Електрична подстанција: Увод

Електричните подстанции се состојат од есенцијални делови на мрежата за дистрибуција на енергија, функционирајќи како хабови за пренос и дистрибуција на електричество. Овие комплексни објекти бараат ригорозно планирање, дизајн и имплементација за да се осигура консистентен и ефикасен приток на енергија.

Во овој пост ќе разгледаме основите на дизајнот на електричните подстанции, вклучувајќи различни компоненти, проблеми со распоред и фактори од околината.

Критериуми за планирање на подстанции

Максималниот ниво на грешка на новата шина на подстанцијата не може да биде повеќе од 80% од номиналната капацитет за прекинување на прекинувачот.

Буферот од 20% е наменет да се зема предвид зголемувањето на нивоата на кратки спојови со развојот на системот.

Стапот на прекинување на струјата и генерирање на струја, како и капацитетите за клиринг на грешките на префрлачката на различни нивоа на напон, можат да се израчулат како:

Капацитетот на било која една подстанција на различни нивеа на напон обично не треба да надмине.

Големината и бројот на поврзувачки трансформатори (ICTs) мораат да се планираат така што катастрофална состојба на една единствена единица не ќе претегни останатите ICTs или подлеглиот систем.

Заклезната прекинувачка колона не може да прекине повеќе од 4 изводни линии за 220 КВ систем, две за 400 КВ систем, а една за 765 КВ систем.

Барања за системот на подстанција

Номенклатура

Повередност: Повередноста на системот за енергија е непрекинато снабдување со енергија при барањата напон и фреквенција. Шински системи, прекинувачи, трансформатори, изолатори и регулаторни уреди влијаат на повередноста на подстанцијата.

Стапка на неуспех: Тоа е просечниот годишен број на неуспеси.

Време на прекин: Времето на прекин се однесува на времето потребно за поправка на компонент кој не функционира или преминување на различен извор на снабдување.

Време на преклопување: Времето од почетокот на прекин до враќање на услугата преку операција на преклопување.

Схема на преклопување: Поставувањето на шински системи и опрема ги зема во предвид цените, флексибилноста и повередноста на системот.

Клиренца фаза-земја: Клиренцата фаза-земја на подстанцијата е 

• Растојание помеѓу проводникот и структурата. 

• Растојание помеѓу живи опреми и структури &

• Растојание помеѓу жив проводник и земја.

Клиренца фаза-фаза: Клиренците фаза-фаза на подстанцијата се 

• Растојание помеѓу живи проводници. 

• Растојание помеѓу живи проводници и апарати и 

• Растојание помеѓу живи терминали во прекинувачи, изолатори итн.

Клиренца до земја: Тоа е минималното растојание од било која локација каде човек можеби треба да стои до најблиската дел од изолаторот кој поддржува жив проводник и нема потенцијал на земја.

Секционна клиренца: Тоа е минималното растојание од било која локација каде човек можеби треба да стои до најблискиот неекраниран жив проводник. Земете ја висината на човек со протегнати ракови и клиренцата фаза-земја за пресметка на секционната клиренца.

Сигурносно разстојување: Ова вклучува земјишко и секционално разстојување.

Електростатско поле на подстанција: Изведени проводници или метални делови создаваат електростатски полиња. ЕХВ подстанции (над 400 КВ) имаат електростатски полиња кои се менуваат во зависност од геометријата на изведениот проводник/метален дел и соседните земани објекти или земја.

Основно

• Трансмисиони линии, 

• Подтрансмисиони фидери, 

• Генераторски циркуити, и 

• Повисувачки и понижувачки трансформатори 

се поврзуваат со подстанции или превключувачки станции. 

Подстанции од 66 до 40 КВ се нарекуваат ЕХВ. Над 500КВ, тие се УХВ.

Забележките и методите за дизајн на ЕХВ подстанции се слични, но некои елементи доминираат на различни нивеа на напон. До 220 КВ, превключувачките таласи можат да се игнорираат, но над 345 КВ, тие се есенцијални.

Критериуми и студии за дизајн на подстанции

Барањата за дизајн на подстанција ќе бидат одредени со следните студии.

• Студии за проток на напон

• Студии за кратки замикнувања

• Студии за транзиентна стабилност

• Студии за транзиентни прекомерни напони

Студии за проток на напон

• Подстанцијата осигурува надежна трансмисија на енергија кон системските оптери. 

• Потребите за проток на стрuja на новата подстанција (или) превключувачка станција се одредуваат со студии за проток на напон додека сите линии се активни и додека одбраните линии се изведени за одржба. 

• После оценка на неколку услови за проток на напон, може да се пресметаат продолжителни и ургентни карактеристики на опремата.

Студии за кратки замикнувања

• Поминувајќи на непрекинатите токовни квоти, опремата во подстанцијата мора да има и краткосрочни квоти.

