Analyse Classificatio et Tenditiae Developmentis Substationum Praefabricatarum Altae/Tenuis Tensionis

1. Introductio

Praefabricatae substationes alta/parva tensio, vulgo "praefabricatae substationes" appellatae, sunt etiam nominatae "prefab substationes" vel "box substationes". In Sina, alias vocabula sicut "combinatae substationes", "combinati transformatores", "fabrice compositae compactae substationes", "box-type alta tensio receptacula electricitatis", et "praefabricatae compactae substationes" adhibebantur. Novembri MCMLXV, Commissio Internationalis Electrotechnica (IEC) formaliter nomen "alta/parva tensio praefabricatae substationes" in standard IEC 1330 dedit. Standard hodiernus GB/T 17467—2020 Alta/Parva Tensio Praefabricatae Substationes item nomen "alta/parva tensio praefabricatae substationes" adoptat, quod breviter "praefabricatae substationes" in sequenti textu nominabitur.

Characteristica principalia praefabricatarum substationum sunt haec:

• Design et fabricatio producti intra fabricam absolvuntur.

• Per typicas probas, ut in standard GB/T 17467 praescriptas, confirmatae sunt.

• Per fabriles probas validatae sunt.

Compositio eius constat ex tribus unitatibus functionalibus, scilicet camera transformatoris, camera alta tensio commutatorum, et camera parva tensio commutatorum. Componentia clavalia (in standard, transformatores, alta tensio commutatoria, parva tensio commutatoria, etc. ut componentia clavalia definita sunt) per typicas et fabriles probas qualificata esse demonstrata sunt. Haec inter se ut opus est iuncta et in unum compartimentum vel box collecta formant praefabricatum productum substationis. Schema typicum per typicas probas secundum requirementa GB/T 17467 confirmatur, deinde postquam fabriles probas superavit, traditur usui pro installatione et usu. Hoc repraesentat formam structurae basicam praefabricatae substationis typicae.

In applicationibus practicis, automata dispositiva, communicationis unitates, systemata video surveillance, systemata controlis potestatis, systemata incendii praeservationis, etc. in praefabricatas substationes integrantur, facta ita componentia vel supplementa importantia ad satisfaciendum functionali requiremento praefabricatarum substationum sub diversis conditionibus operativis.

Principales commoditates praefabricatarum substationum includunt altam integrationem, parvam aream occupationis, brevem periodum constructionis, flexibilem locorum electionem, fortis adaptabilitatem environmental, convenientem installationem et usum, securam et fiduciam operationem, parvam investitionem, et celerem fructum.

Recentibus annis, praefabricatae substationes rapidum progressum et extensivam applicationem in novarum energiarum generationis et accumulationis campis, sicut venti et photovoltaicae generationis, videre possunt, quibus transmissio vel exchange electricitatis fieri potest.

Applicationes praefabricatarum substationum: In distributione retis, praefabricatae substationes transmittunt electricitatem per reductio tensionis ad satisfaciendum requirementis finalis usus; in systemate generationis, transmittunt electricitatem ab parte generationis ad rete per augmentum tensionis et connectionem ad rete.

Capacitas et gradus tensionis transformatoris praefabricatarum substationum indicia sunt importantia ad mensurandum magnitudinem et configurationem substationis. Generaliter, pro praefabricatis substationibus cum capacitate transformatoris circa 10,000 kV·A et gradu tensionis 40.5 kV et infra, transformator et commutatoria vel alia instrumenta in unum collecta sunt, vel separatis modulis ad locum transportata et deinde in unum collecta.

Cum capacitas transformatoris ultra 31,500 kV·A excedit, adiutoria commutatoria et alia auxiliaria instrumenta intra box praefabricatae substationis installantur, dum principales transformatores extra collocantur. Duos aut plures principales transformatores habent, qui tandem connectuntur ad formandam completam substationem, qua transmissio vel exchange electricitatis fieri potest.Hoc articulus praefabricatas substationes secundum directionem industriae developmentis vel characteristica principalia producti classificat, et eorum tendentias developmentis intra substationis campum analysat.

2. Methodi Conventionalis Classificandi Praefabricatas Substationes

In applicationibus practicis, praefabricatae substationes multum variare possunt in gradibus capacitatis et characteristicis structuralibus transformatoris, gradu tensionis, componentibus clavialibus, materia et forma structurae box, scenariis applicationis, et scopis principalibus. Propter differentias in campis applicationis, standardes industriales et methodi verificationis producti quoque differunt. Sequenter praefabricatae substationes ex diversis dimensionibus vel secundum characteristica principalia classificantur.

