Klassifikatsiooni ja arengutrendide analüüs kõrgepinge/väikesepinge ehitatud ettevalmistatud alamjaotustel
1. Sissejuhatus
Kõrgepinge/alampinge ehitatud ettevalmistatud alamjaotusaljad, tavaliselt tuntud kui "ettevalmistatud alamjaotusaljad", lühendatult "ettevalmistatud alamjaotusaljad" või "kastaline alamjaotusaljak". Hiinas on neid varem nimetatud erinevatel nimekirjadel, nagu "ühendatud alamjaotusaljad", "ühendatud transformatoored", "tehases koondatud alamjaotusaljad", "kastlik kõrgepinge elektrijaotusüksused" ja "ettevalmistatud kompaktsed alamjaotusaljad". Novembris 1995 andis rahvusvaheline elektrotehnilise komisjon (IEC) neile ametlikult nime "kõrgepinge/alampinge ehitatud ettevalmistatud alamjaotusaljad" IEC 1330 standardis. Praegune standard GB/T 17467—2020 Kõrgepinge/Alampinge Ehitatud Ettevalmistatud Alamjaotusaljad kasutab ka nime "kõrgepinge/alampinge ehitatud ettevalmistatud alamjaotusaljad", mida järgnevates tekstides lühidalt viidatakse kui "ettevalmistatud alamjaotusaljad".
Ettevalmistatud alamjaotusaljade peamised omadused on järgmised:
Toote disain ja tootmine on lõpetatud tehases.
Tüübiproovide kaudu kinnitatud vastavalt standardile GB/T 17467.
Kinnitatud tehasproovide kaudu.
Selle põhiline koosseis koosneb kolmest funktsioonilisest ühikust, nimelt transformaatorituba, kõrgepinge lüliti ja alamppinge lüliti. Kõrvalekorralikult kokku panemisel (standardis defineeritakse transformaatorid, kõrgepinge lülitehnika, alamppinge lülitehnika jne kui kõrvalekorralikud komponendid) on need komponendid tüübiproovidest ja tehasproovidest kinnitatud kui sobivad. Need komponendid on üksteisega nõutavalt ühendatud ja kokku pandud ühte ühishousu või kasti, moodustades ettevalmistatud alamjaotusalja toode. Tavaline skeem on tüübiproovide kaudu kinnitatud vastavalt standardi GB/T 17467 nõuetele ja seejärel edastatakse kasutajatele paigaldamiseks ja kasutamiseks pärast tehasproovide läbimist. See esindab tavalise ettevalmistatud alamjaotusalja põhistruktuuri.
Praktikas on ettevalmistatud alamjaotusaljadesse integreeritud automaatika seadmed, kommunikatsiooniyhikud, videokontrollisüsteemid, juhtimispinna süsteemid, tulekahjusüsteemid jne, mis on muutunud oluliste komponentideks või täienduseks, et rahuldada ettevalmistatud alamjaotusaljade funktsionaalseid nõudmisi erinevatel töötingimustel.
Ettevalmistatud alamjaotusaljade peamised eelised hõlmavad kõrget integreerimist, väikest maapindala, lühemat ehitusaega, paindlikku asukohavalikut, tugevat keskkonnakohanekust, lihtsat paigaldamist ja kasutamist, ohutut ja kindlat töötamist, madalat investeeringut ja kiiret toodet.
Viimastel aastatel on ettevalmistatud alamjaotusaljad näinud kiiret arengut ja laiaulatuslikku rakendamist uue energia tootmis- ja energiakogumise valdkondades, nagu tuuleenergia ja päikeseenergia, lubades elektrienergia edastamist või vahetamist.
Ettevalmistatud alamjaotusaljade rakendussenaariumid: Jaotusvõrgus saavutavad ettevalmistatud alamjaotusaljad elektrienergia jaotamist pingetõstmise kaudu, et rahuldada lõppkasutajate nõudeid; tootmisüsteemides saavutavad nad elektrienergia edastamist tootmise poolt võrgule pingetõstmise ja võrguga ühendamise kaudu.
Ettevalmistatud alamjaotusaljadesse paigaldatud transformaatori nimiajastus ja voltagetaseme on olulised näitajad, mille abil mõõdetakse alamjaotusalja suurust ja konfiguratsiooni. Üldiselt, ettevalmistatud alamjaotusaljade puhul, kus transformaatori nimiajastus on umbes 10 000 kV·A ja voltagetaseme korral 40,5 kV ja alla, on transformaator ja lülitehnika või muud seadmed kokku pandud ühesse kogu või transporteeritakse kohale eraldi modulina ja siis kokku pandud ühesse kogu.
