Hvad er de grundlæggende krav til et elektrisk understation?

Grundlæggende krav til en understation

En understation er en vigtig anlæg i strømsystemet, der er ansvarlig for at konvertere transmissionsstrømspændinger til niveauer, der er egnet til distribution eller yderligere transmission. Den udfører ikke kun spændingsoverførsel, men håndterer også beskyttelse, kontrol og overvågning af strømsystemet. For at sikre sikkerhed, pålidelighed og effektiv drift af en understation, skal en række grundlæggende krav opfyldes. Nedenfor er de hovedsagelige krav til design og drift af en understation:

1. Sikkerhed

Elektrisk sikkerhed:

Isoleringsegenskaber: Alt udstyr inden for understationen skal have fremragende isolerende egenskaber for at forhindre strømnedslip og kortslutninger. Isoleringsmaterialer skal overholde relevante standarder som IEC og IEEE.

• Jordningsystem: Understationen skal have et pålideligt jordningsystem for at sikre, at fejlstrømme hurtigt kan flyde til jorden, og beskytte personale og udstyr mod skade. Jordningsmodstand skal opfylde lokale standarder, typisk mindre end 1 ohm.

• Lynbeskyttelse: Understationen bør være udstyret med lynfangere, lynrødder og andre lynbeskyttelsesenheder for at forhindre overspændingsbeskadigelse som følge af lynnedslag. Lynfangere bør installeres tæt på kritisk udstyr som transformatorer og brydere.

• Sikkerhedshegn og advarselsblade: Området omkring understationen skal sikres med fysiske hegn, og advarselsblade skal placeres på synlige steder for at advare uautoriseret personale om at holde sig væk fra højspændingsområder.

Personlig sikkerhed:

• Beskyttelsesforanstaltninger: Understationen bør give nødvendigt personligt beskyttelsesudstyr (PPE) som isolerende hænder, isolerende sko og sikkerhedshelme for at sikre arbejdernes sikkerhed under operation og vedligeholdelse.

• Nødoplysning og evakueringssmidler: Understationen bør have et nødoplysningsanlæg og tydeligt markerede evakueringssmidler for at lette hurtig evakuering i tilfælde af nødsituationer.

• Brandbekæmpelsesudstyr: Understationen bør være udstyret med brændslukkere, brandalarmssystemer og andet brandbekæmpelsesudstyr for at imødegå potentielle brandhændelser.

2. Pålidelighed

Udstyrsvælgelse:

• Højkvalitet udstyr: Kritisk udstyr i understationen, såsom transformatorer, brydere, skillelementer og måletransformatorer, skal være af høj kvalitet og certificeret for at sikre langsigtede stabil drift.

• Redundant design: For kritiske understationer bør redundant designs overvejes, såsom dobbelt busbarstrukturer og backup-strømkilder, for at øge systemets pålidelighed. Selv hvis en komponent mislykkes, kan systemet fortsætte med at fungere.

• Regelmæssigt vedligehold: Der bør etableres et omfattende vedligeholdelsesprogram for regelmæssig inspektion, rengøring og vedligeholdelse af udstyr, for at hurtigt identificere og tackle potentielle problemer for at forlænge udstyrets levetid.

Automatisering og overvågning:

• SCADA-system: Moderne understationer har typisk SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition)-systemer for realtidsovervågning og kontrol af understationens driftstilstand. Fjernovervågning gør det muligt at opdage anomalier hurtigt og træffe umiddelbare foranstaltninger.

• Beskyttelsesrelæer: Forskellige beskyttelsesrelæer, som overstrømningssikring, differentialsikring og afstandsbeskyttelse, bør installeres for at opdage og isolere fejl, for at forhindre fejludbredelse.

• Kommunikationssystem: Understationen bør have et pålideligt kommunikationssystem for at sikre problemfri informationsudveksling mellem kontrolcenteret og andre understationer.

3. Økonomisk effektivitet

Kostnadseffektivitet:

• Optimalt design: Designet af understationen bør balancere økonomiske og praktiske overvejelser, undgå overdesign. Bestræbelser bør rettes mod at minimere unødvendige investeringer, mens funktionelle krav opfyldes.

• Energi-effektivt udstyr: Lavtabtransformatorer og effektive skift-enheder bør vælges for at reducere energitab under drift, nedsætte driftsomkostninger.

• Smart drift og vedligeholdelse: Ved at introducere intelligente O&M-teknologier, som online-overvågning og prædiktiv vedligeholdelse, kan udnyttelsesgraden af udstyr forbedres, reducere nedetid og vedligeholdelsesomkostninger.

4. Miljøbeskyttelse

• Reduktion af elektromagnetisk stråling: Foranstaltninger bør træffes for at minimere virkningen af elektromagnetisk stråling på det omgivende miljø, især i boligområder. Dette kan opnås gennem optimeret layout og anvendelse af skjoldende materialer.

• Støjkontrol: Transformatorer, køleanlæg og andre komponenter i understationen producerer støj. Støjabsorberende foranstaltninger, som installation af støjbarrierer og brug af lavstøj udstyr, bør implementeres for at sikre, at støjniveauer overholder miljøstandarder.

• Affaldshåndtering: Et passende affaldshåndteringssystem bør etableres, især for farligt affald som brugte batterier og oljer. Affald bør håndteres i overensstemmelse med miljøregler for at forhindre forurening.

5. Tilpasningsevne

• Belastningsvækst: Designet af understationen bør tage højde for fremtidig belastningsvækst, reservere tilstrækkelig udvidelsesplads og kapacitet. Da byer udvikler sig og elektricitetsbehovet stiger, bør understationen kunne fleksibelt tilpasse sig belastningsændringer, sikre kontinuerlig strømforsyning.

• Modstandskraft mod naturkatastrofer: Understationen bør have stærk modstandskraft mod naturkatastrofer som jordskælv, storme og oversvømmelser. I jordskælv-prone eller orkan-prone områder, bør bygningsstrukturen og udstyrsvælgelse opfylde korrespondende seismiske og vindmodstandskrav.

6. Overholdelse af regler

• Overholdelse af nationale og lokale standarder: Design, konstruktion og drift af understationen skal strengt overholde nationale og lokale love, regler og standarder, som "Sikkerhedsarbejdsprocedurer for elektricitet" og "Understationsdesignkode".

• Få de nødvendige tilladelser: Før konstruktion, skal alle nødvendige tilladelser opnås, herunder planlægningsgodkendelser, miljøkonsekvensvurderinger og brandsikkerhedsgodkendelser, for at sikre projektets legalitet og overholdelse.

Sammenfatning

Som en afgørende del af strømsystemet, skal en understation opfylde flere krav i forhold til sikkerhed, pålidelighed, økonomisk effektivitet, miljøbeskyttelse, tilpasningsevne og overholdelse af regler. Gennem korrekt planlægning, valg af højkvalitet udstyr, avanceret automatiseringsteknologi og omfattende vedligeholdelsespraksisser, kan understationen fungere sikkert, stabilt og effektivt, give en pålidelig strømforsyning til samfundet.