Elektrizitatearen Subestazioaren Diseinua: Sarrera
Elektrikari subestazioak dituzte indar elektrikoaren banaketa sarean oinarri zuzenak, elektrizitatea bidaltzeko eta banatzeko neurri gisa funtzionatzen duten. Instalazio konplexu hauek planeamendu, diseinu eta exekutatzeko beharrezkoa dute egin, indar kontinua eta efizientea baino ez baitute.
Artikulu honetan ikusi dezagun elektrikari subestazioen diseinurako oinarriak, osagai desberdinetako, diseinuko arazoetako eta ingurumen faktoreetako.
Subestazioen Planifikazio Kriterioak
Subestazio berrien barruko falta maximoa ez da izan litekeena zerbitzariaren tokiko ruptura kapazitatearen 80% baino gehiago.
20% buffera sistema garapenerako falta motzen tasak altuagoak diren kasuan kontuan hartzea da helburua.
Banaketako tensio desberdinetan, sakonduko duen korrontea eta sakontasuna kalkulatu daitekeela hurrengo bezala:
| Akatsaketa denbora | Tentsio maila | Erabiltzaile denbora | Banaketeko korrontea | Akitzeko korrontea |
| 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 |
Ez guztizko tenperatura maileneko itsasoko estazio baten kapazitatea ez da oharra gainditu behar.
| Sub-Station | Tentsio Maila |
| 765 KV | 2500 MVA |
| 400 KV | 1000 MVA |
| 220 KV | 320 MVA |
| 110 KV | 150 MVA |
Interkonexioaren transformatorren (ICT) tamaina eta kopurua planifikatu behar da modu batera, non unitate bat gehienezko hondatzeak geratzen diren ICT edo oinarriko sistema ez gaindutzeko.
Txertatutako itzalek ezin ditu 220 KV sistemarako 4 bide gehiagorik, 400 KV sistemarako bi biderik, eta 765 KV sistemarako bat biderik ezabatu.
Azpistazio Sistemaren Eskerrak
| 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 | ||
Terminologia
Fidagaritasuna: Sistema elektrikoaren fidagaritasuna da indarrerako aurrerapen ezinterrazkortasuna beharrezko tensio eta maiztasunean. Busbars, itsaskiak, transformadoreak, isolatzaileak eta erregulagailuak iturriko fidagaritasuna aldatzen dute.
Hutsegiteen tasa: Urteko hutsegiteen batezbestekoa da.
Huts eguneroko denbora: Huts eguneroko denbora osagarri huts eguneroko konponente bat konponduko duen edo beste iturri batera aldatuko duen denbora da.
Aldaketaren denbora: Huts egunerokotasunaren hastaldetik zerbitzu berreskuratzera aldatze operazioaren bidez.
Aldaketaren esquema: Bus bars & tresnak kokatzeko kostua, oinezkoa eta sistema fidagaritasuna kontuan hartzen dira.
Fasea-lurra arteko espazio librea: Iturriko fasea-lurra arteko espazio librea da
Konduktorearen eta egitura arteko distantzia.
Tresna bizian eta egiturak arteko distantzia &
Konduktore bizian eta lur arteko distantzia.
Fasea-fasea arteko espazio librea: Iturriko fasea-fasea arteko espazio libreak dira
Konduktore bizian arteko distantzia.
Konduktore bizian eta tresnekin arteko distantzia &
Itsaskietan, isolatzailetan, etab. arteko konduktore bizian arteko distantzia.
Lurra arteko espazio librea: Gertueneko insulatzailearen zati ez lurrean dagoen parte baten arteko distantzia minimoa gizon batek zego daitekeen nonbaitetik.
Zati espazio librea: Eskualdeko zati baten arteko distantzia minimoa gizon batek eskuei luzatuta dituena eta fasea-lurra arteko espazio librea kontuan hartuz kalkulatu behar da.
Segurtasun-margina: Hau lurrera eta zatikako margina barne hartzen ditu.
Elektrizitate estatikoaren eremu substazioan: Energizatutako higidagailuak edo metalurgikoak elektrizitate estatikoaren eremuak sortzen dituzte. EHV substazioetan (400 KV baino gehiago) elektrizitate estatikoaren eremuak energizatutako higidagailuaren edo metalurgikoaren geometria eta lurreko objektu bitarteko edo lurrera dagozkien artean aldatzen dira.
