Analizo de Klasifikado kaj Evolua Tendenco de Alta-Bastra Tensio Prefaritaj Substacioj
1. Enkonduko
Alta-voltaga/baza-voltaga prefabricitaj subŝtacioj, ofte nomataj kiel "prefabricitaj subŝtacioj", estas mallongigita al "prefabrikaj subŝtacioj" aŭ "ĉelaj subŝtacioj". En Ĉinio, ili estis antaŭe referitaj per diversaj nomoj, kiel "kombinitaj subŝtacioj", "kombinitaj transformiloj", "fabriktaj kompaktaĵoj de subŝtacioj", "ĉela alta-voltaga elektra recepta unuo", kaj "prefabricitaj kompaktaĵoj de subŝtacioj". En novembro 1995, la Internacia Elektroteknika Komisiono (IEC) oficialigis ilian nomon kiel "alta-voltaga/baza-voltaga prefabricitaj subŝtacioj" en la normo IEC 1330. La nuntempa normo GB/T 17467—2020 Alta-voltaga/Baza-voltaga Prefabricitaj Subŝtacioj ankaŭ adoptas la terminon "alta-voltaga/baza-voltaga prefabricitaj subŝtacioj", kiu estos mallongigita al "prefabricitaj subŝtacioj" en la sekva teksto.
La ĉefaj karakterizoj de prefabricitaj subŝtacioj estas jenaj:
La dizaino kaj manufakturo de la produkto estas kompletigitaj en la fabriko.
Konfirmite per la tipaj testoj specifitaj en la normo GB/T 17467.
Validigite per fabriktestoj.
Ĝia baza komponado konsistas el tri funkciaj unuoj, nome la transformila ĉambro, alta-voltaga ŝaltara ĉambro, kaj baza-voltaga ŝaltara ĉambro. La ĉefaj komponentoj montitaj interne (en la normo, transformiloj, alta-voltaga ŝaltara aparataro, baza-voltaga ŝaltara aparataro, etc. estas difinitaj kiel ĉefaj komponentoj) estas konfirmitaj kvalifikitaj tra ambaŭ tipaj testoj kaj fabriktestoj. Ĉi tiuj komponentoj estas konektitaj inter si laŭ bezono kaj asamblitaj en komuna kuŝo aŭ ĉelo por formi prefabricitan subŝtacionprodukton. La tipa skemo estas konfirmita per tipaj testoj laŭ la postuloj de GB/T 17467, kaj poste liverigita al uzantoj por instalado kaj uzo pasinte fabriktestojn. Tio reprezentas la bazan strukturan formon de tipa prefabricita subŝtacio.
En praktikaj aplikoj, aŭtomatigaj aparatoj, komunikadaj unuoj, videoverspiedsistemoj, kontrolobloĝarantia sistemoj, fajrprotektsistemoj, etc. estas integritaj en prefabricitaj subŝtacioj, iĝante gravaj komponentoj aŭ aldonoj por kontentigi la funkcian postulon de prefabricitaj subŝtacioj en malsamaj laboraj kondiĉoj.
La ĉefaj avantajoj de prefabricitaj subŝtacioj inkluzivas altan integrigon, malgrandan areon, mallongan konstruan periodon, fleksiblecon de lokselektado, fortan adaptiĝon al la medio, facilan instaladon kaj uzadon, sekuran kaj fidindan operacion, malaltan investadon, kaj rapidan efektivigon.
En lastatempe, prefabricitaj subŝtacioj vidis rapidan evoluon kaj vastan aplikon en la nova energofluktuanta kaj stokada kampoj, kiel ventoenergio kaj fotovolta generado, ebligante la transdonon aŭ interŝanĝon de elektra energio.
Aplikscenaroj de prefabricitaj subŝtacioj: En la distribua reto, prefabricitaj subŝtacioj realigas la distribuon de elektra energio tra voltdecreso por kontentigi la postulojn de finuzantoj; en la produktadsistemo, ili realigas la transdonon de elektra energio de la produktflanko al la reto tra voltinkreso kaj kunligo al la reto.