• Овие мора да бидат доволно големи за да овозможат на опремата да издружи топлината и механичките притисни од краткосрочниот ток без повреди.

• За да се обезбеди адекватна способност за прекин во прекинувачите, јачина во пост инулаторите и соодветна поставка на заштитни релеа кои го чувствуват дефектот.

• Мора да се утврдат максималните & минимални краткосрочни токови за различни типови и локации на краткосрочни дефекти и системски конфигурации.

Транзиторни студии за стабилност

• Нормалната механичка влезна еднаква на електричната излезната в додаток на губитоци на генераторот.

• Генераторите во системот се враќаат со 50 Hz додека тоа продолжува. Било какво нарушување во механичкиот или електричниот поток предизвикува дека брзината на генераторот се оддалечува од 50Hz и осцилуира околу нова равновесна точка.

• Високо често нарушување е краткосрочниот дефект. Краткосрочни дефекти близу до генераторот намалуваат напонот на долниот терминал и забрзува машината.

• После поправка на грешката, уредот ќе го испразни надворешната енергија во електричниот систем за да се врати во својата оригинална состојба.

• Кога електричните врски се јаки, машината брзо се забрзува и стабилизува. Слаби врски ќе предизвикаат нестабилност на машината.

• Факторите што влијаат на стабилноста вклучуваат:

• Севериност на дефектот,

• Брзина на клиринг на дефектот,

• Врски помеѓу машината и системот следејќи решавањето на дефектот.

• Транзиторната стабилност на подстанцијата зависи од

• Тип и брзина на релеа за заштита на линии и бусови,

• Прекинувачки временски интервал, и

• Конфигурација на бусови по клиринг на дефектот.

• Последниот пункт влијае на распоредот на бусовите.

• Само една линија ќе биде засегната ако дефектот биде решен во текот на првичното релеање.

• Заблокиран прекинувач може да предизвика загуба на повеќе линии во текот на релеање поради недостаток на прекинувач, слабеејќи врската со системот.

Студии за транзиторни прекумпирани напони

• Транзиторните прекумпирани напони можат да произлегнат од молнја или прекинување на цеп.

• Студии со Транзиторен Мрежен Анализатор (TNA) се најточен начин за одредување на прекумпирани напони при прекинување.

Распоред на подстанцијата

Распоредот на подстанцијата се одредува од физички и електрични размислувања, вклучувајќи следните:

• Сигурност на системите

• Флексибилност на операциите

• Лесни заштитни распореди

• Ограничување на нивоа на краткосрочни дефекти

• Соодветности за одржба

• Лесно проширливо

• Фактори на локацијата

• Економија

Сигурност на системите

• Идеалните подстанции вклучуваат посебни прекинувачи за секој цеп и дозволуваат замена на бусови или прекинувачи во текот на одржба или дефекти.

• Сигурноста на системот може да се одреди со дозволување на 100% зависност од целоста на подстанцијата или со дозволување на процент од време на нефункционалност поради периодични дефекти (или) одржба.

• Иако системот со двоен бусов со дизајн на двоен прекинувач е перфектен, тој е скапа подстанција.

Гибкост на операциите

• Контролата на МВА и МВАР податоци во сите условија на поврзување на кола е суштинска за ефикасноста на оптерењето на генераторот.

• Оптеретувачките кола мора да се групираат за да се донесе оптимална контрола во нормални и хитни условија.

Лесни аранжмани за заштита

• Ако еден прекинувач контролира многу кола или повеќе прекинувачи се прекинат. Ова може да се намали со секционизација на бус.

• Дури и ако релешта за заштита еедноставно, систем со една бус е строг за компликирана заштита.

Ограничување на нивоата на кратки кола

• Предајната стана може да се подели на две делови, целосно или преку врска со реактор, за да се намали нивото на кратка кола.

• Правилната употреба на прекинувачи во прстеновите системи може да донесе слична функционалност.

Фасилитети за одржување

• Одржувањето е потребно во текот на работата на предајната стана, планирано (или) хитно.

• Перформансата на предајната стана додека се извршува одржување зависи од заштитниот регламент.

Лесно проширливо

• Размествањето на предајната стана треба да дозволи проширување на јачини за нови фидери.

• Како што системот се подобрува, можеби ќе биде потребно да се премине од систем со една бус до систем со две буси или да се зголеми мрежната стана до система со две буси.

• Просторот и фасилитетите за проширување ќе бидат достапни.

Фактори на локацијата

• Достапноста на локацијата е суштинска за планирањето на предајната стана. Конструкцијата на стана со помала гибкост може да биде неопходна во ограничени места.

• Предајната стана со помалку прекинувачи и поедноставна шема заузима помалку простор.

Економија

• Ако економијата е феасибилна, може да се создаде подобрен аранжман за прекинување за технолошки потреби.

Размествање на предајната стана и аранжман за прекинување

Размествањето на предајната стана и аранжманот за прекинување треба да се дизајнира внимателно според IEE-Business 141 за да се осигура ефикасноста и безопасноста на електричниот дистрибутивен систем.

