Elektromos alállomás tervezése: Bevezetés

Az elektromos átalakítók az elosztási hálózat alapvető részei, melyek elektronszolgáltatás továbbítása és elosztása központjai. Ezek a komplex létesítmények szigorú tervezést, kialakítást és végrehajtást igényelnek, hogy konzisztens és hatékony energiaellátást biztosítsanak.

Ebben a bejegyzésben megnézzük az elektromos átalakítók tervezésének alapjait, beleértve a különböző összetevőket, elrendezési kérdéseket és környezeti tényezőket is.

Átalakítók tervezési kritériumai

A félrevezetés maximális szintje egy új átalakító buszon nem lehet több, mint a vezetékbiztosító zár rated rupturing capacity-jának 80%-a.

A 20% buffer a rövidzárlévi szintek növekedését veszi figyelembe a rendszer fejlődése során.

A törésválaszidő és a hibavéglegesítési idő képességeinek kiszámítása a különböző feszültségi szinteken:

Bármely egyetlen átalakítóállomány különböző feszültségi szintekre vonatkozó kapacitása általában nem haladhatja meg.

Az összekötő transzformátorok (ICTs) mérete és száma úgy kell tervezni, hogy bármely egyetlen egység kiesése sem túlterheli a maradék ICTket vagy az alapvető rendszert.

Egy rögzült átkapcsoló nem lehet megszakítani több mint 4 elosztót egy 220 KV rendszer esetén, kettőt egy 400 KV rendszer esetén, és egyet egy 765 KV rendszer esetén.

Alárendelt állomány rendszerkövetelményei

Terminológia

Megbízhatóság: A villamosenergia rendszer megbízhatósága a szükséges feszültség és frekvencia melletti zökkenőmentes energiaellátást jelenti. A buszárok, átmeneti kapcsolók, transzformátorok, elválasztók és szabályozó eszközök befolyásolják az alakulat megbízhatóságát.

Hibaráta: Ez az éves hibaátlag.

Szünetidő: A szünetidő a hibás komponens javításához vagy egy másik ellátási forrásra való váltáshoz szükséges időt jelenti.

Kapcsolási idő: Az idő, amelyet a kiesés kezdete és a szolgáltatás visszaállítása közötti kapcsolási művelet során eltelt.

Kapcsolási séma: A buszárok és felszerelések elhelyezése figyelembe veszi a költségeket, rugalmasságot és a rendszer megbízhatóságát.

Fázis-föld távolság: Az alakulat fázis-föld távolsága 

• A vezeték és a szerkezet közötti távolság. 

• Az élő felszerelések és szerkezetek közötti távolság &

• Az élő vezeték és a föld közötti távolság.

Fázis-fázis távolság: Az alakulat fázis-fázis távolságai 

• Az élő vezetékek közötti távolság. 

• Az élő vezetékek és berendezések közötti távolság &

• Az átmeneti kapcsolók, elválasztók stb. élő végződéseinek közötti távolság.

Föld távolság: Ez a minimális távolság bármilyen helyről, ahol egy embernek állnia kell, a legközelebbi nem-föld potenciálú részegységhez, ami támogatja az élő vezetéket.

Szakaszos távolság: Ez a minimális távolság bármilyen álló helyről a legközelebbi nemszűrt élő vezetékre. A szakaszos távolság kiszámításához vegye figyelembe egy ember magasságát kiengedett kezekkel, valamint a fázis-föld távolságot.

Biztonsági tisztítás: Ez magában foglalja a földi és szekcionális tisztítást.

Áramátviteli állomás elektrosztatikus mezője: A villamosított vezetékek vagy fémrészletek elektrosztatikus mezőket hoznak létre. A nagyfeszültségű (több mint 400 KV) áramátviteli állomások elektrosztatikus mezői a villamosított vezeték/fémrész geometriájának és a közeli földelésre képes objektum vagy a talaj geometriájának függvényében változnak.

Általános

• Átviteli vezetékek, 

• Alátárgyütő vezetékek, 

• Generáló körök, és 

• Feszültségemelő és feszültségcsökkentő transzformátorok 

kapcsolódnak az áramátviteli állomásokhoz vagy kapcsolóállomásokhoz. 

A 66 és 40 KV közötti áramátviteli állomások EHV-ként vannak említve. 500 KV felett UHV-ként vannak osztályozva.