Kui transformaatori ajastus ületab 31 500 kV·A, on toetav lülitehnika ja muud abiseadmed paigaldatud ettevalmistatud alamjaotusalja kasti sises, samas kui peamised transformaatorid on paigaldatud väljaspool. On olemas kaks või rohkem peamist transformaatorit, mis lõpuks ühendatakse, moodustades täieliku alamjaotusalja, mis lubab elektrienergia edastamist või vahetamist. See artikkel klassifitseerib ettevalmistatud alamjaotusaljaid tööstuse arengusuundi või toote peamiste omaduste seisukohalt ja analüüsib nende arengutrendejätkuvalt alamjaotusaljade valdkonnas.
2. Ettevalmistatud alamjaotusaljade tavalised klassifikatsioonimeetodid
Praktikas varieeruvad ettevalmistatud alamjaotusaljad oluliselt transformaatori nimiajastuse, struktuursete omaduste, nimiajastuse taseme, olulistel komponentidel, kasti materjalide ja struktuuriliste vormide, rakendussenaariumide ja peamiste eesmärkide osas. Lisaks erinevate rakendusalade tõttu on tööstuse standardid ja toote kinnitamismeetodid erinevad. Järgmises klassifitseeritakse ettevalmistatud alamjaotusaljade erinevatest dimensioonidest või nende peamiste omaduste põhjal.
1) Klassifikatsioon kõrgepinge poolt määratud nimiajastuse taseme järgi
Ettevalmistatud alamjaotusaljade klassifitseeritakse kõrgepinge poolt määratud nimiajastuse taseme järgi järgmistes kategooriates: kõrgepinge ettevalmistatud alamjaotusaljad, keskpinge ettevalmistatud alamjaotusaljad ja alampinge ettevalmistatud alamjaotusaljad. Kõrgepinge ettevalmistatud alamjaotusaljade kõrgepinge poolt määratud nimiajastus on 110 kV ja üle, keskpinge ettevalmistatud alamjaotusaljade puhul on see 3,6 kuni 40,5 kV ning alampinge ettevalmistatud alamjaotusaljade puhul on see 1,14 kV ja alla.
Kõrgepinge ettevalmistatud alamjaotusaljad on tavaliselt paigaldatud lähedal elektriloogi keskusele. Nad kasutavad tihti alamjaotusalja ehitamise meetodit, mis kombineerib modulaarse tootmise ja kohapealset ehitamist. Nende transformaatori kõrgepinge poolt määratud nimiajastus on kõrge, üheühiku kapatsus on suur ja algne ja toetusvarustus on suurem.
Keskpinge ettevalmistatud alamjaotusaljad kasutatakse tavaliselt tootmisüsteemides, jaotusvõrgu lõpus või ajutistes elektrivaraosundites. Nende skeemi konfiguratsioon on suhteliselt lihtne, transformaatori kapatsus on suhteliselt väike ja tootmisprotsess on suhteliselt lihtne. Alampinge ettevalmistatud alamjaotusaljad paigaldavad tavaliselt kasti sises kontrolliseadme, abiseadme või alampinge lülitehnikat, et täita spetsiifilisi funktsionaalseid nõudmisi.
2) Klassifikatsioon kasutuse või paigaldamiskeskkonna järgi
Nad on klassifitseeritud sisenemise või paigaldamiskeskkonna järgi sisenemiseks ettevalmistatud alamjaotusaljadeks ja väljenemiseks ettevalmistatud alamjaotusaljadeks. Tavaliselt mainitakse ettevalmistatud alamjaotusalju väljenemiseks. Lisaks, mõnes tööstuses, ehituses või sisenemiseks elektriseadmete lähedal, kus on suhteliselt väike elektrivaraga, on toetav ettevalmistatud alamjaotusaljak sisenemiseks ettevalmistatud alamjaotusaljak. Nende kasutuskiri või kaitseaste on suurem kui väljenemiseks ettevalmistatud alamjaotusaljade, ja toode end ise nõuab veidi madalamat keskkonnakaitlust ja ohutust.