• Трансформатори,

• Прекинувачи, и

• Превклучачи

морат да се избере според барањето за напон и оптера.

За максимизирање на просторот, облеснување на одржувањето и дозволување на проширување, распоредот мора да биде внимателно планиран. Бусбарите треба ефикасно да поврзат опремата, а кружниците треба да подобрат протокот на енергија и надежност.

За брзо откривање и изолација на грешки, потребни се робустни системи за заштита и контрола. Регулаторните стандарди и екологиските загрижености одредуваат дизајнот на подстанцијата за да се осигура безбедност, надежност и екологиска комплијантност.

При дизајнирањето на EHV распоред и конфигурации за превклучување, треба да се земат предвид неколку аспекти:

• Треба да биде надежен, сигурен и да осигура отлична непрекинатост на услугата.

Типичните шеми и заштита на бусбарите во подстанцијата се објаснуваат како детално наведено во:

1. Што е електрична бусбара? Типови, предности, недостатоци &

2. Схеми за заштита на бусбарите

Различните конфигурации на бусбарите овозможуваат различни предности во однос на редунданција, оперативна флексибилност и пристапност за одржување.

Ефикасниот распоред на бусбарите осигурува ефикасен проток на енергија и овозможува будућо проширување.

Структури на преводна станица

Структурите се потребни за поддршка и инсталација на електрична опрема на бус и завршување на кабели на трансмисионата линија.

Структурите можат да се направени од челик, дрво, RCC или PSC. Според почвата, имаат потреба од основи.

Подстанциите користат конструкција од фабрициран челик поради нивните предности.

The

• Фазно расстояние, 

• Земјиско расстояние, 

• Изоловачи, 

• Должина на шина, и 

• Тежина на опрема 

се одразуваат на конструктивниот дизајн.

• Савивање, 

• Кршеење на флангите, 

• Вертикална и хоризонтална сечења, и 

• Опсивање на вебот 

мора да предотвратат повредување на челични балки и греди. 

Мрежестите кутијастообразни греди треба да бидат 1/10 до 1/15 од должината на прелет. Обично, дефлекцијата на балката не може да надмине 1/250 од должината на прелетот. 

Положениците и мутните на структурата треба да имаат дијаметар од 16 мм, освен во делови со лесен терет каде што може да бидат 12 мм.

Дизајнерскиот терет за колони и греди треба да вклучува 

• Напрегнатост на проводникот, 

• Напрегнатост на земјискиот жич, 

• Тежина на изоловачите и хардверот, и 

• Фракционен терет ( околу 350 кг), 

• Тежина на работничкиот и алатки (200 кг) 

• Терет од ветар и удари 

во време на работа на опремата.

Прелетот на прекинувачката линија мора да заврши со структури на подстанцијата. Може да достигне +15 степени вертикално и +30 степени хоризонтално.

Структурите во дворот може да бидат бојени или галванизирани со топло потапување. 

Структурите направени од галванизирана челик бараат минимална одржба. 

Меѓутоа, бојените структури обезбедуваат подобра отпорност на корозија во некои екстремно контаминирани области.

Обично употребувани фазни размаци како:

Дизајн на бусбар

За да се олесни врска помеѓу многу компоненти кои го чинат трансформаторот, бусбарите се проводливи пруги кои се користат за пренос на електрична енергија низ целиот трансформатор.

Електричните губитоци се намалуваат, дистрибуцијата на енергија станува под конзистентна, а перформансата на трансформаторот се подобрува кога бусбарите се дизајнирани и димензионално одредени правилно.

Трансформатор – Контролни системи

Автоматизацијата на трансформаторите оптимизира операцијата и ефикасноста со комбинирање на контролни системи, интелигентни уреди и комуникациски мрежи.

Реално време мониторинг, дистанционско управување, анализа на податоци и предвидливо одржување подобруваат надежноста и намалуваат временските периоди на неактивност со автоматизација.

Напредни контролни системи како SCADA подобруваат автоматизацијата на трансформаторите, собирањето на податоци и дистанционско управување.

Автоматизацијата на трансформаторите користи SCADA системи за централизирано управување и мониторинг.

SCADA системите собираат податоци од трансформаторите за подобрување на протокот на енергија, донесување на одлуки и брзо решавање на грешки.

Дизајн на трансформатор – Комуникациски протоколи

Опремата на трансформаторите и контролни центрови треба да имаат ефикасни комуникациски мрежи за споделување на податоци и управување.

Архитектурата на дизајнот на подстанцијата бара надежни протоколи за комуникација како што се IEC 61850, DNP3, или Modbus за меѓусебна функционалност, целост на податоците и киберсигурност.

Изјава: Поштето оригиналот, добри статьии се вредни за споделување, ако постои нарушување на авторските права се моли да се контактира за избришување.