1) Classificatio per Gradum Tensionis Altae Partis

Praefabricatae substationes secundum gradum tensionis altae partis classificantur in: alta tensio praefabricatae substationes, media tensio praefabricatae substationes, et parva tensio praefabricatae substationes. Gradus tensionis altae partis altae tensio praefabricatarum substationum est 110 kV et supra, mediae tensio praefabricatarum substationum est 3.6 ad 40.5 kV, et parvae tensio praefabricatarum substationum est 1.14 kV et infra.

Altae tensio praefabricatae substationes generaliter proxima centro oneris electrici installantur. Saepius adhibent modum constructionis substationis qui combinet fabricationem modularem cum constructione in situ. Characteristicum est altus gradus tensionis altae partis transformatoris, magna capacitas unitatis, et relativus numerus multus instrumentorum primarii et secundarii.

Mediae tensio praefabricatae substationes saepius in systematibus generationis, terminis distributionis retis, vel in scenariis temporarii suppeditationis electricitatis adhibentur. Configuratio schematis earum est comparativus simplex, capacitas transformatoris est parva, et processus fabricationis est simplicior.Parvae tensio praefabricatae substationes generaliter instrumenta controlis secundarii, auxiliaria, vel parva tensio commutatoria intra installant ad satisfaciendum specificis requirementis functionalibus.

2) Classificatio per Usus vel Ambiens Installationis

Secundum usum vel ambien installationis, praefabricatae substationes in praefabricatas substationes internas et externas classificantur. Praefabricatae substationes communiter dictae generaliter referuntur ad species externas. Praeterea, in aliquibus fabris, aedificiis, vel iuxta instrumenta electrica interna cum parvo onere potentiae, praefabricatae substationes internae praebentur. Ambiens usus vel gradus protectionis earum est melior quam praefabricatarum substationum externarum, et productum ipsum minoribus requirementis ad protectionem ambientalem et securitatem habet.

3) Classificatio per Modum Installationis Producti

Secundum modum installationis producti, praefabricatae substationes in praefabricatas substationes fixas et mobiles classificantur. Generaliter, praefabricatae substationes fixe in fundamento installantur, et locus installationis durante usu manet immutatus.

In quibusdam applicationibus, sicut in minis, campis petroliferis, locis constructionis, et scenariis temporarii suppeditationis electricitatis pro maintenance, cum progressus constructionis procedit, locus praefabricatae substationis saepius mutari debet. Duo genera praefabricatarum substationum mobilium sunt: praefabricatae substationes rotatae et praefabricatae substationes skid-mounted. Quando locus suppeditationis electricitatis praefabricatae substationis mutari debet, trahitur et transportatur per trailer vel semitrailer.

4) Classificatio per Materia Box Fabricationis

Secundum diversas materias in fabricatione box praefabricatarum substationum usitatas, praefabricatae substationes possunt classificari in lamina ferrea, non-metallica, lamina ferrea inox, lamina alluminium, lamina colorata ferrea, lamina Jinbang, lamina zinc-coated, container, etc. Characteristicum principale est quod materiae vel formae structurae box praefabricatarum substationum variant, quae diversos usus vel requirementus usus possunt satisfacere.

5) Classificatio per Aspectum Box vel Gradum Adaptationis ad Ambiens

Secundum specialia requirementa praefabricatarum substationum ad ambien usus circumstantiale, praefabricatae substationes ulterius dividuntur in species ordinarias, landscapicae (exempli gratia, superficies box imitantur stilus antiquae architecturae Sinicae, Europaeae, artificiosae figurationis, vel affiguntur picturae landscapicae), etc. Exempli gratia, praefabricata substationes in parco usitata figura pavilionis vel aedium congruentium ambien parci decoratur, et superficies eius decoratur picturis landscapicis vel diversis tonis colorum.

6) Classificatio per Diversos Modos Installationis

Secundum gradum combinationis inter praefabricatam substationem et fundamentum, praefabricatae substationes in praefabricatas substationes supra terram, semi-septas, et totaliter septas dividuntur.Praefabricata substationes supra terram totam praefabricatam substationem super fundamentum installat. In praefabricata substationes semi-septa, camera alta tensio commutatoria et camera parva tensio commutatoria inter tres camere functionales supra fundamentum sita sunt, dum camera transformatoris infra sita et in fundamentum mergitur.

