Elektra Substacio Dizajno: Enkonduko
Elektraj substacioj konstituas esencajn sekciojn de la elektra distribua reto, funkciantaj kiel centroj por transmeti & disdoni elektron. Ĉi tiuj kompleksaj instalacioj postulas rigoran planadon, dezajnon, & realigon por asertigi konstantan kaj efikan elektrosuplon.
En ĉi tiu artikolo ni rigardos la fundamentojn de elektra substaciodesigno, inkluzive de diversaj komponantoj, aranĝokvestroj, kaj ambientaj faktoroj.
Kriterioj de Substacioplanado
La maksimuma defektnivelo en nova substaciobuso ne povas esti pli ol 80% de la nominala ruptura kapablo de la cirkuitrompetilo.
La 20%-a bufero estas intencita por konsideri la pligrandon de la kortkurtniveloj dum la evoluo de la sistemo.
La rapido de rompado de la kuranta kaj generada kuranta, same kiel la kapabloj de la faldirektado de la ŝaltgarniturejoj je diversaj voltaj niveloj, povas esti kalkulata jene:
| Tempo de malprovo | Nivelo de voltago | Funkciotempo | Rompetanta koranto | Akkurata koranto |
| 150 ms | 33 kV | 60-80 ms | 25 KA | 62.5 KA |
| 120 ms | 132 kV | 50 ms | 25/31.5 KA | 70 KA |
| 100 ms | 220 kV | 50 ms | 31.5/40 KA | 100 KA |
| 100 ms | 400 kV | 40 ms | 40 KA | 100 KA |
La kapablo de iu ajn ununura substacio je diversaj spertensniveloj ĝenerale ne devus superi.
| Substacio | Voltaĝa Nivelo |
| 765 kV | 2500 MVA |
| 400 kV | 1000 MVA |
| 220 kV | 320 MVA |
| 110 kV | 150 MVA |
La grandeco kaj kvanto de interligantaj transformiloj (ICTs) devas esti planitaj tiel, ke la malsukceso de iu ajn unuopa unuo ne superŝargas la restantajn ICTs aŭ la subestan sistemon.
Stultigita disĵetilo ne povas interrompi pli ol 4 alimentilojn por 220 KV-sistemo, duon por 400 KV-sistemo, kaj unuon por 765 KV-sistemo.
Postuloj de substacia sistemo
| S.No | Technical Parameter Description | Units | System | |||||
| 1 | System Nominal Voltage | kVrms | 400 kV | 220 kV | 132 kV | 33 kV | ||
| 2 | System Maximum Voltage | kVrms | 420 kV | 245 kV | 145 kV | 36 kV | ||
| 3 | Power frequency withstand voltage | kVrms | 630 kV | 460 kV | 275 kV | 70 kV | ||
| 520 kV | ||||||||
| 4 | Switching surge withstand voltage | kVp | ||||||
| (for 250/2500ms) | ||||||||
| 1). Line-to-Earth | 1050 kVp | Not | Not | Not | ||||
| 2). Across Isolating Gap | 900kVp+345kVrms | applicable | applicable | applicable | ||||
| 5 | Lightning Impulse Withstand Voltage | kVp for 1.2/50(ms) | ||||||
| 1). Line-to-Earth | 1425 kVp | 1050 kVp | 650 kVp | 170 kVp | ||||
| 2). Across isolating gap | 1425 kVp+ 240kVrms | 1200 kVp | 750 kVp | 195 kVp | ||||
| 6 | One minute power frequency withstand value | |||||||
| Dry | ||||||||
| Wet | kVrms | 520 | 460 | 275 | 70 | |||
| kVrms | 610 | 530 | 315 | 80 | ||||
| 7 | System frequency | Hz | 50 | |||||
| 8 | Variation in frequency | % | 2.5 | |||||
| 9 | Corona extinction voltage | 320 kV | 156 kV | 84 kV | ||||
| 10 | Radio interference voltage | 1000 mV at | 1000 mV | 1000 mV at | ||||
| 266 kV | at 167 kV | 93 kV | ||||||
