Reka Bentuk Substesyen Elektrik: Pengenalan

Substansi elektrik merupakan bahagian penting dalam rangkaian pengedaran kuasa, berfungsi sebagai hab untuk menghantar dan mengedarkan elektrik. Fasiliti-fasiliti kompleks ini memerlukan perancangan, reka bentuk, dan pelaksanaan yang teliti untuk memastikan bekalan kuasa yang konsisten dan cekap.

Dalam pos ini, kita akan melihat asas reka bentuk substansi elektrik, termasuk komponen-komponen berbeza, kebimbangan susun atur, dan faktor-faktor persekitaran.

Kriteria Perancangan Substansi

Aras kesalahan maksimum pada bas substansi baru tidak boleh melebihi 80% kapasiti pemutusan litar pemutus yang ditetapkan. 

Penyimpanan 20% dimaksudkan untuk mengambil kira peningkatan aras litar pendek seiring dengan perkembangan sistem. 

Kadar arus pemutusan dan penjanaan arus, serta keupayaan masa pemadam kesalahan peralatan beralih pada voltan yang berbeza, boleh dikira sebagai:

Kapasiti mana-mana substesen tunggal pada pelbagai tahap voltan tidak seharusnya melebihi.

Saiz & jumlah transformer penghubung (ICTs) mesti dirancang dengan cara yang mengelakkan kegagalan sebarang unit tunggal daripada membebani ICTs baki atau sistem asas.

Pemutus litar yang terkunci tidak boleh memutuskan lebih daripada 4 pemakan untuk sistem 220 KV, dua untuk sistem 400 KV, dan satu untuk sistem 765 KV.

Keperluan Sistem Sub-stesen

Nomenklatur

Kebolehpercayaan: Kebolehpercayaan sistem kuasa adalah bekalan kuasa yang tidak terputus pada voltan dan frekuensi yang diperlukan. Busbars, pemutus litar, transformer, pengasing, dan peranti pengawal mempengaruhi kebolehpercayaan stesen pembangkit.

Kadar Kegagalan: Ia adalah purata kegagalan tahunan.

Masa Gangguan: Masa gangguan merujuk kepada masa yang diperlukan untuk memperbaiki komponen yang gagal atau beralih ke sumber bekalan yang berbeza.

Masa Penukaran: Masa dari permulaan gangguan hingga pemulihan perkhidmatan melalui operasi penukaran.

Skim Penukaran: Penempatan bus bars & peralatan mengambil kira kos, fleksibiliti, dan kebolehpercayaan sistem.

Jarak Fasa ke Tanah: Jarak fasa ke tanah stesen pembangkit adalah 

• Jarak antara konduktor & struktur. 

• Jarak antara peralatan hidup dan struktur &

• Jarak antara konduktor hidup dan bumi.

Jarak Fasa ke Fasa: Jarak fasa ke fasa stesen pembangkit adalah 

• Jarak antara konduktor hidup. 

• Jarak antara konduktor hidup & alat dan 

• Jarak antara terminal hidup dalam pemutus litar, pengasing, dll.

Jarak Ke Tanah: Ia adalah jarak minimum dari mana-mana lokasi di mana manusia mungkin perlu berdiri hingga bahagian potensial bukan bumi terdekat insulator yang menyokong konduktor hidup.

Jarak Bahagian: Ia adalah jarak minimum dari mana-mana lokasi berdiri hingga konduktor hidup yang tidak disaring. Ambil tinggi seorang lelaki dengan tangan yang direntangkan dan jarak fasa ke tanah untuk mengira jarak bahagian.

Keselamatan Jarak: Ini termasuk jarak tanah dan jarak bahagian.

Medan Elektrostatik Substesen: Konduktor atau bahagian logam yang dibebankan mencipta medan elektrostatik. Substesen EHV (lebih daripada 400 KV) mempunyai medan elektrostatik yang berbeza bergantung pada geometri konduktor/bahagian logam yang dibebankan dan objek bumi berhampiran atau tanah.

Umum

• Laluan penghantaran, 

• Pembekal subpenghantaran, 

• Litar penjana, dan 

• Transformator peningkatan dan penurunan tegangan 

dihubungkan ke substesen atau stesen pemutus litar. 