Az EHV áramátviteli állomások tervezési szempontjai és módszerei hasonlóak, de bizonyos elemek dominálnak különböző feszültségszinteken. 220 KV-ig a kapcsolóimpulzusok figyelmen kívül hagyhatók, de 345 KV felett ezek alapvetőek.

Áramátviteli állomás tervezési kritériumai és tanulmányok

Az áramátviteli állomás tervezési követelményei a következő tanulmányok alapján kerülnek meghatározásra.

• Többletterhelési tanulmányok

• Rövidzárlati tanulmányok

• Átmeneti stabilitási tanulmányok

• Átmeneti túlfeszültségi tanulmányok

Többletterhelési tanulmányok

• Az áramátviteli állomás biztosítja a rendszer terheléseinek megbízható ellátását. 

• Az új áramátviteli állomás (vagy) kapcsolóállomás áramviszonyainak igényeit többletterhelési tanulmányok határozzák meg, miközben az összes vezeték be van kapcsolva, illetve amikor kiválasztott vezetékek karbantartásra kerülnek. 

• Számos többletterhelési feltétel kiértékelése után a berendezések folyamatos és vészhelyzeti besorolása kiszámítható.

Rövidzárlati tanulmányok

• A folyamatos áramerősségen kívül a telephelyi berendezéseknek rövid idejű erősségekkel is rendelkezniük kell.

• Ezeknek elegendőeknek kell lenniük, hogy a berendezések képesek legyenek károsodás nélkül kitartani a rövidzárlat áram hőmérsékleti és mechanikai nyomásának.

• Megfelelő szakítóképesség biztosítása a szakítókban, erősség a póstizolátorokban, és megfelelő beállítás a hibát érzékelő védelmi relékhez.

• A különböző típusú és helyi rövidzárlatok, valamint a rendszer konfigurációk esetén a maximális és minimális rövidzárlati áramok meghatározása szükséges.

Átmeneti Stabilitási Tanulmányok

• A normál generátor működés során a gépi bemenet egyenlő az elektromos kimenettel, hozzáadva a generátor veszteségeket.

• A rendszer generátorai 50 Hz-n forgálnak, amíg ez folytatódik. Bármilyen zavar a műszaki vagy elektromos folyamatban azt eredményezi, hogy a generátor sebessége eltér a 50 Hz-től, és új egyensúlyi pont körül oszcillál.

• Nagyon gyakori zavar a rövidzárlat. A generátornál közel lévő rövidzárlat csökkenti a terminál feszültségét, és felgyorsítja a gépet.

• A hiba javítása után a berendezés túlzott energiát ad vissza a hálózatba, hogy visszaállítsa eredeti állapotát.

• Erős elektrikus kapcsolatok esetén a gép gyorsan lassul le és stabilizálódik. Gyenge kapcsolatok instabilitást okozhatnak a gépen.

• A stabilitást befolyásoló tényezők:

• Hiba súlyossága,

• Hiba tisztítási sebessége,

• A gép és a rendszer közötti kapcsolat a hiba tisztítása után.

• A telephelyi átmeneti stabilitás a következőktől függ:

• Vonal- és buszvédelmi relék típusa és sebessége,

• Szakító szakítási ideje, és

• Busz konfigurációja a hiba tisztítása után.

• Az utolsó pont hatással van a busz elrendezésére.

• Csak egy vonal lesz érintve, ha a hiba tisztítása a fő relézés során történik.

• Egy blokkolt szakító több vonal elvesztését okozhatja a szakítóhiba relézése során, enyhítve a rendszerkapcsolatot.

Átmeneti Túlfeszültségi Tanulmányok

• Az átmeneti túlfeszültség villámlásból vagy áramkör kapcsolásából eredhet.

• Az átmeneti hálózati elemzés (TNA) tanulmányok a legpontosabb módszer a kapcsolási túlfeszültség meghatározására.

Telephely Elrendezési Terv

A telephely elrendezése fizikai és elektromos szempontokon alapul, beleértve a következőket:

• Rendszerszabadság

• Operációs rugalmasság

• Egyszerű védelmi elrendezések

• Rövidzárlati szintek korlátozása

• Karbantartási lehetőségek

• Egyszerű bővítés

• Helyi tényezők

• Gazdaságosság

Rendszerszabadság

• Ideális telephelyek külön szakítókat tartalmaznak minden áramkörhöz, és lehetővé teszik a buszok vagy szakítók cseréjét karbantartás vagy hiba esetén.

