прекинувачки кола и неконсонантни кола во интелигентниот терминал, може да се постигне интегриран дизајн.
Оптимизацијата на интелигентните контролни кабинети гледана од три аспекти: (1) Поедноставување на колата со замена на логиката на тешки каблови со софтверска логика на локални терминали; (2) Омогување на комуникација меѓу баевите преку интелигентни терминали и технологија на објекти ориентирани кон подстанција; (3) Прифатување на интегриран дизајн на интелигентни терминали и контролни кола на прекинувачите за намалување на редунданти функции како што се интерлокувачки кола на притисок. Поради тоа, освен на овие подобрувања на колата, распоредбата на интелигентните терминали во оригиналните контролни-збирни кабинети се задржува, и се оптимизираат врските помеѓу интелигентните контролни-збирни кабинети и соодветната опрема.
Дизајнот предложен во овој студиj користи модуларен претфабрикан модел на каја. Распоредбата на подстанцијата треба да се заснова на природните услови и инженерските захтеви на целната област, и да има предности како безбедност, надежност, еколошка прифатливост, заштита од пожар и удобно одржување и управување. Во целната област, опремата за дистрибуција на 110 кВ и главните трансформатори се распоредени од север кон југ. За да се исполнат превозните захтеви, во подстанцијата е поставена кругова патека за пожарна заштита, а инсталацијата на опремата на местото користи минимална распоредба. Со оваа распоредба, може да се спести 18% од плоштината на земјиштето. Општата распоредба на опремата за дистрибуција во дизајнот е прикажана на Слика 2.
Со однос на оптимизацијата на димензиите на дистрибуцијата
Дизајнот предложен во истражувањето распоредува хибридната GIS опрема во две редици, а опремата за дистрибуција на 110 кВ користи воншни алуминиум-магнезиум легировани опорни цевни главни проводници. Стандардната секционирана распоредба на баеви типична се карактеризира со линеарна распоредба на меки трубни главни проводници на двете крајни точки, што зафаќа голем простор поперечно. Благодарение на интеграцијата на хибридната GIS опрема, неговата распоредба е подобра компактна. Исследувањето поставува поперечната димензија на секционираната распоредба на 8 м, што е 2 м пократко од претходно. Стандардната должина поздоложно е 39 м. За да се оптимизира поздоложната димензија, предложениот дизајн користи интегрирана опрема, маха структурата на входната линија и ја менува рамковата структура на главниот проводник, со што се намалува зафаќањето на простор поздоложно. Со овие две подобрувања, поздоложната димензија во дизајнот е 25.2 м, 13.8 м пократко од стандардната должина, ефективно намалувајќи зафаќањето на простор од страна на опремата.
Анализа на перформансите и трошоците на интелигентните претфабрикани подстанции
После завршувањето на изградбата на претфабриканата подстанција, потребни се одредени користувања за подгответо функционирање за да се осигура дека функциите на секоја опрема можат да задоволат дизајнските захтеви и да овозможат нормална комуникација помеѓу опремата и софтверот. Експериментот ги записува и анализира податоци како што се вредностите на токот, напонот, активната мощност, температурата на трансформаторот и факторот на мощност на секој превключувач во претфабриканата подстанција за да се осигура стабилното функционирање на опремата на подстанцијата. Од нив, вредностите на температурата на трансформаторот во различни временски периоди се прикажани на Слика 3.
През гледањето на Слика 3(a), може да се забележи дека вредностите на температурата на фазата A, B и C се запазени во релативно стабилно состојба. Температурата на фазата B е највисока, достигнувајќи 43.6 °C од 8:31 до 8:32; температурата на фазата A варира помеѓу 42.0 - 43.2 °C; и температурата на фазата C останува околу 42.5 °C. На Слика 3(b), варијацијата на вредностите на температурата на трансформаторот собрани попладок е исто така релативно мала. Због промени на околината, вкупните вредности на температурата на фазата A, B и C се повисоки од вредностите на мерењето рано утро, но сè уште се во нормален опсег на температура. На 14:32, вредноста на температурата на фазата B е 44.1 °C, а во тоа време, вредностите на температурата на фазата A и C се 42.9 °C и 42.6 °C соодветно. Низ целиот период на мерење, најниската температура на фазата C е 42.2 °C, а највисоката е 43.7 °C, додека температурата на фазата A варира во опсег од 42.6 °C до 43.8 °C.