Substesen dari 66 hingga 40 KV dipanggil EHV. Di atas 500KV, mereka dipanggil UHV.

Kekhuatiran dan kaedah reka bentuk untuk substesen EHV adalah serupa, namun beberapa elemen mendominasi pada pelbagai tahap voltan. Hingga 220 KV, lonjakan pemutusan boleh diabaikan, tetapi di atas 345 KV, ia menjadi penting.

Kriteria Reka Bentuk Substesen & Kajian

Keperluan reka bentuk substesen akan ditentukan oleh kajian berikut.

• Kajian Aliran Beban

• Kajian Litar Pendek

• Kajian Stabiliti Sementara

• Kajian Overvoltase Sementara

Kajian Aliran Beban

• Sebuah substesen memastikan penghantaran kuasa yang dapat dipercayai kepada beban sistem. 

• Kebutuhan penghantaran arus bagi substesen baru (atau) stesen pemutus litar ditentukan melalui kajian aliran beban sambil semua laluan dalam & sambil laluan tertentu diluar untuk penyelenggaraan. 

• Selepas menilai beberapa keadaan aliran beban, penarafan kesinambungan & kecemasan peralatan boleh dikira.

Kajian Litar Pendek

• Selain penilaian arus berterusan, peralatan stesen pengubahsuaian perlu mempunyai penilaian masa pendek.

• Penilaian ini mesti mencukupi untuk membolehkan peralatan bertahan terhadap haba dan tekanan mekanikal arus lompatan tanpa kerosakan.

• Untuk memberikan keupayaan pemutusan yang mencukupi dalam pemutus litar, kekuatan dalam isolator tiang, dan seting yang sesuai untuk relai pelindung yang merasai kerosakan.

• Arus lompatan maksimum & minimum bagi pelbagai jenis dan lokasi kerosakan lompatan serta konfigurasi sistem mesti ditetapkan.

Kajian Kestabilan Sementara

• Input mekanikal generator normal bersamaan dengan output elektrik tambah kerugian generator.

• Pembangkit sistem berputar pada 50 Hz selagi ini berterusan. Sebarang gangguan aliran mekanikal atau elektrik menyebabkan kelajuan generator bergerak dari 50Hz dan berayun di sekitar titik keseimbangan baru.

• Gangguan yang sangat biasa adalah lompatan litar. Lompatan litar berhampiran generator menurunkan voltan terminal dan mempercepatkan mesin.

• Selepas membetulkan ralat, peranti akan mengisi semula tenaga berlebihan ke dalam sistem kuasa untuk memulihkan keadaan asalnya.

• Apabila sambungan elektrik kuat, mesin melambat dengan cepat dan stabil. Sambungan lemah akan menyebabkan ketidakstabilan mesin.

• Faktor-faktor yang mempengaruhi kestabilan termasuk:

• Kecerunan kerosakan,

• Kelajuan pembebasan kerosakan,

• Sambungan antara mesin dan sistem selepas penyelesaian kerosakan.

• Kestabilan sementara stesen pengubahsuaian bergantung pada

• Jenis dan kelajuan relai perlindungan laluan dan bus,

• Masa pemutusan pemutus litar, dan

• Konfigurasi bus selepas kerosakan dibersihkan.

• Titik terakhir mempengaruhi susunan bus.

• Hanya satu laluan akan dipengaruhi jika kerosakan diselesaikan semasa relaying utama.

• Pemutus litar yang terhalang boleh menyebabkan beberapa laluan hilang semasa relaying kegagalan pemutus litar, melemahkan sambungan sistem.

Kajian Overvoltase Sementara

• Overvoltase sementara boleh disebabkan oleh petir atau penukaran litar.

• Kajian Analisis Rangkaian Sementara (TNA) adalah cara yang paling tepat untuk menentukan overvoltase penukaran.

Susunan Stesen Pengubahsuaian

Susunan stesen pengubahsuaian ditentukan oleh pertimbangan fizikal dan elektrik, termasuk yang berikut:

• Keamanan Sistem

• Kekelakan Operasi

• Susunan Perlindungan Mudah

• Menhadkan Tahap Lompatan Litar Pendek

• Fasilitas Pemeliharaan

• Pelancongan Mudah

• Faktor Tapak

• Ekonomi

Keamanan Sistem

• Stesen pengubahsuaian ideal termasuk pemutus litar yang berasingan untuk setiap litar dan membolehkan penggantian bus-bar atau pemutus litar semasa pemeliharaan atau kerosakan.

