Анализа на класификацијата и трендовите во развојот на високонапонски/низконапонски претходно изработени трансформаторни станции

1. Вовед

Високонапонски/низконапонски претворачи во претходно производен облик, познати и како "претворачи во претходно производен облик", се скратени како "предизградени претворачи" или "котарни претворачи". Во Кина, тие до недавна беа наречени со различни имиња како "комбинирани претворачи", "комбинирани трансформатори", "фабрички собрани компактни претворачи", "котарни високонапонски системи за примање на енергија" и "предизградени компактни претворачи". Во ноември 1995 година, Меѓународната електротехничка комисија (IEC) официјално ги нарекла "високонапонски/низконапонски претворачи во претходно производен облик" во стандардот IEC 1330. Тренутниот стандарт GB/T 17467—2020 Високонапонски/Низконапонски Претворачи во Претходно Производен Облик исто така го прифаќа терминот "високонапонски/низконапонски претворачи во претходно производен облик", кој ќе се користи како скратено име "предизградени претворачи" во продолжение.

Основните карактеристики на предизградени претворачи се следниве:

• Дизајнот и производството на продуктот се завршуваат во фабрика.

• Потврдени со типични испити како што се определени во стандардот GB/T 17467.

• Потврдени преку фабрични испити.

Нејзината основна композиција се состои од три функционални единици, а именно собата за трансформатор, собата за високонапонски клоџеви и собата за низконапонски клоџеви. Клучните компоненти собирања во нив (во стандардот, трансформаторите, високонапонските клоџеви, низконапонските клоџеви итн. се дефинирани како клучни компоненти) биле потврдени како квалификувани преку типични и фабрични испити. Овие компоненти се поврзуваат меѓусебно според потребата и собираат во заедничко хашче или котар за да формираат продукт од предизграден претворач. Типичната шема е потврдена преку типични испити според барањата на GB/T 17467, и потоа се доставува на корисниците за инсталирање и употреба по поминање на фабричните испити. Ова претставува основната структурна форма на типичен предизграден претворач.

Во практичката примената, автоматски уреди, комуникациски единици, видео надзорни системи, системи за контрола на напонот, системи за заштита од пожар итн. се интегрирани во предизградени претворачи, станувајќи важни компоненти или дополнувања за да задоволат функционалните барања на предизградени претворачи под различни работни услови.

Основните предности на предизградени претворачи вклучуваат висока интеграција, мал земјиште, краток период на изградба, флексибилна локација, силна адаптивност на околината, удобна инсталација и употреба, сигурно и надежно функционирање, ниска инвестиција и брзо резултати.

Во наскоро, предизградени претворачи го свидетељствуваат брз развој и широка примената во полињата на нова енергетика како што се ветроен и фотоелектричен произвед на енергија, овозможувајќи трансфер или размена на електрична енергија.

Применети сценарија на предизградени претворачи: Во дистрибутивната мрежа, предизградени претворачи овозможуваат дистрибуција на електрична енергија преку намалување на напонот за да задоволат барањата на крајните корисници; во системот за производство на енергија, тие овозможуваат трансфер на електрична енергија од страна на производството до мрежата преку зголемување на напонот и поврзување со мрежата.

Номиналната капацитета и ниво на напонот на трансформаторот во предизградени претворачи се важни индикатори за мерење на големината и конфигурацијата на претворачот. Обично, за предизградени претворачи со номинална капацитета на трансформаторот околу 10,000 kV·A и ниво на напон до 40.5 kV, трансформаторот и клоџевите или други опреми се собираат во целост, или се превозат до местото во посебни модули и потоа се собираат во целост.

Кога капацитетата на трансформаторот надминува 31,500 kV·A, поддршката на клоџевите и другата помошна опрема се инсталираат во котарот на предизградениот претворач, додека главните трансформатори се инсталираат надвор. Постојат две или повеќе главни трансформатори, кои на крај се поврзуваат за да формираат целостен претворач, овозможувајќи трансфер или размена на електрична енергија.Оваа статија класифицира предизградени претворачи според правеците на развојот на индустријата или основните карактеристики на продуктот, и ги анализира нивните тенденции на развој во полето на претворачите.

2. Конвенционални методи за класификација на предизградени претворачи

Во практичката примената, предизградени претворачи варираат значително во однос на номиналната капацитета и структурните карактеристики на трансформаторот, номиналното ниво на напон, клучните компоненти, материјалот и структурната форма на котарот, применети сценарија и основните цели. Дополнително, поради разликите во полетата на примената, индустријалните стандарди и методите за проверка на продуктот исто така се разликуваат. Следниве класифицираат предизградени претворачи од различни аспекти или според нивните основни карактеристики.