Orokorra
Transmisio-liniek,
Subtransmisioarreko alimentazioak,
Generazio-zirkuituak, eta
Tentsioa gordegi eta beheragoko transformadoreak
konexioa egiten dute substazioetara edo aldaketako estazioetara.
66tik 40 KVrako substazioak EHV deitzen zaizkie. 500KV baino gehiago, UHV izango dira.
EHV substazioen diseinuari buruzko arazoei eta metodoei dagokionez, zenbait elementuak tentsio desberdinetan dominatzen ditu. 220 KVra arte, aldagaiak ezeztatu daitezke, baina 345 KV baino gehiago, beharrezkoak dira.
Substazioen Diseinuaren Kriterioak & Ikasketak
Substazioen diseinuko eskerrak hurrengo ikasketek zehazten dituzte.
Karga-erantsi Ikasketak
Kortaketa Ikasketak
Errekuperazio Efemeraltasuna Ikasketak
Errekuperazio Tentsio Altua Ikasketak
Karga-erantsi Ikasketak
Substazio bat sistemako karguei transmititzeko energia fiablea bermatzen du.
Substazio berriaren (edo) aldaketako estazioaren beharrak karga-erantsi ikasketak zehazten dituzte, linia guztiak konexioan daudenean eta aukeratutako liniekin mantentzeko lanak egiten direnean.
Karga-erantsi egoera anitzak ebaluatze ondoren, gailuen jarraitasuna eta arriskutsu-sarrera kalkula daitezke.
Kortaketa Ikasketak
Aurreneko tentsio kontinuoko kalifikazioen ondoren, subestazioaren tresnak gerturako kalifikazioak izan behar dituzte.
Kalifikazio hauek nahikoa izan behar dute tresnak gerturako iturriaren heinekin eta mekaniko presioekin zeharratzea saihesteko.
Interruptoreetan gainontzeko ahalmen osoa emateko, postuen aislatzaileetan indarra eta falten sentitzen duten babes-errelaien ezarpen egokia.
Gerturako iturri maximoko eta minimokoak ezartzea beharrezkoa da, gerturako mota eta kokapen desberdinetarako eta sistema konfigurazioentzat.
Transiente Estabilitasun Ikasketak
Generagailu normalen sarrera mekanikoa elektrizitate irteera eta generagailuaren galdui gehituta dago.
Sistema generagailuak 50 Hz-n biratu egingo dute hau jarraitzen duen bitartean. Sarrera mekaniko edo elektriko batean gertatzen den perturbazio bat generagailuaren abiadura 50Hz-tik aldatzen du eta oskaritzen du puntu berri baten inguruan.
Oso arrunt den perturbazio bat da gerturako iturria. Generagailuaren beheko terminalaren tenperia jaisten du eta maquina azkarrago doa.
Errorea konpondu ostean, gailuak energia gehigarria sisteman sartuko du egoera lehenetsian bueltatzeko.
Elektrizitate loturen adina bada, maquina azkar askotan murriztuko da eta estabilizatuko da. Loturen ahula maquina instabiltasuna eragiko du.
Estabilitatea eragiten duten faktorak:
Falteen adina,
Falteen garbitze abiadura,
Maquina eta sistema arteko lotura faltea ebazte ondoren.
Subestazio transiente estabilitatea mugatzen du
Lerro eta bus linearen babes-errelaien mota eta abiadura,
Interruptoreen gainontzeko denbora, eta
Faltea konpondu ondoren bus linearen konfigurazioa.
Puntu honek bus linearen ordenamendua eragiko du.
Falta bat primario errelaien bitartean konpondu baldin badago, lerro bakar bat eragiko du.
Interruptore blokeatua sistema lotura ahuldu dezake interruptore falta errelaien bitartean, lerro anitz galduz.
Transiente Tentsio-altu Ikasketak
Transiente tentsio altuak erraiden edo zirkuito aldaketatik sortu daitezke.
Transiente Sarea Analizatzaile (TNA) ikasketak modu zehatzena dira tentsio altuak zehazteko.
