Elektrostacijas dizains: Ievads

Elektrostatijas veido svarīgas daļas elektrosniedzējā tīklā, darbojoties kā nodalījumi, kas pārraida un izplatā elektrību. Šiem sarežģītajiem objektiem ir nepieciešama stingra plānošana, dizains un īstenošana, lai garantētu pastāvīgu un efektīvu elektrosniedzēju.

Šajā rakstā apskatīsim elektrostatiju dizaina pamatus, tostarp dažādus komponentus, izkārtojuma jautājumus un vides faktorus.

Elektrostatiju plānošanas kritēriji

Jaunā elektrostatija šķērsmaņu maksimālais defekts nevar būt lielāks par 80% no strāvas atsekošanas automāta nominālās salauzšanas spējas.

20% buferis paredzēts, lai ņemtu vērā īssaites līmeņa pieaugumu ar sistēmas attīstību.

Strāvas pārtraukšanas rādītāja un strāvas ģenerēšanas rādītāja, kā arī defekta novēršanas laika spējas pārslēgumos dažādos sprieguma līmeņos var aprēķināt šādi:

Jebkuras pārveidošanas stacijas jauda dažādos sprieguma līmeņos vispār nevajadzētu pārsniegt.

Savienojumu transformatoru (ICT) izmērs un skaits jāplāno tā, lai viena vienības neveiksme neatlādina pārējos ICT vai pamatsistēmu.

Nestūstamās izolētāja nevar apturēt vairāk kā 4 pārnesumus 220 KV sistēmā, divus 400 KV sistēmā un vienu 765 KV sistēmā.

Apstācijas sistēmas prasības

Terminoloģija

Uzticamība: Energosistēmas uzticamība ir bezpārtraukta enerģijas piegāde nepieciešamajā spriegumā un frekvencē. Šķidrledzes, lūžņi, transformatoru, izolatori un regulējošie ierīces ietekmē pārvades stacijas uzticamību.

Trauku ātrums: Tas ir gada vidējais trauku skaits.

Apturēšanas laiks: Apturēšanas laiks attiecas uz laiku, kas nepieciešams, lai novērstu neveiksmīgu komponentu vai pārslēgtos uz citu piegādes avotu.

Pārslēgšanas laiks: Laiks no apturēšanas sākuma līdz pakalpojumu atjaunošanai ar pārslēgšanas operāciju.

Pārslēgšanas shēma: Šķidrledžu un aprīkojuma novietojums ņem vērā izmaksas, elastību un sistēmas uzticamību.

Fāze-arzemes atstājums: Pārvades stacijas fāze-arzemes atstājums ir 

• Atstājums starp leju un struktūru. 

• Atstājums starp dzīvu aprīkojumu un struktūrām &

• Atstājums starp dzīvo leju un zemi.

Fāze-fāze atstājums: Pārvades stacijas fāze-fāze atstājumi ir 

• Atstājums starp dzīvajām lejām. 

• Atstājums starp dzīvajām lejām un ierīcēm un 

• Atstājums starp dzīvajiem kontaktiem lūžņos, izolatoros utt.

Arzemes atstājums: Tas ir minimālais atstājums no jebkuras vietas, kur cilvēks varētu stāties, līdz tuvākajai nezemēs atradītajai daļai, kas atbalsta dzīvo leju.

Sekcijas atstājums: Tas ir minimālais atstājums no jebkuras stāšanās vietas līdz tuvākajai neatklātajai dzīvajai lejai. Lai aprēķinātu sekcijas atstājumu, ņemiet vērā cilvēka augstumu ar izstieptām rokām un fāze-arzemes atstājumu.

Drošības atstājumi: Tas ietver zemes un sekciju atstājumus.

Pārveidošanas stacijas elektrostātiskais lauks: Enerģētiskie vedņi vai metāliskās daļas rada elektrostātiskos laukus. EHV pārveidošanas stacijas (virzienā virs 400 kV) ir ar elektrostātiskiem laukiem, kas mainās atkarībā no enerģētiskā vedņa/metāliskās daļas ģeometrijas un blakus esošā uz zemi uzsadzēta objekta vai zemes.

Vispārīgi

• Transmīcijas līnijas, 

• Subtransmīcijas piegādes līnijas, 

• Ģenerētāju šķēršņi, un 

• Sprieguma paaugstināšanas un samazināšanas transformatoru sistēmas 

savienojas ar pārveidošanas stacijām vai pārslēgšanas stacijām. 