1) Класификација според номиналното ниво на напон на високонапонската страна

Предизградените претворачи се класифицираат според номиналното ниво на напон на високонапонската страна во: високонапонски предизградени претворачи, средненапонски предизградени претворачи и низконапонски предизградени претворачи. Номиналното ниво на напон на високонапонската страна на високонапонски предизградени претворачи е 110 kV и повеќе, на средненапонски предизградени претворачи е од 3.6 до 40.5 kV, а на низконапонски предизградени претворачи е 1.14 kV и подолу.

Високонапонските предизградени претворачи обично се инсталираат близу до центарот на електричната нагузба. Често се применува модел на изградба на претворач кој комбинира модуларно производство со изградба на местото. Имаат високо ниво на напон на високонапонската страна на трансформаторот, голема јединична капацитета и релативно голем број на првична и вторична поддршка на опрема.

Средненапонските предизградени претворачи обично се користат во системи за производство на енергија, на терминалите на дистрибутивната мрежа или во временски сценарија за пристап до енергија. Нивната шема на конфигурација е релативно едноставна, капацитетата на трансформаторот е релативно мала, а процесот на производство е релативно едноставен.Низконапонските предизградени претворачи обично инсталираат вторична контролна опрема, помошна опрема или низконапонски клоџеви во себе за да задоволат специфични функционални барања.

2) Класификација според начинот на употреба или околина на инсталација

Тие се класифицираат во предизградени претворачи за внатрешна употреба и предизградени претворачи за надворешна употреба според начинот на употреба или околина на инсталација. Обично поменуваните предизградени претворачи се однесуваат на надворешни типови. Дополнително, во некои фабрики, згради, или до внатрешна електрична опрема со релативно мала енергетска нагузба, поддршката на предизградени претворачи се внатрешни предизградени претворачи. Нивната околина на употреба или ниво на заштита е релативно подобро од надворешните предизградени претворачи, и самите продукти имаат лесни барања за заштита на околината и безбедност.

3) Класификација според начинот на инсталација на продуктот

Тие се класифицираат во фиксирани предизградени претворачи и подвижни предизградени претворачи според начинот на инсталација на продуктот. Обично, предизградените претворачи се фиксираат на фундаментот, и нивната позиција на инсталација не се менува во време на употреба.

Во некои сценарија на примената, како шахтови, нафтени полиња, стројни места, и временски сценарија за одржуване на енергија, како што проектот напредува, често се менува позицијата на предизградениот претворач. Има два типа на подвижни предизградени претворачи: со колеса предизградени претворачи и со плоча предизградени претворачи. Кога се треба да се премести позицијата на предизградениот претворач, тој може да се води и превози со користење на прикола или полуприкола.

4) Класификација според материјалот користен за производство на котар

Според различните материјали користени во производството на котарот на предизградени претворачи, тие можат да се категоризираат во стил од плоча од челик, не-метален тип, тип од неръждаваеща плоча, тип од алуминиумски сплав, тип од бојдена стилна композитна плоча, тип од Јинбанг плоча, тип од магнезиум-алуминиум-цинк покривање, контейнер тип, итн. Основната карактеристика е дека материјалите или структурните форми на котарите на предизградени претворачи варираат, што може да задоволи различните потреби на корисниците или барањата за употреба.

5) Класификација според вештачката појава на котар или степенот на согласување со околината

Според специфичните барања на предизградени претворачи за околината на употреба, тие можат да се поделат на обичен тип, пејзажен тип (на пример, површината на котарот има стили кои претставуваат древнокинеска архитектура, европска архитектура, уметнички модели или прифатени пејзажни слики), итн. На пример, предизградениот претворач користен во парк има форма на павилион или зграда која се согласува со околината на паркот, и неговата површина е декорирана со пејзажни слики или различни бојни тонови.

6) Класификација според различни начини на инсталација

Според степенот на комбинација помеѓу предизградениот претворач и фундаментот, тој може да се подели на надземен предизграден претворач, полу-заграден предизграден претворач, и потполно заграден предизграден претворач.Надземниот предизграден претворач инсталира целосниот предизграден претворач врз фундаментот. Во полу-заграден предизграден претворач, собата за високонапонски клоџеви и собата за низконапонски клоџеви од трите основни функционални соби се наоѓаат над фундаментот, додека собата за трансформаторот се наоѓа под и потонува во фундаментот.