Volume totale producti est comparativus parvus. Praefabricata substationes totaliter septa significat totum productum in fundamentum mergitur, sola foramina inspectionis vel ventilationis supra fundamentum apparent. Hoc genus producti maxime aptum est pro centro urbis vel area core densim habitata, reducens impactum visualem producti in ambien usus et augens securitatem et fiduciam operationis producti.

7) Classificatio per Diversos Modos Dispositionis Camerarum Functionalis

Secundum diversas dispositiones vel combinationes trium camerarum fundamentalium (camera alta tensio, camera parva tensio, et camera transformatoris) praefabricatarum substationum, praefabricatae substationes ulterius dividuntur in praefabricatas substationes "oculi" -shaped, "character-pin" -shaped, "H" -shaped, "dumbbell" -shaped, "field" -shaped, etc.

In praefabricata substationes "oculi" -shaped, camera transformatoris in medio disponitur, dum camera alta tensio et camera parva tensio ex utraque parte disponuntur. Dispositio tota similis est "Chinese characters" in characteribus Sinicis. In praefabricata substationes in forma "needle", tres camerae functionales simul disponuntur, similis forma characteris "".

In praefabricata substationes "H" -shaped, camera alta tensio et camera parva tensio in separatibus box faciuntur, et partes viventes transformatoris liquid-immersi totaliter clauduntur et inter duos box ponuntur. Praeterea, utriusque lateris transformatoris adhibetur tela protectiva ad simplicem protectionem et isolationem, quae condicionem dissipationis caloris durante operatione transformatoris meliorat. In praefabricata substationes in forma "dumbbell", actualiter est unum set alta tensio switchgear, duo sets transformatorum et parva tensio switchgear.

Camera alta tensio in medio box sita est, dum camera transformatoris et camera parva tensio respectivo ex utraque parte camerae transformatoris sitae sunt. Dispositio tota uniuscuiusque camerae functionalis est in forma "dumbbell". In praefabricata substationes "field" -shaped, camera parva tensio in duas independentes divisiones dividitur (camera parva tensio switchgear et camera automationis). Cum camera alta tensio et camera transformatoris, dispositio tota formam characteris "Word" habet.

8) Classificatio per Appellationes Consuetudinarias

Secundum characteristica principalia et appellationes consuetudinarias producti, praefabricatae substationes in praefabricatas substationes Europeas, Americanas, et Sinicas dividuntur.

Unitates claviales (alta tensio switchgear, parva tensio switchgear, transformatores) praefabricatarum substationum sunt omnes producta standard quae post typicas probas finalizata sunt. Initio, haec principaliter ab Europaeis nationibus sicut Germania introducta erant, vulgo "praefabricatae substationes Europeae" cognitae. Characteristica principalia earum includunt interconnectionem et combinationem componentium clavialium, designa schemata flexibilia et mutabilia, et expansionem capacitis transformatoris comparativus convenientem. Nunc, haec lata in distributione retis et systematibus generationis adhibentur.

Secundum standard JB/T 10217, praefabricata substationes Americana est praefabricata substationes in qua alta tensio switchgear in oleum transformatoris tank installatur et oleum transformatoris ut insulator et medium arc-extinguens adhibetur, dum parva tensio switchgear in box parva tensio installatur. Exempli gratia, 10 kV oeconomicus praefabricata substationes representata ab American Cooper Company vulgo "praefabricatae substationes Americae" cognita est.

Characteristica principale praefabricatarum substationum Americae est quod alta tensio load switch, nucleus transformatoris, spira, etc. in idem oleum tank immerguntur, et oleum transformatoris coniunctim ut insulator, medium arc-extinguens, et medium refrigerationis adhibetur. Adhibetur duplex protecito fusibili, et fusibilia sensibilitatem currentis et temperaturem duplex habent, quae sensibilitatem et fiduciam protectionis transformatoris magno modo meliorant. Principales commoditates praefabricatarum substationum Americae sunt magnitudo parva, structura compacta, simplicitas, et oeconomicitas.