Pārveidošanas stacijas no 66 līdz 40 kV tiek sauktas par EHV. Virs 500 kV tās tiek sauktas par UHV.

EHV pārveidošanas staciju projektēšanas jautājumi un metodes ir līdzīgas, taču daži elementi dominē dažādos sprieguma līmeņos. Līdz 220 kV, pārslēgšanas impulsus var ignorēt, bet virs 345 kV, tie ir būtiski.

Pārveidošanas stacijas projektēšanas kritēriji un pētījumi

Pārveidošanas stacijas projektēšanas prasības tiks noteiktas ar šādiem pētījumiem.

• Sākotnējie strāvas plūsmas pētījumi

• Īsās slodzes pētījumi

• Tranzīenta stabilitātes pētījumi

• Tranzīenta pārsprieguma pētījumi

Sākotnējie strāvas plūsmas pētījumi

• Pārveidošanas stacija nodrošina uzticīgu enerģijas pārraides sistēmas slodzēm. 

• Jaunās pārveidošanas stacijas (vai) pārslēgšanas stacijas strāvas vajadzības tiek noteiktas ar sākotnējiem strāvas plūsmas pētījumiem, kad visas līnijas ir darbā, un kad izvēlētas līnijas ir aizvietotas remontam. 

• Pēc vairāku sākotnējo strāvas plūsmas stāvokļu novērtēšanas, aprīkojuma turpinājuma un ārkārtas reitingi var tikt aprēķināti.

Īsās slodzes pētījumi

• Papildus nepārtrauktajiem strāvas rādītājiem, pieejai vajadzīgi ir īslaicīgie rādītāji.

• Tiem jābūt pietiekami lieliem, lai ierīces varētu izturēt īslaicīgo šķērsgriezuma strāvas siltumu un mehāniskos spiedienus bez bojājumiem.

• Lai nodrošinātu pietiekamu pārtraukšanas spēju līknos, stiprumu stabiņos un atbilstošu aizsardzības releju iestatījumu, kas uztver defektu.

• Jānosaka maksimālais un minimālais īslaicīgais šķērsgriezuma strāvas līmenis dažādiem šķērsgriezuma veidiem un atrašanās vietām, kā arī sistēmas konfigurācijām.

Pārejas stabilitātes pētījumi

• Normālā dzinēja mehāniskais ievads vienāds ar elektrisko iznākumu, plus dzinēja zudējumi.

• Sistēmas dzinēji apgriežas ar 50 Hz, kamēr tas turpinās. Jebkura mehāniskā vai elektriskā plūsmas traucējums izraisa dzinēja ātruma nošķirties no 50Hz un oscilēt ap jaunu līdzsvaru punktu.

• Ļoti biežs traucējums ir šķērsgriezums. Šķērsgriezumi tuvāk dzinējam samazina terminālo spriegumu un paātrina mašīnu.

• Pēc kļūdas labošanas, ierīce piedāvās pārpalikus enerģiju elektrotīklam, lai atjaunotu to sākotnējo stāvokli.

• Ja elektriskas saites ir stipras, mašīna strauji palēnina un stabilizējas. Vājas saites izraisīs mašīnas nestabilitāti.

• Stabilitātei ietekmējošie faktori ietver:

• Defekta smagumu,

• Defekta novēršanas ātrumu,

• Mašīnas un sistēmas saiti pēc defekta novēršanas.

• Pieejas pārejas stabilitāte atkarīga no

• Līniju un busu aizsardzības releju tipa un ātruma,

• Līknes pārtraukšanas laika un

• Busu konfigurācija, kad defekts tiek novērst.

• Pēdējais punkts ietekmē busu izkārtojumu.

• Ja defekts tiek novērst primārās relēšanas laikā, tiks ietekmēta tikai viena līnija.

• Bloķēta līkne var izraisīt vairāku līniju zaudēšanu pēc līknes neveiksmes relēšanas, vājinot sistēmas saiti.

Pārejas pārsprieguma pētījumi

• Pārejas pārspriegums var rasties no lieknes vai shēmas mainīšanas.

• Pārejas tīkla analizatora (TNA) pētījumi ir visprecīzākais veids, kā noteikt mainīšanas pārspriegumu.