La nominala kapacito kaj voltnivelo de la transformilo equipita en prefabricitaj subŝtacioj estas gravaj indikiloj por mezuri la grandon kaj agordon de la subŝtacio. Ĝenerale, por prefabricitaj subŝtacioj kun transformila nominala kapacito ĉirkaŭ 10,000 kV·A kaj voltnivelo de 40.5 kV kaj sub, la transformilo kaj ŝaltara aparataro aŭ aliaj aparatoj estas asamblitaj en tutaĵo, aŭ transportitaj al la loko en apartaj moduleroj kaj poste asamblitaj en tutaĵo.
Kiam la transformila kapacito superas 31,500 kV·A, la subtenaj ŝaltara aparataro kaj aliaj helpilaj aparatoj estas instaliĝintaj en la ĉelo de la prefabricita subŝtacio, dum la ĉeftransformiloj estas instaliĝintaj ekstere. Estas du aŭ pli da ĉeftransformiloj, kiuj finfine estas konektitaj por formi kompletan subŝtacion, do ebligante la transdonon aŭ interŝanĝon de elektra energio.Ĉi tiu artikolo klasifikas prefabricitajn subŝtaciojn el aspektoj kiel la industria evoludirekto aŭ la ĉefaj karakterizoj de la produkto, kaj analizas iliajn evolutendencojn en la subŝtacia kampo.
2. Konvenciaj Klasifikaj Metodoj de Prefabricitaj Subŝtacioj
En praktikaj aplikoj, prefabricitaj subŝtacioj varias signife rilate al la nominala kapacito kaj strukturaj karakterizoj de la transformilo, nominala voltnivelo, ĉefaj komponentoj, la materialo kaj struktura formo de la ĉelo, aplikeblaj scenaroj, kaj ĉefaj celoj. Aldone, pro diferencoj en aplikeblaj kampoj, industraj normoj kaj produkta verifikometodoj ankaŭ diferencas. Jen prefabricitaj subŝtacioj estas klasifikitaj el malsamaj dimensioj aŭ laŭ iliaj ĉefaj karakterizoj.
1) Klasifikado laŭ la Nominala Voltnivelo de la Alta-Voltaga Flanko
Prefabricitaj subŝtacioj estas klasifikitaj laŭ la nominala voltnivelo de la alta-voltaga flanko en: alta-voltagaj prefabricitaj subŝtacioj, meza-voltagaj prefabricitaj subŝtacioj, kaj baza-voltagaj prefabricitaj subŝtacioj. La nominala voltnivelo de la alta-voltaga flanko de alta-voltagaj prefabricitaj subŝtacioj estas 110 kV kaj supre, tio de meza-voltagaj prefabricitaj subŝtacioj estas inter 3.6 kaj 40.5 kV, kaj tio de baza-voltagaj prefabricitaj subŝtacioj estas 1.14 kV kaj sub.
Alta-voltagaj prefabricitaj subŝtacioj estas ĝenerale instalitaj proksime al la centro de la elektra ŝargo. Ili ofte adoptas subŝtacian konstruadon kombinitan kun modula manufakturo kaj lokaj konstruoj. Ili havas altan voltnivelon de la alta-voltaga flanko de la transformilo, grandan unuan kapaciton, kaj relativan multecon de unuaj kaj dua subtenaj aparatoj.
Meza-voltagaj prefabricitaj subŝtacioj estas tipaj en produktadsistemoj, en la finoj de la distribua reto, aŭ en provizoraj elektrosupradonaj scenaroj. Ilia skemkonfigurado estas relative simpla, la transformila kapacito estas relative malgranda, kaj la manufakturomedo estas relative simpla.Baza-voltagaj prefabricitaj subŝtacioj ĝenerale instalis dua-kontrolaj aparatoj, helpilaj aparatoj, aŭ baza-voltaga ŝaltara aparataro interne por plenumi specifajn funkcian postulojn.