| 11 | System Neutral rating | Solidly earthed | ||||||
| 12 | Continuous Current Rating | 1600 A (or) 2000 A | 1600 A | 800 A | 600 A | |||
| 13 | Symmetrical fault current (ISC) | kA | 40 | 40 | 31.5 | 25 | ||
| 14 | Short circuit fault current duration | Second | 1 | 1 | 1 | 3 | ||
| 15 | Dynamic short circuit (ISC) current rating | kAp | 100 kA | 100 kA | 79 kA | 62.5kA | ||
| 16 | Conductor spacing for AIS layouts (Phase-to-Ground) | meter | ||||||
| Phase-to-Phase | meter | 6.5 | 4.5 | 3 | 1.5 | |||
| 7 | 4.5 | 3 | 1.5 | |||||
| 17 | Design ambient temperatures | oC | 50 | |||||
| 18 | Pollution level as per IEC-815 & 71 | III | ||||||
| 19 | Creepage -Distance | mm | 10500 mm | 6125 mm | 3625 mm | 900 mm | ||
| 20 | Maximum fault clearing time | ms | <100 | <100ms | <150ms | |||
| 21 | Bay Width | meter | 27 | 16.4-18 | 10.4.12.0 | 5.5 | ||
| 22 | Bus equipment interconnection height from ground | meter | 8 | 5.5 | 5 | 4 | ||
| 23 | Strung busbar height | meter | >15 | 10 | 8 | 5.5 | ||
Nomenklato
Fiabla: La fiabla de la elektra sistemo estas seninterrompa provizo de energio je la postulata tensio kaj frekvenco. Busbaroj, protektcikloj, transformiloj, izoliloj kaj regililoj influuas la fiablon de la substacio.
Malbonfunkciarateco: Ĝi estas la jara meza nombro de malbonfunkcioj.
Interruptriĝotempo: Interruptriĝotempo rilatas al la tempo necesa por ripari defektan komponanton aŭ ŝalti al alia provizfonto.
Ŝaltotempo: Tempo de la komenco de interruptriĝo ĝis restaŭro de servico per ŝaltooperacio.
Ŝaltoskemo: La pozicio de busbaroj & aparatoj prenas en konsideron kostojn, flekseblecon kaj sisteman fiablon.
Faz-al-terklearanco: Substacia faz-al-terklearanco estas
Distanco inter konduktoro & strukturo.
Distanco inter vivaj aparatoj kaj strukturoj &
Distanco inter viva konduktoro kaj tero.
Faz-al-fazklearanco: Substacia faz-al-fazklearanco estas
Distanco inter vivaj konduktoroj.
Distanco inter vivaj konduktoroj & aparatoj kaj
Distanco inter vivaj terminaloj en protektcikloj, izoliloj, etc.
Terklearanco: Ĝi estas la minimuma klaranco de iu ajn loko, kie homo povas staradi, al la plej proksima ne-tera potenciala parto de izolilo, subtenanta vivan konduktoron.
Sekcia klaranco: Ĝi estas la minimuma klaranco de iu ajn starada loko al la plej proksima neŝirmata viva konduktoro. Prenez la altan de homo kun etenditaj manoj kaj la faz-al-terklearanco por kalkuli sekcan klarancon.
Sekureco: Ĉi tio inkluzivas sekurecon de la tero kaj sekciojn.
Elektrostatika kampo en substacio: Energizitaj konduktoroj aŭ metalaj partoj kreis elektrostatikajn kampojn. EHV substacioj (pli ol 400 KV) havas elektrostatikajn kampojn, kiuj varias depende de la geometrio de la energizita konduktoro/metalan parton kaj la najbara terigita objekto aŭ tero.
Ĝenerala
Transdonlinioj,
Subtransdonlinioj,
Generadĉirkuoj, kaj
Stupara kaj malstupara transformiloj
konektas al substacioj aŭ ŝaltstacioj.
Substacioj de 66 ĝis 40 KV estas nomitaj EHV. Supre 500KV, ili estas UHV.