• A rendszerszabadság meghatározható a telephely integritásának 100%-os függőségével, vagy engedélyezve a periódikus hibák (vagy) karbantartás miatti szünetidő százalékát.

• Bár a kettős buszsorrend kettős szakítóval tökéletes, ez egy drága telephely.

Operációs rugalmasság

• Az MVA és MVAR terhelés ellenőrzése minden körkötési feltétel mellett létfontosságú a generátor terhelési hatékonyságának biztosításához.

• A terhelési körök csoportosítása szükséges, hogy optimális ellenőrzést biztosítsanak normális és váratlan helyzetekben is.

Egyszerű védelmi elrendezés

• Ha egy áramkiejtő több körrel rendelkezik, vagy több áramkiejtő meghibásodik. Ezt a buszszakaszolással lehet enyhíteni.

• Még ha a védelmi relék egyszerűek is, az egyetlen busz rendszer szilárd a bonyolult védelemre.

Rövidzárló szintek korlátozása

• A telephely két részre osztható, teljesen vagy reaktor kapcsolattal, hogy csökkentse a rövidzárló szinteket.

• A gyűrűrendszerekben a megfelelő áramkiejtők használata hasonló lehetőséget biztosíthat.

Karbantartási lehetőségek

• A telephely működése során szükséges a karbantartás, szervezett (vagy) váratlan esetben is.

• A telephely teljesítménye a karbantartás alatt a védelmi intézkedésektől függ.

Egyszerű kiterjesztés

• A telephely elrendezése új tápellátók számára bájkiterjesztést kell engedélyezzen.

• Ahogy a rendszer fejlődik, szükséges lehet áttérni egyetlen busz elrendezésről dupla busz rendszerre, vagy egy háló telephelyt kiterjeszteni dupla busz telephellyé.

• Terület és kiterjesztési lehetőségek elérhetőek lesznek.

Telephely tényezők

• A telephely elérhetősége létfontosságú a telephely tervezéséhez. Korlátozott helyeken kevésbé rugalmas telephely építése szükséges lehet.

• Kevesebb áramkiejtővel és egyszerűbb sémával rendelkező telephely kevesebb területet foglal el.

Gazdaságosság

• Ha a gazdaságosság lehetséges, javított kapcsoló elrendezést hozhatunk létre technológiai igényekhez.

Telephely és kapcsoló elrendezés

A telephely elrendezésének és a kapcsoló elrendezésnek alaposan kell tervezniük az IEEE 141 alapján, hogy biztosítsák az elektromos elosztó rendszer hatékonyságát és biztonságát.

• Transzformátorok,

• Áramkiejtők, és

• Kapcsolók

a választás a feszültség- és terheléskövetelmények alapján történik.

A térhasználat maximalizálása, a karbantartás megkönnyítése és a kiterjesztés lehetősége érdekében a tervezést óvatosan kell megtervezni. A buszok hatékonyan kell, hogy csatlakoztassák az eszközöket, és a köröknek javítaniuk kell az áramellátás és megbízhatóságát.

A gyors hibadetektálás és izolálás érdekében szükség van erős védelmi és irányító rendszerekre. A szabályozási normák és környezeti szempontok határozzák meg a transzformátorház tervezését, hogy biztosítsák a biztonságot, a megbízhatóságot és a környezeti megfelelőséget.

Több aspektust is figyelembe kell venni egy EHV elrendezés és kapcsolókonfigurációk tervezésekor:

• Meg kell birkóznia a megbízhatósággal, biztonsággal, és biztosítania kell a kiváló szolgáltatási folytonosságot.

A tipikus transzformátorház buszsémái és védelmi rendszerei részletesen vannak leírva:

1. Mi az elektromos busz? Típusai, előnyeik, hátrányai &

2. Buszvédelmi sémák

A különböző buszkonfigurációk eltérő előnyöket nyújtanak redundancia, működési rugalmasság és karbantartási hozzáférhetőség szempontjából.

A hatékony buszelrendezés biztosítja a hatékony áramáramlást és segíti a jövőbeli kiterjesztést.