2) Klasifikado laŭ la Uzado aŭ Instalado Medio
Ili estas klasifikitaj en internaj prefabricitaj subŝtacioj kaj eksteraj prefabricitaj subŝtacioj laŭ la uzado aŭ instalado medio. La ofte mencitaj prefabricitaj subŝtacioj ĝenerale rilatas al la ekstera tipo. Aldone, en kelkaj fabrikoj, konstruaĵoj, aŭ apud interna elektra aparataro kun relative malgranda potenco, la subtenaj prefabricitaj subŝtacioj estas internaj prefabricitaj subŝtacioj. Ilia uzado medio aŭ protektado estas relative pli bona ol tiu de eksteraj prefabricitaj subŝtacioj, kaj la produkto mem havas iom pli malaltajn postulojn pri protektado de la medio kaj sekureco.
3) Klasifikado laŭ la Produkta Instalado Metodo
Ili estas klasifikitaj en fiksaj prefabricitaj subŝtacioj kaj movindaj prefabricitaj subŝtacioj laŭ la produkta instalado metodo. Ĝenerale, prefabricitaj subŝtacioj estas fikse instalitaj sur la fundamento, kaj ilia instalpozicio restas senŝanĝa dum uzo.
En kelkaj aplikeblaj scenaroj, kiel minoj, olejkampoj, konstruaj lokoj, kaj provizoraj manteno-elektra supradonaj scenaroj, kun la progresado de la konstruo, la pozicio de la prefabricita subŝtacio ofte bezonas ŝanĝiĝi. Estas du tipoj de movindaj prefabricitaj subŝtacioj: rodaĵaj prefabricitaj subŝtacioj kaj glitaj prefabricitaj subŝtacioj. Kiam la elektra supradona pozicio de la prefabricita subŝtacio bezonas ŝanĝiĝi, ĝi povas esti tirita kaj transportita per remorkilo aŭ duonremorkilo.
4) Klasifikado laŭ la Materialo Uzita por Ĉelproduktado
Laŭ la malsamaj materialoj uzitaj en la produktado de la ĉelo de prefabricitaj subŝtacioj, ili povas esti kategorizitaj en ŝtala tipo, nemetala tipo, nerostigebla ŝtalplaktipo, alumobronzea tipo, koloreca ŝtal-kompuzita tipo, Jinbang-plaktipo, magnio-alumino-cink-kovrita tipo, kontejnera tipo, etc. La ĉefa karakterizo estas ke la materialoj aŭ strukturformoj de la ĉeloj de prefabricitaj subŝtacioj varias, kio povas kontentigi malsamajn postulojn de uzantoj aŭ uzadpostulojn.
5) Klasifikado laŭ la Ĉela Apero aŭ la Grado de Kongruo kun la Medio
Laŭ la specialaj postuloj de prefabricitaj subŝtacioj por la ĉirkaŭa uzadmedio, ili povas esti plue dividadaj en ordinara tipo, landskaptipo (ekzemple, la ĉel surfaco havas stilojn imitante ĉinan antikvan arkitектуро, европейскую архитектуру, художественные формы или прикрепленные пейзажные картины), и т.д. Например, префабричный подстанционный комплекс, используемый в парке, имеет форму павильона или здания, соответствующую окружающей среде парка, и его поверхность украшена пейзажными картинами или различными цветовыми оттенками.
6) Классификация по Различным Методам Установки
В зависимости от степени комбинации между префабричной подстанцией и фундаментом, она может быть разделена на наземные префабричные подстанции, полупогружаемые префабричные подстанции и полностью погружаемые префабричные подстанции.Наземная префабричная подстанция устанавливает весь префабричный блок на вершине фундамента. В полу-погружаемой префабричной подстанции, из трех основных функциональных помещений, высоковольтное переключательное помещение и низковольтное переключательное помещение расположены выше фундамента, в то время как помещение трансформатора находится ниже и погружено в фундамент.
Общий объем продукта относительно мал. Полностью погружаемая префабричная подстанция означает, что весь продукт погружен в фундамент, с только люками для осмотра или вентиляционными отверстиями, выступающими над фундаментом. Этот тип продукта особенно подходит для центра города или густонаселенных центральных районов, снижая визуальное воздействие продукта на окружающую среду и повышая безопасность и надежность эксплуатации продукта.