Tamen, defectus eorum quoque manifesti sunt, sicut rapidus declivis insulantis olei transformatoris, schema simplex, et flexibilitas parva. Arcus generatus per interruptio et clausura alta tensio switchgear deterioramentum qualitatis olei transformatoris causabit. Nunc, 10 kV praefabricatae substationes Americae raro in distributione retis adhibentur et classificatae sunt ut producta quae phasendo sunt eliminanda vel restricta.

Post modificationem et upgradem, 10 kV praefabricatae substationes Americae gradum tensionis ad 35 kV elevaverunt et in novis systematibus generationis energiarum adhibentur. Propter structuram compactam, magnitudinem parvam, et costum parvum fabricationis, haec magno modo promovuntur et adhibentur.

Recentibus annis, praefabricatae substationes in novis systematibus energiarum sicut venti et photovoltaicae generationis principale officium habent transmittendi electricitatem ab parte generationis cum gradu tensionis parvo ad 35 kV alta tensio substationem. Capacitas transformatoris maior et maior fit. Si in forma "praefabricatae substationes Europeae" designatur, transformator in camera transformatoris clausa installatur, et difficile est calorem generatum ad extraneum dissipare.

Instrumenta addita sicut ventilatores vel heat exchangers requiruntur ad hoc negotium solvendum. Itaque, praefabricata substationes cum structura comparativus compacta et transformator liquid-immersus extra box installatus emergunt. Characteristica principalia earum sunt: transformator extra collocatur, quod problema securitatis protectionis et dissipationis caloris transformatoris solvit, et costus fabricationis magno modo diminuitur. Similis est "praefabricatae substationes Americae" in aspectu, sed essentialiter adhuc "praefabricatae substationes Europeae" pertinet. Quando primum in industria apparuit, nomen "compacta praefabricata substationes" accepit. Postquam primum in Sina successu inventa et adhibita in projectis realibus fuit, communiter "praefabricatae substationes Sinicae" in industria cognita est. Tamen, characteristica producti magis ad requirementa standardis GB/T 40823 congruunt.

3. Tenditiae Developmentis Praefabricatarum Substationum

Tenditiae developmentis praefabricatarum substationum ex sequentibus diversis aspectibus analysantur.

1) Diversificatio Materiarum et Formarum Structurae Box Fabricationis

Mutatio intuitiva et notabilis maxima est quod formae structurae box praefabricatarum substationum tendentiam diversificationis ostendunt, quae ex forma, colore, et materia box observari possunt. Box debet harmonia cum ambien circumspecta esse. Exempli gratia, praefabricatae substationes Europeae generaliter 1 m sub terra merguntur, et pars supra terram non altior 1.5 m est, quae neque longinquam prospectum affectat neque vulnera accidentalia si pueri ascendunt ad ludendum. Materiae usitatae non-metallicae sunt, quae ambiens et facile coordinantur cum ambien circumspecta.

Materiae communes pro exterior shell includunt lamina ferrea ordinaria, lamina ferrea inox, lamina alluminium, et lamina colorata ferrea. Annis ante, laminae cementi armati fibra vitrea, laminae plasticae armatae fibra vitrea, et materiae non-metallicae etiam in usum venerunt. Praeterea, in eodem box possunt esse varias materiae. Exempli gratia, exterior ordinary box possunt decori fieri cum tabulis ligneam et tabulis glazatae tegulae, et materiae insulationis caloris sicut expandable polystyrene (EPS), fibra vitrea, asbestus, et lana silicatos aluminosa in interlayer structurae duplicis usantur.

In resistencia ad corrosionem, ignem, et arcus fault, shells materiae non-metallicae significantius superioribus sunt quam shells materiae metallicae. Quaedam praefabricatae substationes laminae Jinbang ut materia shell adhibent, quae characterizantur ut ambiens, levis, fortis, sonorus-isolans, calor-isolans, aqua-resistens, ignis-resistens, et corrosio-resistens.

2) Fortis Promotio et Applicatio SF6 Gas-insulated Switchgear

Pro praefabricatis substationibus cum gradu tensionis 40.5 kV et infra, pars alta generaliter circuit breakers vel load switches insulatos per aerem vel SF6 gas, et quaedam producta load switches cum oleo transformatoris ut insulator adhibent.