Pieejas izkārtojums

Pieejas izkārtojums nosaka fizičes un elektriskes apsvērumu, tostarp šādus:

• Sistēmas drošība

• Darbības elastība

• Viegla aizsardzības izkārtojums

• Īslaicīgo šķērsgriezumu līmeņa ierobežošana

• Uzraudzības iespējas

• Viegla paplašināšanās

• Vietas faktori

• Ekonomiska efektivitāte

Sistēmas drošība

• Ideālās pieejas ietver atsevišķus līknus katram šķērsgriezumam un ļauj aizstāt busus vai līknus uzturēšanas laikā vai defektu gadījumā.

• Sistēmas drošību var noteikt, ļaujot 100% atkarību no pieejas integritātes vai ļaujot daļēju nedrošību periodiskiem defektu (vai) uzturēšanas laikā.

• Neskatoties uz to, ka dubultā busu sistēma ar dubultām līknēm ir perfekta, tā ir dārga pieeja.

Darba operāciju elastība

• MVA un MVAR ielādes kontrolēšana visās šķēršļa savienojuma stāvokļos ir būtiska ģeneratoru ielādes efektivitātei.

• Ielādes šķēršļus jāgrupē, lai nodrošinātu optimālu kontrolēšanu normālos un neskaidros apstākļos.

Viegla aizsardzības organizācija

• Ja viens šķēršļu atslēgājs kontrolē daudzus šķēršļus vai vairāki šķēršļu atslēgāji ir bojāti, to var samazināt ar stiprinājumu sadalīšanu.

• Pat ja aizsargrelēšana ir vienkārša, vienvietējais sistēmas shēma ir nomācoša sarežģītai aizsardzībai.

Īsā gāzes līmeņa ierobežošana

• Pārvades punkts var tikt sadalīts divās daļās, vai nu pilnībā, vai ar reaktora savienojumu, lai samazinātu īsā gāzes līmeni.

• Šķēršļu atslēgāju pareiza izmantošana ringa sistēmā var nodrošināt līdzīgu iespēju.

Uzturēšanas iespējas

• Pārvades punkta darbības laikā nepieciešama uzturēšana, gan plānotā, gan neskaidra.

• Pārvades punkta veiktspēja uzturēšanas laikā atkarīga no aizsardzības pasākumiem.

Viegla paplašināšanās

• Pārvades punkta izkārtojumā jāpiešķir vieta jaunu pārnesumu bāzu paplašināšanai.

• Kamēr sistēma uzlabojas, var būt nepieciešams pāriet no vienvietējā shēmas uz divvietējo sistēmu vai paplašināt tīklu no vienvietējā uz divvietējo sistēmu.

• Būs pieejami telpas un paplašināšanas resursi.

Vietas faktori

• Vietas pieejamība ir būtiska pārvades punkta plānošanai. Ierobežotās vietās var būt nepieciešams izveidot pārvades punktu ar mazāku elastību.

• Pārvades punkts ar mazākām šķēršļu atslēgām un vienkāršāku shēmu aizņem mazāk telpu.

Ekonomika

• Ja ekonomika ir ievērojama, var izveidot uzlabotu šķēršļu pārslēgšanas shēmu tehnoloģiskajiem prasībām.

Pārvades punkta un šķēršļu pārslēgšanas shēmas izkārtojums

Pārvades punkta izkārtojums un šķēršļu pārslēgšanas shēma jāprojektē rūpīgi, balstoties uz IEEE 141, lai nodrošinātu elektroapgādes sistēmas efektivitāti un drošību.

• Transformatori,

• Šķēršļu atslēgāji un

• Slēdzieni

jāizvēlas atbilstoši sprieguma un slodzes prasībām.

Lai maksimizētu telpu, vienkāršotu uzturēšanu un ļautu paplašināt, izkārtojumu jāplāno rūpīgi. Šķidrās līnijas efektīvi jāsavieno ar iekārtām, un elektrotikls jāuzlabo enerģijas plūsmu un uzticamību.

Lai ātri noskaidrotu un izolētu kļūdas, nepieciešami stipri aizsardzības un kontrolēšanas sistēmas. Regulatīvie standarti un vides jautājumi noteico pārvežņa dizainu, lai nodrošinātu drošību, uzticamību un vides saskanību.

Izstrādājot EHV izkārtojumu un pārslēgšanas konfigurācijas, jāņem vērā vairāki aspekti:

• Tā jābūt uzticamai, drošai un jānodrošina laba pakalpojumu nepārtrauktība.