7) Классификация по Различным Способам Расположения Функциональных Помещений
В зависимости от различных расположений или комбинаций трех основных функциональных помещений (высоковольтное помещение, низковольтное помещение и помещение трансформатора) префабричных подстанций, их можно дальнейше разделить на "глаз"-образные префабричные подстанции, "игла"-образные префабричные подстанции, "H"-образные префабричные подстанции, "гантеля"-образные префабричные подстанции, "поле"-образные префабричные подстанции и т.д.
В "глаз"-образной префабричной подстанции, помещение трансформатора расположено посередине, в то время как высоковольтное помещение и низковольтное помещение расположены по обе стороны. Его общая планировка похожа на китайский иероглиф "目". В префабричной подстанции в форме "针", три функциональных помещения расположены вместе, похоже на форму китайского иероглифа "针".
В "H"-образной префабричной подстанции, высоковольтное помещение и низковольтное помещение изготовлены в виде отдельных блоков, а живые части масляного трансформатора полностью закрыты и размещены между двумя блоками. Кроме того, по обе стороны трансформатора используется сетчатое экранирование для простой защиты и изоляции, что улучшает условия теплоотвода при работе трансформатора. В префабричной подстанции в форме "гантеля" фактически есть одна группа высоковольтных переключательных шкафов, две группы трансформаторов и низковольтных переключательных шкафов.
Высоковольтное помещение расположено в середине блока, в то время как помещение трансформатора и низковольтное помещение находятся по обе стороны от помещения трансформатора. Общая планировка каждого функционального помещения имеет форму "гантеля". В "поле"-образной префабричной подстанции, низковольтное помещение разделено на два независимых отсека (низковольтное переключательное помещение и автоматическое помещение). Вместе с высоковольтным помещением и помещением трансформатора, общая планировка принимает форму китайского иероглифа “场”.
8) Классификация по Обычному Названию
В зависимости от основных характеристик и обычного названия продукта, префабричные подстанции делятся на европейские подстанции, американские подстанции и китайские подстанции.
Ключевые блоки (высоковольтные переключательные устройства, низковольтные переключательные устройства, трансформаторы) префабричных подстанций являются стандартными продуктами, которые были завершены после типовых испытаний. Изначально они в основном были введены из европейских стран, таких как Германия, обычно называемые "европейскими подстанциями". Их основные особенности включают взаимосвязь и комбинацию ключевых компонентов, гибкие и изменчивые проектные решения, а также относительно удобное расширение мощности трансформатора. В настоящее время они широко используются как в распределительных сетях, так и в системах генерации электроэнергии.
Согласно стандарту JB/T 10217, американская подстанция - это префабричная подстанция, в которой высоковольтный выключатель установлен в баке трансформатора, а масло трансформатора используется в качестве изолирующего и гасящего дугу средства, в то время как низковольтный выключатель установлен в низковольтном ящике. Например, 10 кВ экономичная префабричная подстанция, представленная компанией American Cooper, обычно называется "американской подстанцией".
Основная особенность американской подстанции заключается в том, что высоковольтный нагрузочный выключатель, сердечник трансформатора, катушка и т.д. погружены в один и тот же бак, и масло трансформатора совместно используется в качестве изолирующего, гасящего дугу и охлаждающего средства. Он использует двухфузовую защиту, и предохранители имеют двойную чувствительность к току и температуре, что значительно повышает чувствительность и надежность защиты трансформатора. Основные преимущества американских подстанций - малые размеры, компактная структура, простота и экономичность.
Однако их недостатки также очевидны, такие как быстрое снижение изоляционных свойств масла трансформатора, простая схема и низкая гибкость. Дуга, возникающая при размыкании и замыкании высоковольтного выключателя, приводит к ухудшению качества масла трансформатора. В настоящее время 10 кВ американские подстанции редко используются в распределительных сетях и классифицируются как продукты, которые выводятся из эксплуатации или ограничиваются.
После модификации и обновления 10 кВ американские подстанции увеличили уровень напряжения до 35 кВ и применяются в системах генерации новой энергии. Благодаря своей компактной структуре, небольшому занимаемому пространству и низкой стоимости производства, они все больше и больше продвигаются и используются.