La dezajnkonsideroj kaj metodoj por EHV substacioj estas similaj, tamen iuj elementoj dominas je diversaj voltaj niveloj. Je 220 KV, ŝaltŝtokoj povas esti neglektitaj, sed super 345 KV, ili estas esencaj.
Kriterioj kaj studoj pri dizajno de substacioj
La bezonoj de dizajno de substacioj estos determinitaj per la jenaj studoj.
Flustudoj
Studoj pri mallongcirkvitoj
Studoj pri transienta stabileco
Studoj pri transientaj supervoltoj
Flustudoj
Substacio certigas fidan transdonon de energio al sistemoj.
La bezonoj de portado de elektra fluo de nova substacio (aŭ) ŝaltstacio estas determinitaj per flustudoj dum ĉiuj linioj estas en funkcio kaj dum selektitaj linioj estas el funkcio pro manĝado.
Post evaluo de pluraj kondiĉoj de fluo, eblas kalkuli daŭrigajn kaj krizajn valorojn de aparatoj.
Studoj pri mallongcirkvitoj
Krom daŭraj elektrajn fluojn, substacian equipon necese havas tempajn valorojn.
Tiuj devas esti sufiĉe forta por ke la equipa povu resisti la varmon kaj mekanikan preson de mallonga ĉirkuja elektra fluo sen damaĝo.
Por provizi adequatan interrompan kapablon en interrompiloj, fortikon en post-insulatoroj, kaj propran agordon por protektaj relukiloj kiuj sentas la defekton.
La maksimumaj & minimumaj mallongaj ĉirkuja elektra fluoj por diversaj tipoj kaj lokoj de mallongaj ĉirkujoj kaj sistemo-aranĝoj devas esti konstatitaj.
Studado de Transienta Stabileco
Normala mekanika enigo al generilo egalas elektran eldonon pluse generilajn perdojn.
Sistemo generiloj turniĝas je 50 Hz dum tio daŭras. Iu perturbo en la mekanika aŭ elektra fluo kaŭzas la generilan rapidon foriri de 50Hz kaj oscili ĉirkaŭ nova ekvilibra punkto.
Komuna perturbo estas mallonga ĉirkujo. Mallongaj ĉirkujoj proksime de la generilo malaltigas la terminalan voltaĝon kaj akcelas la maŝinon.
Post korektado de la eraro, la aparato alportos superfluan energion al la elektroenergia sistemo por restarigi sian originalan staton.
Kiam elektraj ligiloj estas forta, la maŝino deakcelas rapide kaj stabiligas. Malforta ligoj kaŭzos malsabilon de la maŝino.
Faktoroj influantaj stabilecon inkluzivas:
Graveco de la defekto,
Rapideco de la defekto-forigo,
Ligoj inter la maŝino kaj la sistemo post solvo de la defekto.
Transienta stabileco de substacio dependas de
Tipo kaj rapideco de linia kaj bus-protektaj relukiloj,
Interrompa tempo de interrompilo, kaj
Bus-aranĝo post forigo de la defekto.
La lasta punkto influas la bus-aranĝon.
Nur unu linio estos afektita se la defekto estas solvita dum primara relukado.
Blokebla interrompilo povas kaŭzi perdo de pluraj linioj dum interrompila defekto, malfortigante la sisteman ligon.
Studado de Transienta Suprelevoltado
Transienta suprelevoltado povas rezulti de fulmestro aŭ cirkvita komutado.
Studado de Transienta Reza Analizilo (TNA) estas la plej akurata maniero determini komutadon de suprelevoltado.
Aranĝo de Substacio
La aranĝo de substacio estas determinita per fizikaj kaj elektraj konsideraĵoj, inkluzive de la jenaj:
Sistems Sekureco
Operacia Fleksebleco
Facila Protektado
Limitado de Niveloj de Mallongaj Ĉirkujoj
Manĝaĵfacilitoj
Facila Etendeco
Lokaj Faktoroj
Ekonomio
Sistems Sekureco
Idealaj substaĉioj inkluzivas apartajn interrompilojn por ĉiu cirkvito kaj permesas anstataŭigon de bus-bareloj aŭ interrompiloj dum manĝaĵo aŭ defektoj.