Parastie pārvežņa šķidras līnijas shēmas un aizsardzība ir aprakstītas detalizēti šeit:

1. Kas ir elektriskā šķidrā līnija? Veidi, priekšrocības, trūkumi &

2. Šķidras līnijas aizsardzības shēmas

Dažādas šķidras līnijas konfigurācijas sniedz dažādas priekšrocības attiecībā uz redzējamību, darbības elastību un uzturēšanas pieejamību.

Efektīvs šķidras līnijas izkārtojums nodrošina efektīvu enerģijas plūsmu un veicina nākotnes paplašināšanos.

Pārslēgšanas struktūras

Struktūras ir nepieciešamas, lai atbalstītu un instalētu šķidras līnijas elektrisko iekārtu un beigtu pārraides līniju kabeles.

Struktūras var būt no metāla, koka, RKK vai PSC. Atkarībā no apgabala daba, tiem ir nepieciešamas pamati.

Pārvežņi izmanto metāla konstrukcijas tās priekšrocību dēļ.

• Fāzes atstarpe, 

• Zemes atstarpe, 

• Izolatori, 

• Šķidrains garums, un 

• Aprīkojuma svars 

ietekmē struktūras dizainu.

• Lokšanās, 

• Flaža izkropļojums, 

• Vertikālā un horizontālā šķēres spēks, un 

• Tīkla izkropļojums 

jānovērš dzelzs balku un girdernu bojājumi. 

Režģveida kastveida girderni jābūt 1/10 līdz 1/1nospans & kvadrāts. Parasti, balka deformācija nevar pārsniegt 1/250 no nospansa garuma. 

Struktūras bultas un mutnes jābūt 16 mm diametra, izņemot vieglāk apgrūtinātos posmos, kur tās var būt 12 mm.

Kolonnas un girdernu dizaina slodze jāiekļauj 

• Vadītāju ķepums, 

• Zemes vadītāju ķepums, 

• Izolatoru un aparatūras svars, un 

• Frakcijas slodze (aptuveni 350 kg), 

• Darbinieka un rīku svars (200 kg) 

• Vēja un iedarbības slodzes 

aprīkojuma darbības laikā.

Pārklājvadu nospans jābeidz pie uzstaču gantri struktūrām. Tas var pieaugt līdz +15 grādiem vertikāli un +30 grādiem horizontāli.

Dvēseles struktūras var nokrāsojami vai aukstā metāldusētas. 

Struktūras, kas izgatavotas no dusētas dzelzs, prasa minimālu uzturēšanu. 

Tomēr, nokrāsotās struktūras nodrošināja labāku korozijas pretestību dažos ļoti piesārņotajos apgabalos.

Parasti izmantotās fāzes atstarpes:

Šķidrains projekts

Lai veicinātu daudzu komponentu savienojumu, kas veido pārvades staciju, šķidraini ir vielgājīgi šķēji, kas tiek izmantoti elektroenerģijas pārraidei pa visu pārvades staciju.

Elektroenerģijas zaudējumi samazinās, enerģijas sadalīšana kļūst vairāk konsekventa un pārvades stacijas darbība uzlabojas, ja šķidraini ir pareizi projektēti un izmēroti.

Pārvades stacija – Kontroles sistēmas

Pārvades stacijas automatizācija optimizē darbību un efektivitāti, apvienojot kontroles sistēmas, gudrus ierīces un sakaru tīklus.

Reāllaika monitorings, attālā kontrole, datu analīze un prognozējamā uzturēšana uzlabo uzticamību un samazina apturēšanas laiku ar automatizāciju.

Izstrādātas kontroles sistēmas, piemēram, SCADA, uzlabo pārvades stacijas automatizāciju, datu apkopošanu un attālo kontrolēšanu.

Pārvades stacijas automatizācija izmanto SCADA sistēmas centrales kontroles un monitoringu.

SCADA sistēmas apkopo pārvades stacijas datus, lai uzlabotu enerģijas plūsmu, pieņemtu lēmumus un ātri novērstu defektus.

Pārvades stacijas dizains – Sakaru protokoli

Pārvades stacijas aprīkojums un kontroles centri nepieciešami efektīviem sakaru tīkliem, lai dalītos ar datiem un kontrolētu.

Pārvešanas stacijas dizaina arhitektūrai ir nepieciešami uzticami komunikācijas protokoli, piemēram, IEC 61850, DNP3 vai Modbus, lai nodrošinātu savstarpējo darbību, datu integritāti un cibervērtību drošību.

Deklarācija: Cēni originālam, labiem rakstiem vērts koplietot, ja tiek pārkāpti tiesības, lūdzu, sazinieties, lai to dzēstu.