В последние годы префабричные подстанции, используемые в новых энергетических системах, таких как ветроэнергетика и фотоэлектричество, в основном служат для передачи электрической энергии с более низкого уровня напряжения со стороны генерации к 35 кВ высоковольтной подстанции. Емкость трансформатора становится все больше и больше. Если спроектировать в форме "европейской подстанции", трансформатор будет установлен в помещении трансформатора в закрытом виде, и будет сложно рассеять образующееся тепло наружу.
Для решения этой проблемы требуется дополнительное оборудование, такое как вентиляторы или теплообменники. Поэтому появилась префабричная подстанция с относительно компактной структурой и масляным трансформатором, установленным вне корпуса. Ее основные особенности: трансформатор установлен на открытом воздухе, что решает вопросы безопасности и теплоотвода трансформатора, и значительно снижает стоимость производства. Она выглядит несколько похоже на "американскую подстанцию" внешне, но по сути все еще принадлежит к "европейской подстанции". Когда она впервые появилась в отрасли, она была названа "компактной префабричной подстанцией". Поскольку она была успешно разработана в Китае и применена в реальных инженерных проектах, она обычно называется "китайской подстанцией" в отрасли. Однако ее характеристики продукта больше соответствуют требованиям стандарта GB/T 40823.
3. Развитие Префабричных Подстанций
Развитие префабричных подстанций анализируется с различных сторон.
1) Разнообразие Материалов и Конструктивных Форм Корпусов
Наиболее очевидное и заметное изменение - это тенденция к разнообразию конструктивных форм корпусов префабричных подстанций, что можно наблюдать по форме, цвету и материалу корпусов. Корпус должен гармонировать с окружающей средой. Например, европейские подстанции обычно погружаются на 1 м под землю, и надземная часть не превышает 1,5 м, что не влияет на вид на большие расстояния и не вызывает случайных травм, если дети забираются играть. Используемые материалы - неметаллические, экологически чистые и легко согласующиеся с окружающей средой.
Обычные материалы для внешнего корпуса включают обычные стальные листы, нержавеющие стальные листы, алюминиевые сплавы, и цветные стальные композитные листы. Несколько лет назад также начали использоваться стекловолоконные цементные плиты, стекловолоконные пластиковые плиты и неметаллические материалы. Кроме того, на одном и том же корпусе могут использоваться несколько материалов. Например, внешняя сторона обычного корпуса может быть отделана деревянными досками и глазурованными керамическими плитами, а в межслойном пространстве двухслойной конструкции используются теплоизоляционные материалы, такие как вспененный полистирол (EPS), стекловолокно, асбест, и алюмосиликатная вата.
По коррозионной стойкости, огнестойкости и устойчивости к дуговым дефектам, неметаллические корпуса значительно превосходят металлические. Некоторые префабричные подстанции используют панели Jinbang в качестве материала корпуса, которые характеризуются экологичностью, легкостью, высокой прочностью, звукоизоляцией, теплоизоляцией, водонепроницаемостью, огнестойкостью и коррозионной стойкостью.
2) Активное Продвижение и Применение Выключателей с Изоляцией SF6
Для префабричных подстанций с уровнем напряжения 40,5 кВ и ниже, на высоковольтной стороне обычно используются выключатели или нагрузочные выключатели, изолированные воздухом или газом SF6, а некоторые продукты используют нагрузочные выключатели с трансформаторным маслом в качестве изоляционного материала.
В префабричных подстанциях 12 кВ, поскольку емкость трансформатора обычно составляет менее 1,250 кВ·А, все чаще используются комбинированные электроприборы (нагрузочный выключатель + предохранитель) или нагрузочные выключатели. При использовании выключателя для защиты трансформатора, время отключения аварийной линии немного дольше, что не способствует защите ключевого оборудования (например, трансформатора). Однако предохранитель в комбинированном электроприборе может отключить аварийный ток в течение 20 мс.
Единицы нагрузочных выключателей для уровня напряжения 12 кВ включают газогенерирующие нагрузочные шкафы, вакуумные выключатели, вакуумные нагрузочные шкафы и выключатели с изоляцией SF6. В настоящее время выключатели с изоляцией SF6 наиболее часто применяются в префабричных подстан