Анализата на податоците од полетно тестирање покажува дека податоците од претфабриканата подстанција се во согласност со дизајнските захтеви и се во согласност со соодветните стандарди за прифатување. Со однос на економската корист, на основа на теоријата за трошоците на животен период, експериментот ги анализа и пресметува различните трошоци на опремата за дистрибуција на 110 кВ, и избира схема на ваздушна изолувана комутационна опрема за споредба. Резултатите од споредбата се прикажани на Слика 4.
На Слика 4, напредниот трошок на инвестиција за оптимизираната дизајн схема на хибридна GIS е 2.413 милиони јуан, што е 0.133 милиони јуан повисоко од схемата на ваздушна изолувана комутационна опрема. Ова е главно затоа што трошокот на набавка на опрема за дизајн схемата на хибридна GIS е повисок од схемата на ваздушна изолувана комутационна опрема, и трошокот на инсталација на инженерски дела е и малку повисок.
Токму во фазата на функционирање и одржување, потребниот трошок е релативно мали. Бидејќи подстанцијата на оптимизираната дизајн схема на хибридна GIS е безлична подстанција, само мали редовни ручни инспекции се потребни, што намалува дневните трошоци за функционирање и одржување. Затоа, трошокот на функционирање и одржување е многу помал од схемата на ваздушна изолувана комутационна опрема.
Годишната веројатност за дефект на оптимизираната дизајн схема на хибридна GIS е значително намалена, што доведува до значително намалување на трошоците за одржување. Поради тоа, трошокот за демонтажа е само 89% од схемата на ваздушна изолувана комутационна опрема. Земајќи ги предвид сите фактори, трошокот на животен период на оптимизираната дизајн схема на хибридна GIS е 0.549 милиони јуан помал од схемата на ваздушна изолувана комутационна опрема. Додека, схемата на 110 кВ GIS интелигентна подстанција е подобра од конвенционалната схема на ваздушна изолувана комутационна опрема.
Заклучок
За да се заштитат градските земјишта, да се скрати периодот на изградба, и да се зголеми економската ефикасност и надежноста на претфабриканите подстанции, овој истражување предлага дизајн схема на воншна хибридна GIS која интегрира прекинувачи и изолатори. Со оптимизација на колата и применување на еднобусна секционирана врска, и оптимизација на општата распоредба, бројот на дефекти се намалува и трошокот за одржување се намалува.
Резултатите од тестовите покажуваат дека во време на собирање на температурата на трансформаторот, вредностите на температурата на фазата A, B и C остануваат релативно стабилни. Утрину, температурата на фазата A варира помеѓу 42.0 - 43.2 °C, додека температурата на фазата C останува околу 42.5 °C. Попладок, температурата на фазата C варира од минимум 42.2 °C до максимум 43.7 °C, а температурата на фазата A варира помеѓу 42.6 °C и 43.8 °C. Податоците од претфабриканата подстанција се во согласност со дизајнските захтеви и се во согласност со соодветните стандарди за прифатување.
Во анализа на трошоците на животен период, иако напредниот трошок на инвестиции за оптимизираната дизајн схема на хибридна GIS е 2.413 милиони јуан, 0.133 милиони јуан повисоко од схемата на ваздушна изолувана комутационна опрема, оптимизираната дизајн схема на хибридна GIS бара само мали редовни ручни инспекции. Ова намалува дневните трошоци за функционирање и одржување, што прави трошокот на функционирање и одржување многу помал од схемата на ваздушна изолувана комутационна опрема, и значително намалува трошокот за одржување. Пресметките покажуваат дека трошокот на животен период на оптимизираната дизајн схема на хибридна GIS е 0.549 милиони јуан помал од схемата на ваздушна изолувана комутационна опрема, што потврдува дека оптимизираната схема на 110 кВ GIS интелигентна подстанција е подобра од конвенционалната схема на ваздушна изолувана комутационна опрема.
Меѓутоа, овој истражување само анализира и оптимизира примарниот дизајн на подстанцијата. Во иднина, потребно е да се изведе повеќеструк интелигентен дизајн за вторични подстанции, со целостно разгледување на комуникацијата и изградба на земјиште.