Subestazioaren Ordenamendua
Subestazioaren ordenamendua fisiko eta elektriko eragileetatik dator, honako hauek barne hartuta:
Sistema Segurtasuna
Erabilera Adaptablea
Babes Arruntas Irudaskorra
Murriztu Gerturako Iturrien Mailak
Mantenu Faktoreak
Errekurtsio Erraza
Tokiko Faktoreak
Ekonomia
Sistema Segurtasuna
Idealean, subestazioak kable bakoitzarentzako bere interruptoreak ditu eta bus lineak edo interruptoreak mantenu edo falta bat gertatzen denean ordezkatu ahal ditu.
Sistema segurtasuna subestazio integritasunaren 100% mendebalitasunean edo periodiko faltei (edo) mantenuari esker denbora txiki bat neurriz arazoak geroztik zehaztu daiteke.
Bihurko bus line sistemak eta bihurko interruptore diseinuak perfektua da, baina subestazio hori kostu handia du.
Erakundearen Adinarrasuna
MVA eta MVAR kargatuaren kontrolatzea denbora osoan zirkuitu konexio guztietan eraginkortasun eratorriarentzat garrantzitsua da.
Kargatu-zirkuituak taldekatu behar dira kontrol optimala eskaintzeko baldintzen normal eta urgerikoetan.
Bat zirkuitu-kontrolariak asko zirkuitu kontrolatzen baditu edo gehiago zirkuitu-kontrolariak hondatzen badira. Hau bus-segmentazioaren bidez murriztu daiteke.
Bereizi ere, bide kanpoaren biraketak errazak izan arren, zirkuitu bakar bat duen sistema kudeatzeko konplexuak dira.
Txertxoen Mailen Murrizketa
Subestazioa bi zati tan egin daitezke, osoan edo reaktorearen bidez, txertxoen mailak murrizteko.
Zirkuitu-kontrolarien erabilera egokia erdiburu-sistemetan aukera berdina emango dizu.
Lan Errepasoko Aukerak
Subestazioaren prestakuntza lan errepasorako babesa eman nahi dituen protekzioen arabera dago.
Hedapena Erraza
Subestazioaren diseinuan hedapeneko espazioa jarraitu behar da.
Sistema hobetzeko, zirkuitu bakar bat duen sistema bat zirkuitu bikot bat duen sistema bihurtu behar izan daiteke edo erdiburu-sistema bat zirkuitu bikot bat duen sistema bihurtu.
Espazio eta hedapeneko aukerak eskuragarri izango dira.
Tokiko Faktoreak
Subestazioen planifikatzeko tokirik garrantzitsuena da. Espazio mugatuetan, subestazioen fleksibilitate gutxiago duen eraikuntza egin behar izan daiteke.
Zirkuitu-kontrolari gutxiago eta esquematika sinpleagoa duten subestazioak espazio gutxiago hartzen dute.
Ekonomia
Ekonomikoki aukeragarria bada, teknologiko eskerrak eskaintzeko aldaketa hobitukoak sortu daitezke.
Subestazio eta Aldaketa Sistemanaren Diseinua
Subestazioaren eta aldaketa sistemanaren diseinuaIEEE 141 araberak ezartu behar da elektrikotasunaren banaketa sistemaren eraginkortasuna eta segurtasuna bermatzeko.
Transformadoreak,
Zirkuitu-kontrolariak, eta
Txakurrak
Aukeratu behar dira tensio eta kargaren eskarien arabera.
Espazioa handitzeko, mantentzea errazteko eta luzapena ahalbidetzeko, diseinua zehazki planifikatu behar da. Barrutegiak harrapatu behar dute tresnak efizienteki, eta zirkuituak hobetu behar dute indarren fluxua eta fidagarritasuna.
Akatsak azkar detektatzeko eta izolatzeko, babestu eta kontrolatze sistemak erresistentziagabeak beharrezkoak dira. Normen estandaroak eta ingurumenari buruzko arazoak iturri diseinua zehazten dituzte segurtasuna, mendekotasuna eta ingurumenari dagokion konformitatea bermatzeko.
Hainbat aspektu kontuan hartu behar dira EHV diseinua eta aldaketak egitean:
Fidagarria, segurua eta zerbitzu jarraitasuna ona duena izan behar da.
Iturr barrutegi arruntak eta babestuak honela azaltzen dira:
Zein da elektrikoa barrutegia? Mota, Alabak, Arrazoak &
Barrutegien Babestu Planoak
Barrutegi konfigurazio desberdinak osozko redundanzia, funtzionamenduko oinezkoa eta mantentze askatasuna alde, abantaila desberdina ematen dute.