In 12 kV praefabricatis substationibus, cum capacitas transformatoris generaliter infra 1,250 kV·A sit, combined electrical appliances (load switch + fuse) vel load switches magis magisque adhibentur. Quando circuit breaker ad protectio transformatoris adhibetur, tempus ad sectionem lineae fautae paululum longius est, quod non convenit ad protectionem instrumentorum clavialium (sicut transformator). Tamen, fuse in combined electrical appliance potest currentem fautum intra 20 ms sectare.

Load switch units pro gradu tensionis 12 kV includunt gas-generating load switch cabinets, vacuum circuit breaker switch cabinets, vacuum load switch cabinets, et SF6 gas-insulated switchgear. Nunc, SF6 gas-insulated switchgear est maxime adhibita in praefabricatis substationibus, et habet plus distinctos advantage in altitudine, fiducia, securitate, magnitudine, et specialibus ambients applicandi.

3) Melioratio Performance Transformatoris et Ventilationis et Dissipationis Caloris

In 12 kV praefabricatis substationibus, transformatores comuniter usitati includunt liquid-immersed transformers et dry-type transformers, et insulativa performance et no-load et on-load loss values amplius optimizatae sunt. In aedificiis altis, a transformatore ad switchgear, dry-type transformers quae non flammabiles materialia continet et non facile contaminari a oleo transformatoris requiritur.

Principium ventilationis et dissipationis caloris transformatoris est: principale naturalis ventilation, auxiliata per forced air cooling. Methodus communis forced air cooling est fans in summitate camerae transformatoris vel in panelibus box parietis ad ventilandum exterius box, agitando circulationem caloris in camera. Interdum, fans etiam sub transformatoris ad supplendum aerem frigidum interius ponuntur, resultans in effectu dissipationis caloris comparativus bono.

4) Arcus Interni Fauti in Praefabricatis Substationibus

Arcus interni fauti in praefabricatis substationibus occurrere possunt, et measures quae adhiberi possunt in duas categorias dividuntur: proactive measures et reactive measures. Proactive measures principale ad limitandum durationem arcus fauti tendunt, dum reactive measures in limitando effectibus causatis ab arcu fauti concentrantur. Licet impossibile sit ad totaliter prevenire occurrence arcus interni, tamen possunt preveniri. Per limitationem effectuum nocivorum causatorum a duratione arcus, impactus arcus fauti in personas vel instrumenta minimizari possunt.

Licet test interni arcus fauti non includatur in mandatory test items, tamen consideratur ut "mandatory type test item when applicable". Propter directam minacam ad securitatem personarum et normalis operationis instrumentorum, haec valde attenti manufactureribus et usuis attinuit. Itaque, test item arc-burning gradualiter et fortiter in type tests et quality spot checks praefabricatarum substationum promovitur.

5) Considerabilis Development in Intelligentia

Intelligentia est characteristica clavis smart grids et etiam development direction praefabricatarum substationum. Praefabricatae substationes cum alto gradu automationis generaliter intelligentia praefabricatae substationes in industria vocantur. Working characteristics et responsabilitates intelligentia praefabricatarum substationum requirunt eas ut habeant bonam interactivitatem.

Postquam collectionem et analysis informationis realizaverint, intelligentia praefabricatae substationes non solum informationem internam communicare possunt, sed etiam bonam interactivitatem cum systematibus automationis complexioribus et advanced in power grid habere possunt. Interactivitas intelligentia praefabricatarum substationum ad certum gradum securitatem et stabilitatem operationis power grid garantit.

6) Development et Characteristica Principalia "Praefabricatae Cabins"

Cum praefabricatae substationes ad centrum oneris power grid applicentur, capacitas transformatoris generaliter magna est. Supporting alta tensio et parva tensio instrumenta, secondary automation instrumenta, SVG (Static Var Generator) instrumenta, etc. omnia in box installantur; principales transformatores extra collocantur. Habent characteristica praefabricandi unitates functionales et aedificandi substationes per modulorum assembly, et altum requirementum ad formam structurae box, systema incendii, securitatem personarum, et monitoring instrumenta. In industria "praefabricatae cabins" vocantur. In facto, est praefabricata substationes magnae, modulariter combinatae, et in situ installatae.

7) Emergentia et Scenarii Applicationis "Integrated Inverter"

In praefabricatis substationibus applicatis in systematibus photovoltaicae generationis et accumulationis, traditionale parva tensio switchgear substituitur inverter pro conversione electricitatis, formans praefabricata substationes compositas ex inverter, transformator