Kapcsolótelep szerkezetek

Szerkezetekre van szükség a buszelektronikai berendezések támogatásához és telepítéséhez, valamint a továbbítóvonal-kábelek befejezéséhez.

A szerkezetek acélból, faanyagból, RCC-ből vagy PSC-ből készülhetnek. A talaj típusától függően alapokra van szükségük.

A transzformátorházak előnyeik miatt acélszerkezeteket használnak.

A

• Fázis-távolság, 

• Földkapcsolás-távolság, 

• Izolátorok, 

• Busz hossza, és 

• Berendezés súlya 

befolyásolják a szerkezeti tervezést.

• Hajlítás, 

• Flens lehullás, 

• Függőleges és vízszintes nyírás, és 

• Web romlás 

meg kell akadályozni az acélgerenda és gerinc meghibásodását. 

A rácsos dobozos gerincnek 1/10 és 1/15 között kell lennie a fesztartó távolságának. Általában a gerenda alakváltozása nem haladhatja meg a fesztartó távolság 1/250 részét. 

A szerkezetek csavarai és mogyorók 16 mm átmérőjűeknek kell lenniük, kivéve a könnyen terhelt szakaszokban, ahol 12 mm is lehetnek.

Az oszlopok és gerincszerkezetek tervezési terhelése tartalmaznia kell:

• Vezeték feszültségét, 

• Földvezeték feszültségét, 

• Izolátorok és berendezések súlyát, és 

• Törzs terhelést (kb. 350 kg), 

• Munkás és eszköz súlyát (200 kg) 

• Szélfeszültséget és ütközési terhelést 

a berendezés működése során.

A felső vezeték letöltési távolsága a transzformátorház gerendasztruktúrákkal kell legyen lezárva. Függőlegesen legfeljebb +15 fokig, vízszintesen pedig legfeljebb +30 fokig változhat.

A teleki szerkezetek festhetők vagy forró oldott galvanizáltak lehetnek. 

A galvanizált acélból készült szerkezetek minimális karbantartást igényelnek. 

Ugyanakkor a festett szerkezetek jobb ruggalmi ellenállást biztosítanak néhány nagyon szennyezett területen.

Általában alkalmazott fázistávolságok:

Buszkonduktor tervezése

A kiszolgálóállomás számos összetevőjének kapcsolatának megkönnyítésére buszkonduktorokat használnak, amelyek vezető csíkok, melyek elektromos energiát továbbítanak a kiszolgálóállomásban.

Az elektromos veszteségek csökkennek, a teljesítményelosztás egyértelműbbé válik, és a kiszolgálóállomás teljesítménye javul, ha a buszkonduktorok megfelelően tervezték és méretezték.

Kiszolgálóállomás – Vezérlőrendszerek

A kiszolgálóállomás automatizálása a működést és hatékonyságot optimalizálja, vezérlőrendszerek, intelligens eszközök és kommunikációs hálózatok kombinálásával.

Az igazidőben történő monitorozás, távoli irányítás, adatelemzés és előrejelző karbantartás megbízhatóságot növel és leállási időt csökkent az automatizálással.

Fejlett vezérlőrendszerek, mint a SCADA, javítanak a kiszolgálóállomás automatizálásán, adatszükségleteken és távoli irányításon.

A kiszolgálóállomás automatizálása SCADA rendszereket használ központosított irányításhoz és figyeléshez.

A SCADA rendszerek kiszolgálóállomás-adatokat gyűjtenek, hogy javítsák a teljesítményáramlást, döntéseket hozzanak és gyorsan orvosoljanak hibákat.

Kiszolgálóállomás tervezése – Kommunikációs protokollok

A kiszolgálóállomás felszereltségei és irányítóközpontok hatékony kommunikációs hálózatokra szorulnak, hogy adatokat osszanak meg és irányítsanak.

A telephely tervezési architektúrája megbízható kommunikációs protokollokra, mint az IEC-Business 61850, a DNP3 vagy a Modbus szükséges az összefüggőség, az adatintegritás és a ciberszabadság érdekében.

Nyilatkozat: Tiszteletben tartsa az eredeti tartalmat, a jó cikkek megosztása értékes, ha sérül a szerzői jog, kérjük, lépjen kapcsolatba a törlés érdekében.