3) Klassifikatsioon toote paigaldamismeetodi järgi
Nad on klassifitseeritud toote paigaldamismeetodi järgi fikseeritud ettevalmistatud alamjaotusaljadeks ja mobiilseteks ettevalmistatud alamjaotusaljadeks. Tavaliselt on ettevalmistatud alamjaotusaljad fikseeritud paigaldatud põhjale ja nende paigaldamiskoht ei muutu kasutamise käigus.
Mõnes rakendussenaariumis, nagu kaevandused, naftavaated, ehituskohtad ja ajutised hoolduselektrivaraosundid, tuleb ettevalmistatud alamjaotusalja asukohta muuta, kui ehitusprojekt edeneb. Mobiilsete ettevalmistatud alamjaotusaljade on kaks tüüpi: rataste ettevalmistatud alamjaotusaljad ja sõiduplatformiga ettevalmistatud alamjaotusaljad. Kui ettevalmistatud alamjaotusalja elektrivaraosundi asukohta tuleb muuta, saab seda vedada ja transporteerida traileeri või pooltraileeri abil.
4) Klassifikatsioon kasti valmistamiseks kasutatava materjali järgi
Ettevalmistatud alamjaotusaljade kasti valmistamiseks kasutatava erineva materjali järgi saab need jagada teraseplaatide, mittemetallsete, roostevaba plaatide, aluminiumpõhiste, värviliste terasekomposiitplaatide, Jinbang-plaatide, maagium-alumiinium-tsinkide katetega, konteinerlike jne. Peamine omadus on, et ettevalmistatud alamjaotusaljade kastide materjalid või struktuurid erinevad, mis rahuldavad erinevaid kasutaja nõudmisi või kasutusnõudmisi.
5) Klassifikatsioon kasti välimuse või ühildumise taseme järgi ümbritseva keskkonnaga
Ettevalmistatud alamjaotusaljade erinevate ümbritseva keskkonna kasutuse nõudmiste järgi saab need jagada tavapäraseks, maismaastikule sarnaseks (nt. kasti pinnal on stiilid, mis imiteerivad Hiina vanast arhitektuurist, Euroopa arhitektuurist, kunstlikke kuju või maismaalist pilte), jne. Näiteks parki kasutatav ettevalmistatud alamjaotusaljak on paviljoniks või ehituseks, mis sobib parki keskkonnaga, ja selle pind on dekoreeritud maismaalist pilgadega või erinevate värviintoniga.
6) Klassifikatsioon erinevate paigaldamismeetodite järgi
Ettevalmistatud alamjaotusalja ja põhja vahelise kombinatsiooni taseme järgi saab need jagada ülenemiseks ettevalmistatud alamjaotusaljadeks, poolikult mahapanuna ettevalmistatud alamjaotusaljadeks ja täielikult mahapanuna ettevalmistatud alamjaotusaljadeks. Ülenemiseks ettevalmistatud alamjaotusaljak paigaldatakse kogu ettevalmistatud alamjaotusalja põhjale. Poolikult mahapanuna ettevalmistatud alamjaotusaljas on kolmest põhifunktsioonitubast kõrgepinge lüliti ja alamppinge lüliti põhja peal, samas kui transformaatorituba on põhja all ja mahapanuna.
Toote kogu ruumala on suhteliselt väike. Täielikult mahapanuna ettevalmistatud alamjaotusaljak tähendab, et kogu toode on mahapanuna põhja, kus ainult inspeerimisluukid või ventilaatoriluukid on avatud põhja peal. See tüüp toodet on eriti sobilik linnakeskuseks või tiheasustatud kesklinnaaladeks, vähendades toodete visuaalset mõju kasutuskirjale ja suurendades toodete töötoimimise ohutust ja usaldusväärsust.
7) Klassifikatsioon erinevate funktsioonitubade paigutusmeetodite järgi
Ettevalmistatud alamjaotusaljade kolme põhifunktsioonituba (kõrgepinge tuba, alamppinge tuba ja transformaatorituba) erineva paigutuse või kombinatsiooni järgi saab need jagada "silm"-kujuliseks ettevalmistatud alamjaotusaljadeks, "kirjakarv"-kujuliseks ettevalmistatud alamjaotusaljadeks, "H"-kujuliseks ettevalmistatud alamjaotusaljadeks, "umbrik"-kujuliseks ettevalmistatud alamjaotusaljadeks, "väli"-kujuliseks ettevalmistatud alamjaotusaljadeks jne.