Sistems sekureco povas esti determinita per permeso de 100% dependeco sur integreco de substacio aŭ permeso de certa procento de neoperada tempo pro periodaj defektoj (aŭ) manĝaĵo.
Kvankam sistemo kun duobla bus-baro kun duobla interrompila dizajno estas perfekta, ĝi estas kosta substacio.
Operacia Flankeco
Kontrolo de MVA & MVAR ŝargo sub ĉiuj cirkvitoj estas esenca por efektiveco de generaŝargo.
Ŝargcirkvitoj devas esti grupitaj por provizi optimuman kontrolo en normalaj kaj krizaj kondiĉoj.
Facilaj Protektaj Aranĝoj
Se unu ĉirkaŭbreko kontrolas multajn cirkvitojn aŭ pli da ĉirkaŭbrekoj estas rompitaj. Tio povas esti atenuita per busdivido.
Ankoraŭ se protektaj releoj estas simplaj, unua bus-sistemo estas rigida por komplikaj protektadoj.
Limitado de Niveloj de Mallonga Cirkvito
Substacio povas esti dividita en du partojn, tute aŭ tra reaktora konekto, por redukti nivelojn de mallonga cirkvito.
Propra uzo de ĉirkaŭbrekoj en ringaj sistemoj povas provizi similan facilon.
Manĝantaj Facilajoj
Manteno estas necesa dum operacio de substacio, planita (aŭ) kriza.
La funkcio de la substacio dum manteno dependas de la protektaj provizoj.
Facila Etendaĵo
La aranĝo de la substacio devas permesi etendaĵon de baioj por novaj alimentiloj.
Kiam la sistemo plibonigas, eble estos necese ŝanĝi de unua busaranĝo al duobla bus-sistemo aŭ pligrandigi mesh-stacion al duobla bus-stacio.
Spaco kaj etendaĵfacilajoj estos disponeblaj.
Lokaj Faktoroj
Disponebleco de loko estas esenca por planado de substacio. Konstruo de stacio kun malpli da flekseblo povas esti necesa en limigitaj lokoj.
Substacio kun malmultaj ĉirkaŭbrekoj kaj pli simpla skemo okupas malpli da spaco.
Ekonomio
Se ekonomio estas realigebla, plibonigita ŝaltaranĝo pro teknologiaj bezonoj povas esti kreita.
Aranĝo de Substacio kaj Ŝaltaranĝo
Aranĝo de substacio & ŝaltaranĝo devas esti zorge dezegnitaj bazitaj sur IEEE 141 por certigi efektivecon kaj sekurecon de elektra distribusistemo.
Transformiloj,
Ĉirkaŭbrekoj, kaj
Ŝaltiloj
devas esti elektita laŭ tensio kaj ŝargaj postuloj.
Por maksimumigi spacon, faciligi manĝenton kaj permesi etendadon, la aranĝo devas esti atente planigita. Busbaroj devas efike kunligi aparatojn, kaj cirkvitoj devas plibonorigi energafluon & fidindon.
Por rapida detekto kaj izolado de defektoj, necesas forta protekta & regulas sistemoj. Regulaj normoj & ekologiaj zorgoj determinas la dizajnon de substaĉiono por certigi sekurecon, dependeblecon kaj ekologian konformon.
Kelkaj aspektoj devas esti konsideritaj dum la dizajno de EHV-arano kaj ŝaltkonfiguroj:
Ĝi devus esti fida, sekura kaj certigi bonegan daŭrigon de servico.
Typaj busbaraj skemoj kaj protekto en substaĉiono estas klarigitaj kiel detale priskribite en:
Kio estas Elektra Busbaro? Tipoj, Avantaĝoj, Malavantaĝoj &
Protektaj Skemoj de Busbaro
Diversaj busbaraj konfiguroj ofertas diversajn avantaĝojn rilate redundanco, operacia flekseblo kaj entretena alireblo.
Efika busbara aranĝo certigas efikan energafluon & faciligas estontan etendadon.