• Keamanan sistem boleh ditentukan dengan membenarkan 100% bergantung pada integriti stesen pengubahsuaian atau membenarkan peratusan waktu mati akibat kerosakan berkala (atau) pemeliharaan.

• Walaupun sistem double bus-bar dengan reka bentuk pemutus litar ganda adalah sempurna, ia adalah stesen pengubahsuaian yang mahal.

Kekurangan Operasi

• Pengawalan beban MVA & MVAR di bawah semua keadaan sambungan litar adalah penting untuk kecekapan beban penjana. 

• Litar beban mesti dikelompokkan untuk memberikan kawalan optimum dalam keadaan biasa dan kecemasan. 

Susunan Perlindungan Mudah

• Jika satu pemutus litar mengawal banyak litar atau lebih pemutus litar yang rosak. Ini boleh dikurangkan dengan sekatan bus. 

• Walaupun perlindungan rel berhubung mudah, sistem bus tunggal adalah kaku untuk perlindungan yang rumit. 

Membatasi Tahap Litar Pendek

• Substesen boleh dibahagikan kepada dua bahagian, sama ada sepenuhnya atau melalui sambungan reaktor, untuk mengurangkan tahap litar pendek. 

• Penggunaan pemutus litar yang betul dalam sistem cincin boleh menyediakan kemudahan yang serupa.

Fasiliti Pemeliharaan

• Pemeliharaan diperlukan semasa operasi substesen, sama ada terancang (atau) kecemasan. 

• Prestasi substesen semasa pemeliharaan bergantung pada peruntukan perlindungan.

Pelan Pembesaran Mudah

• Susun atur substesen harus membolehkan pelanjutan bay untuk pengumpan baru. 

• Seiring dengan peningkatan sistem, mungkin perlu untuk beralih dari susun atur bus tunggal ke sistem bus ganda atau memperluas stesen jaringan ke stesen bus ganda. 

• Ruang dan fasiliti pembesaran akan tersedia.

Faktor Tapak

• Ketersediaan tapak adalah penting untuk perancangan substesen. Pembinaan stesen dengan fleksibilitas yang kurang mungkin diperlukan di tempat yang terhad. 

• Substesen dengan pemutus litar yang lebih sedikit dan skematik yang lebih mudah mengambil ruang yang lebih sedikit.

Ekonomi

• Jika ekonomi memungkinkan, susun atur pemutusan yang lebih baik untuk keperluan teknologi boleh dicipta.

Susun Atur Substesen dan Pengaturan Pemutusan

Susun atur substesen & pengaturan pemutusan mesti direka dengan teliti berdasarkan IEEE 141 untuk memastikan kecekapan dan keselamatan sistem pengagihan elektrik. 

• Pemalar, 

• Pemutus litar, dan 

• Perali 

perlu dipilih berdasarkan keperluan voltan dan beban.

Untuk memaksimumkan ruang, memudahkan pemeliharaan, dan membolehkan penambahan, susun atur perlu direncanakan dengan teliti. Busbar harus menghubungkan peralatan secara efisien, dan litar harus meningkatkan aliran tenaga & kebolehpercayaan.

Untuk pengesanan dan isolasi kesalahan yang cepat, sistem perlindungan & kawalan yang kukuh diperlukan. Standard regulasi & kebimbangan alam sekitar menentukan reka bentuk stesen transformator untuk memastikan keselamatan, kebolehpercayaan, dan patuhan alam sekitar.

Beberapa aspek perlu dipertimbangkan semasa merancang susun atur EHV dan konfigurasi penukaran:

• Ia harus dapat dipercayai, selamat, dan memastikan kelangsungan perkhidmatan yang cemerlang.