"Silm"-kujulises ettevalmistatud alamjaotusaljas on transformaatorituba paigutatud keskel, samas kui kõrgepinge tuba ja alamppinge tuba on paigutatud mõlemal pool. Selle üldine paigutus on sarnane hiirakute kirjakeele "hiiraku" sõnaga. "Kirjakarv"-kujulises ettevalmistatud alamjaotusaljas on kolm funktsioonituba paigutatud koos, mis on sarnane hiirakute kirjakeele "" sõnaga.
"H"-kujulises ettevalmistatud alamjaotusaljas on kõrgepinge tuba ja alamppinge tuba tehtud eraldi kastidena, ja vedeliku kättepanekuga varustatud transformaatori elavad osad on täielikult kinnitati ja paigutati kahe kasti vahel. Lisaks kasutatakse transformaatori mõlemal pool lihtsast kaitse ja isolatsiooni jaoks võrkidega, mis parandab transformaatori töötoimimise ajal soojenemise tingimusi. "Umbrik"-kujulises ettevalmistatud alamjaotusaljas on tegelikult üks kõrgepinge lüliti, kaks transformaatorit ja alamppinge lüliti. Kõrgepinge tuba asub kasti keskel, samas kui transformaatorituba ja alamppinge tuba on vastavalt transformaatorituba mõlemal pool. Igas funktsioonitubas on üldine paigutus "umbrik"-kujuline. "Väli"-kujulises ettevalmistatud alamjaotusaljas on alamppinge tuba jagatud kaheks sõltumatuks kompartimiks (alamppinge lüliti ja automatiseerimistuba). Koos kõrgepinge tubaga ja transformaatoritubaga on üldine paigutus sarnane hiirakute kirjakeele "sõna" sõnaga.
8) Klassifikatsioon harilikult kasutatava nime järgi
Ettevalmistatud alamjaotusaljade peamiste omaduste ja harilikult kasutatava nime järgi saab need jagada Euroopa-stiiliste, Ameerika-stiiliste ja Hiina-stiiliste alamjaotusaljadeks.
Ettevalmistatud alamjaotusaljade olulised ühikud (kõrgepinge lülitehnika, alamppinge lülitehnika, transformaatorid) on kõik standardtooted, mis on lõplikult kinnitatud tüübiproovidest. Algusesse toodeti need peamiselt Saksamaast ja muudest Euroopa riikidest, tavaliselt tuntud kui "Euroopa-stiilised alamjaotusaljad". Nende peamised omadused hõlmavad oluliste komponentide vahelise ühenduse ja kombinatsiooni, paindlikke ja muutuvaid disainiskeeme, ning suhteliselt mugavat transformaatori lahendamist. Praegu on need laialdaselt kasutatud nii jaotusvõrgus kui ka tootmisüsteemides.
Standardi JB/T 10217 järgi on Ameerika-stiilne alamjaotusaljak ettevalmistatud alamjaotusaljak, kus kõrgepinge lüliti on paigaldatud transformaatori ölikastrisse ja transformaatori ölit kasutatakse isolatsioonina ja lülitega, samas kui alamppinge lüliti on paigaldatud alamppinge kasti. Näiteks Ameerika Cooperi ettevõtte poolt esindatud 10 kV majanduslik ettevalmistatud alamjaotusaljak on tavaliselt tuntud kui "Ameerika-stiilne alamjaotusaljak".
Ameerika-stiilse alamjaotusalja peamine omadus on, et kõrgepinge ladu, transformaatori tuum, keel jne on uputatud sama ölikastrisse, ja transformaatori ölit kasutatakse ühilt isolatsioonina, lülitega ja jahutusega. Kasutatakse kahekordset katkestuspõrklit, ja katkestuspõrklitel on kahefunktsiooniline tundlikkus, mis suurendab oluliselt transformaatori kaitse tundlikkust ja usaldusväärsust. Ameerika-stiilsete alamjaotusaljade peamised eelised on väike suurus, kompaktne struktuur, lihtsus ja majanduslikkus.