Ŝaltjarĝaj Strukturoj
Strukturoj estas necesa por subteni & instali busan elektran equipon kaj fini transmisionliniajn kablojn.
Strukturoj povas esti faritaj el acero, ligno, RCC aŭ PSC. Bazitaj sur flanktereno, ili bezonas fundamentojn.
Substaĉionoj uzas fabrikatajn acerajn konstruojn pro iliaj avantaĝoj.
La
Faza distanco,
Terdistanco,
Izoliloj,
Ŝarriglongeco, kaj
Pezo de aparatoj
efikas la strukturan disdon.
Kromiĝo,
Flanĝa kolapsado,
Vertikala kaj horizontala ŝarado, kaj
Weba malfortigo
devas preveni fiaskon de ĉelstabilaj traboj kaj liggeroj.
Retaj kadroj devas esti 1/10 ĝis 1/15 de la streko kaj kvadrato. Kutime, la defleksio de trabo ne povas superi 1/250 de la longeco de la streko.
Konstruaĵboltoj kaj matrosoj devas havi diametron de 16 mm, escepte en malpezaj sekcioj, kie ili povas esti 12 mm.
La dizaina ŝarĝo por kolonoj kaj liggeroj devus inkluzivi
Tensiono de konduktoro,
Tensiono de terkondukilo,
Pezo de izoliloj kaj aparataro, kaj
Frakcia ŝarĝo (ĉirkaŭ 350 kg),
Pezo de laboristo kaj iloj (200 kg)
Ventaj kaj impaktaj ŝarĝoj
dum operacio de aparatoj.
La suprofluga linia streko devas finiĝi je la substancaj portstrukturoj. Ĝi povas iri ĝis +15 gradoj vertikale kaj +30 gradoj horizontale.
La areostukturoj povas esti pentritaj aŭ hot-dip galvanizitaj.
Strukturoj faritaj el galvanizita ŝtalo postulas minimuman entenadon.
Tamen, pentritaj strukturoj proponis pli bonan korozionresistanton en iuj tre kontaminitaj areoj.
Normala emplikiro de fazospacoj kiel:
| 11 kV | 1,3 m |
| 33 kV | 1,5 m |
| 66 kV | 2,0 ĝis 2,2 m |
| 110 kV | 2,4 ĝis 3 m |
| 220 kV | 4,5 m |
| 400 kV | 7,0 m |
Bussbaro Dizajno
Por faciligi la konekton inter la multaj komponantoj kiuj konsistas substacion, bussbaroj estas konduktivaj baroj uzataj por transdoni elektran energion tra la tuta substacio.
Elektraj perdoj malpliiĝas, distribuado de energio iĝas pli konsekvenca, kaj performanco de la substacio pliboniĝas, kiam bussbaroj estas prave dizajnitaj kaj dimensitaj.
Substacio – Kontrolsistemoj
Aŭtomatigo de substacio optimigas operacion kaj efikecon per kombinado de kontrolsistemoj, inteligentaj aparatoj, & komunikaj retoj.
Realtempa monitorado, foranligita kontrolado, analizo de datumoj, & proaktiva manteno plibonigas fidon kaj malpliigas neoperantajn tempojn per aŭtomatigo.
Progresintaj kontrolsistemoj, kiel SCADA, plibonigas aŭtomatigon de substacio, kolektadon de datumoj, & foranligitan kontrolon.
Aŭtomatigo de substacio uzas SCADA-sistemojn por centraligita kontrolado kaj monitorado.
SCADA-sistemoj kolektas datumojn de substacio por plibonigi fluon de energio, fari decidajn, kaj rapidan solvon de defektoj.
Dizajno de Substacio – Komunikaj Protokoloj
La arĥitekturo de substacio postulas fidindajn komunikajn protokolojn kiel ekzemple IEC 61850, DNP3, aŭ Modbus por interoperebleco, datuma integreco, & cibersureco.
Deklaro: Respektu la originalon, bonaj artikoloj valoras disvicon, se estas malpermesaĵo bonvolu kontakti por forigo.