Skim busbar stesen transformator biasa dan perlindungan dijelaskan secara terperinci dalam:

1. Apakah Busbar Elektrik? Jenis, Kelebihan, Kekurangan &

2. Skim Perlindungan Busbar

Konfigurasi busbar yang berbeza memberikan kelebihan yang berbeza dari segi redundansi, fleksibiliti operasi, dan akses pemeliharaan.

Susun atur busbar yang cekap memastikan aliran tenaga yang cekap & memudahkan penambahan masa depan.

Struktur Kawasan Penukaran

Struktur diperlukan untuk menyokong & memasang peralatan elektrik bas dan mengakhiri kabel laluan penghantaran.

Struktur boleh dibuat daripada besi, kayu, RCC, atau PSC. Berdasarkan tanah sisi, mereka memerlukan asas.

Stesen transformator menggunakan pembinaan besi yang difabrikasi kerana kelebihannya.

The

• Jarak fasa, 

• Jarak ke tanah, 

• Pengasing, 

• Panjang bus, dan 

• Berat peralatan 

mempengaruhi reka bentuk struktur.

• Lentur, 

• Kebuckling flensa, 

• Potongan menegak dan mendatar, dan 

• Kerosakan web 

mesti mencegah kegagalan balok dan girder besi. 

Girder kotak rangka harus 1/10 hingga 1/15 dari rentang & persegi. Biasanya, defleksi balok tidak boleh melebihi 1/250 dari panjang rentang. 

Baut dan mur struktur harus berdiameter 16 mm, kecuali pada bagian yang ringan beban di mana mereka dapat berdiameter 12 mm.

Beban reka bentuk untuk tiang dan girder harus terdiri dari 

• Tegangan konduktor, 

• Tegangan kawat bumi, 

• Berat pengasing dan perkakas, dan 

• Muatan pecahan (sekitar 350 kg), 

• Berat pekerja dan alat (200 kg) 

• Beban angin dan tumbukan 

selama operasi peralatan.

Rentang unduh garis udara harus diakhiri oleh struktur gerbang stesen. Ia boleh mencapai +15 darjah secara menegak dan +30 darjah secara mendatar.

Struktur halaman boleh dicat atau dilapisi seng dengan cara celup panas. 

Struktur yang dibuat dengan besi seng memerlukan pemeliharaan minimal. 

Namun, struktur yang dicat memberikan ketahanan korosi yang lebih baik di beberapa area yang sangat tercemar.

Jarak fasa yang biasa digunakan sebagai:

Reka Bentuk Busbar

Untuk memudahkan sambungan antara pelbagai komponen yang membentuk stesen pelepasan, busbar adalah bar konduktif yang digunakan untuk menghantar tenaga elektrik di seluruh stesen pelepasan.

Kerugian elektrik berkurang, pengagihan tenaga menjadi lebih konsisten, dan prestasi stesen pelepasan meningkat apabila busbar direka dan disaizkan dengan betul.

Stesen Pelepasan – Sistem Kawalan

Automasi stesen pelepasan mengoptimumkan operasi dan kecekapan dengan menggabungkan sistem kawalan, peranti cerdas, & jaringan komunikasi.

Pemantauan masa nyata, kawalan jarak jauh, analisis data, & pemeliharaan prediktif meningkatkan kebolehpercayaan dan mengurangkan masa henti dengan automasi.

Sistem kawalan canggih seperti SCADA meningkatkan automasi stesen pelepasan, pengumpulan data, & kawalan jarak jauh.

Automasi stesen pelepasan menggunakan sistem SCADA untuk kawalan dan pemantauan terpusat.

Sistem SCADA mengumpulkan data stesen pelepasan untuk meningkatkan aliran tenaga, membuat keputusan, dan menyelesaikan masalah dengan cepat.

Reka Bentuk Stesen Pelepasan – Protokol Komunikasi

Peralatan stesen pelepasan dan pusat kawalan memerlukan rangkaian komunikasi yang efisien untuk berkongsi data dan kawalan.

Reka bentuk arkitektur subestesen memerlukan protokol komunikasi yang boleh dipercayai seperti IEC 61850, DNP3, atau Modbus untuk interoperabiliti, integriti data, & keselamatan siber.

Pernyataan: Hormati asalnya, artikel yang baik patut dikongsi, jika ada pelanggaran hak cipta silakan hubungi untuk dihapus.