Nende puudused on aga selged, nagu transformaatori öli elektriliste omaduste kiire langus, lihtne skeem ja madal paindlikkus. Kõrgepinge lülitega tekkinud lõhkede ja sulgudega genereeritav lõhk võib halvendada transformaatori öli kvaliteeti. Praegu on 10 kV Ameerika-stiilsete alamjaotusaljade kasutamine jaotusvõrgus väga vähest ja need on klassifitseeritud kui välja jätmise või piiramise all olevad tooted.
Pärast muutmist ja uuendamist on 10 kV Ameerika-stiilsete alamjaotusaljade voltagetasemel tõstetud 35 kV-ni ja need on rakendatud uue energia tootmisüsteemides. Nende kompaktne struktuur, väike maapindala ja madal tootmishind on suurendanud nende edendamist ja kasutamist.
Viimastel aastatel on uue energia süsteemides, nagu tuule- ja päikeseenergia, kasutatavate ettevalmistatud alamjaotusaljade peamine ülesanne on edastada elektrienergia tootmise poolt madalamal voltagetasemel 35 kV kõrgepinge alamjaotusaljasse. Transformaatori kapatsus on muutunud suuremaks ja suuremaks. Kui see on disainitud "Euroopa-stiilise alamjaotusalja" vormis, on transformaator paigaldatud transformaatoritubas kinnitati, ja on raske saata genereeritud soojus välja. Vaja on lisavarustust, nagu ventilatoorid või soojusevahetajad, et lahendada seda probleemi. Seega on ilmunud kompaktne ettevalmistatud alamjaotusaljak, millel on suhteliselt kompaktne struktuur ja vedeliku kättepanekuga varustatud transformaator, mis on paigaldatud kasti väljaspool. Selle peamised omadused on: transformaator on paigaldatud väljaspool, mis lahendab transformaatori ohutuse ja soojenemise probleeme, ja tootmishind on oluliselt vähendatud. See näeb välja natuke sarnane "Ameerika-stiilise alamjaotusaljaga", kuid see on tegelikult "Euroopa-stiilise alamjaotusaljaga". Kui see esmakordselt ilmus tööstuses ja rakendati tegelikus inženieriprojektis, on see tavaliselt tuntud kui "Hiina-stiilne alamjaotusaljak" tööstuses. Kuid selle toote omadused vastavad rohkem standardi GB/T 40823 nõuetele.
3. Ettevalmistatud alamjaotusaljade arengutrendid
Ettevalmistatud alamjaotusaljade arengutrendid analüüsitakse järgmiste erinevate aspektide kaudu.
1) Kasti valmistamiseks kasutatavaid materjale ja struktuurilisi vorme mitmekesistamine
Kõige intuitiivsem ja märgatavam muutus on, et ettevalmistatud alamjaotusaljade kastide struktuurilised vormid näitavad mitmekesistumise trendi, mida saab näha kasti vormist, värivist ja materjalist. Kast peaks olema harmoonia ümbruskonnaga. Näiteks Euroopa-stiilised alamjaotusaljad on tavaliselt 1 m pinnast allapoole, ja pinnast üleolev osa ei ole kõrgem kui 1,5 m, mis ei mõjuta kaugvaateid ega tekita õnnetusi, kui lapsed tõusvad mängima. Kasutatav materjal on mittemetallne, mis on keskkonnasõbralik ja hõlpsasti kooskõlastatav ümbruskonnaga. Tavalised materjalid välise koori jaoks hõlmavad tavapärast teraseplaati, roostevaba plaati, aluminiumpõhist plaati ja värvilist terasekomposiitplaati. Aastate tagasi tuli kasutusele ka klaasviljafiberarmeeritud tsementplaadid, klaasviljafiberarmeeritud plastplaadid ja mittemetallilised materjalid. Lisaks võib olla ühel kastil mitu materjali. Näiteks tavapärase kasti väljaspool võidakse dekoreerida puitplaadid ja glaseeritud tiilide dekoraatplaadid, ja kakskeelne struktuuri vahele kasutatakse soojuseeritud materjale, nagu laienuv polystreen (EPS), klaasviljak, asbest ja aluminiumsilikaatviljak.
Roste, tule- ja veekaitse, ning veekindla, tulekindla ja roostevaba omadusega, on mittemetallilised materjalide koorid oluliselt paremad kui metallilised materjalide koorid. Mõned ettevalmistatud alamjaotusaljad kasutavad Jinbang-plaatide kui koorimaterjal, mis on keskkonnasõbralik, kerg, tugev, helikindel, soojuskindel, veekindel, tulekindel ja