Barrutegi diseinu efizienteak indarren fluxu efizientea bermatzen du eta hazkundea erraztzen du.
Itsasontzi Estructurak
Estructurak behar dira tresna elektrikoak sustatu eta instalatzeko eta transmitizio lerroaren kableak bukatzeko.
Estructurak hierro, adour, RCC edo PSC egin daitezke. Lurra mugatuta, oinarriak behar dituzte.
Iturrak hierroko eraikitza sortuak erabiltzen dituzte abantailengatik.
The
Faseen arteko distantzia,
Lurreko arteko distantzia,
Aislantes,
Barra luzeera, eta
Tresnarien pisua
egitura diseinua eragiten du.
Doikatzea,
Flangearen kolapsaketa,
Bertikala eta horizontaleko kizilgaitasuna, eta
Weben kolapsaketa
harremanetako bihamarraren eta girderren hondamena saihestu behar da.
Sareko kutxako girderak luzera baten 1/10 edo 1/15 izan behar dira. Arrunta da bihamarren defleksiok ez dituztela gainditzen luzeraren 1/250.
Egitureko bolts eta nutsak 16 mm diametrokoa izan behar dute, eskuinaldeko zati txikiagoetan 12 mm izan daitezkeela.
zutabe eta girderen diseinuko karga hauetan hartu behar da kontuan
Kontadorearen tentsioa,
Lur hilaren tentsioa,
Aislante eta tresna pisua, eta
Zatiketa karga (hona hemen 350 kg),
Lanpostu eta tresna pisua (200 kg)
Haize eta impaktu kargak
tresnaren exekutatzearen bitartean.
goi lerroaren deskarga luzera subestazioaren gantry egiturak bukatu behar dute. +15 gradukoa bertikal eta +30 gradu horizontal direla erabil daiteke.
yard egitureak pintu daitezke edo hot dip galvanized.
galvanized steel egiturek mantentze minimoa behar dute.
Hala ere, pintu egiturek korrosioaren aurkako garrantzi hobea ematen dute zenbait alde oso kontsultatuetan.
normalki faseen arteko distantziak:
| 11 KV | 1,3 m |
| 33 KV | 1,5 m |
| 66 KV | 2,0 edo 2,2 m |
| 110 KV | 2,4 edo 3 m |
| 220 KV | 4,5 m |
| 400 KV | 7,0 m |
Barra de distribución Diseinua
Subestazioaren osagai asko lotzeko, barra de distribuzioak elektrizitatea subestazioan transmititzeko erabiliko diren barra konduktiboez osatuta daude.
Barra de distribuzioak zehazki diseinatu eta neurri egokiak dituenean, elektrizitate-pertsondoak murriztu egin dira, indarrerako banaketa oso koherezenteagoa bihurtzen da eta subestazioaren prestazioa hobetu egiten da.
Subestazioa – Kontrol Sistemak
Subestazioaren automatizazioak kontrol sistemak, gaitasun duen tresnak eta komunikazio sareak batera jarriz, funtzionamendua eta efizientzia optimizatzen ditu.
Denbora errealeko monitorizazioa, kontrol hurbila, datuen analisia eta mantentze aurretasuak automatizazioaren bidez fidagarritasuna hobetzen dute eta denbora galdua murrizten dute.
SCADA bezalako kontrol sistemak subestazioaren automatizazioa, datuen bildura eta kontrol hurbila hobetzen dituzte.
Subestazioaren automatizazioak SCADA sistema erabiltzen ditu kontrol zentralizatua eta monitorizazioa burutzeko.
SCADA sistema subestazioaren datuak bildu egiten ditu indarren fluxua hobetzeko, erabakitzea eta akastuak azkar ebazteko.
Subestazioaren Diseinua – Komunikazio Protokoloak
Subestazioen diseinuaren arquitektura behar ditu fidedignoak diren komunikabide protokoloak, hala nola IEC-Business 61850, DNP3 edo Modbus, interoperaibilitate, datuen osoasuna eta kibersegurtasunagatik.
Erakuspena: Jaso orijinala, ondo idatzitako artikuluak partekatzeko balio du, baldin eta eskaera bat egiten baduzu ezabatu.