Целосниот обем на продуктот е релативно мал. Потполно заграден предизграден претворач значи дека целосниот продукт потонува во фундаментот, со само отвори за инспекција или вентилација изложени над фундаментот. Овој тип на продукт е особено прифатлив за централните делови на градовите или за многу населени централни области, намалувајќи визуелниот влијание на продуктот во околината на употреба и подобрувајќи безбедноста и надежноста на операцијата на продуктот.

7) Класификација според различни начини на распоредување на функционалните соби

Според различните распоредувања или комбинации на трите основни функционални соби (соба за висок напон, соба за низок напон, и соба за трансформатор) на предизградени претворачи, тие можат да се поделат на "око"-образни предизградени претворачи, "буква-игла"-образни предизградени претворачи, "H"-образни предизградени претворачи, "галтер"-образни предизградени претворачи, "поле"-образни предизградени претворачи, итн.

Во "око"-образниот предизграден претворач, собата за трансформатор е распоредена во средината, додека собата за висок напон и собата за низок напон се распоредени на двете страни. Нејзината целосна распоредба е слична на "китески знаци" во китески знаци. Во предизграден претворач во облик на "игла", трите функционални соби се распоредени заедно, слично на обликот на китескиот знак "".

Во "H"-образниот предизграден претворач, собата за висок напон и собата за низок напон се направени во посебни котари, и живите делови на течност-замочената трансформатора се целосно затворени и поставени помеѓу двата котари. Дополнително, на двете страни на трансформаторот се применува мрежеста заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заедничка заед......

3. Тенденции на развој на предизградени претворачи

Тенденциите на развој на предизградени претворачи се анализираат од следниве различни аспекти.

1) Диверзификација на материјалите и структурните форми за производство на котари

Највидливата и уштеувања промена е дека структурните форми на котарите на предизградени претворачи покажуваат тенденција на диверзификација, што може да се види од формата, бојата и материјалот на котарите. Котарот треба да биде во хармонија со околината. На пример, европските претворачи обично потонуваат 1 м под земјата, а надземниот дел не е поголем од 1.5 м, што не влијае ни на далекосечен вид, ниту причинува случайни повреди ако децата се играат. Користените материјали се не-метални, кои се еколошки прифатливи и лесно се согласуваат со околината.

Заеднички материјали за спољна оболјука вклучуваат обичне плоче од челик, неръждавејки плоче, алуминиумски сплави и бојдени композитни плоче. Пре неколку години, плоче од стаклони влакна подигнати цементни плоче, плоче од стаклони влакна подигнати пластмасни плоче и не-метални материјали исто така дојдоа во употреба. Дополнително, може да има неколку материјали на истиот котар. На пример, спољноста на обичен котар може да биде декорирана со дрвени плоче и плоче со глазирани плочки, а изолациони материјали како што се експандибилни полистирол (EPS), стакло влакна, асбест и алуминиум силикатна вата се користат во интерлацијата на двострука структура.

Во однос на корозија, огненостойност и отпорност на грешки, оболјуките од не-метални материјали значително се надворешни од оболјуките од метални материјали. Некои предизградени претворачи користат Јинбанг плоче како материјал за оболјука, кои се карактеризираат со тоа што се еколошки прифатливи, легки, силни, звукоизолаторни, термоизолаторни, водостојки, огненостојки и корозионирезистентни.

2) Силно продвижување и применување на SF6 газ-изолирани клоџеви

За предизградени претворачи со напонско ниво од 40.5 kV и подолу, високонапонската страна обично користи прекинувачи или опрема за нагузба изолирани со воздух или SF6 газ, а некои продукти користат опрема за нагузба со трансформаторска масло како изолатор.

Во 12 kV предизградени претворачи, бидејќи капацитетата на трансформаторот обично е под 1,250 kV·A, комбинирани електрични опреми (опрема за нагузба + предохранител) или опрема за нагузба се све повеќе користат. Кога прекинувач се користи за заштита на трансформаторот, временското период за прекинување на грешката е лагано подолг, што не е благоприятно за заштита на клучна опрема (како што е трансформаторот). Меѓутоа, предохранителот во комбинираната електрична опрема може да прекине грешката на струја во рамки на 20 ms.

Единиците за нагузба за напонско ниво од 12 kV вклучуваат генерирачки газови единици за нагузба, вакуумски прекинувачи, вакуумски единици за нагузба и SF6 газ-изолирани клоџеви. Тренутно, SF6 газ-изолирани клоџеви се најчесто применувани во предизградени претворачи, и имаат појавни предности во однос на височина, надежност, безбедност, големина и специфични услови на применување.

3) Подобрување на перформансите на трансформаторот и вентилацијата и отстранувањето на топлина

Во 12 kV предизградени претворачи, обично користени трансформатори вклучуваат течност-замочени трансформатори и сухи трансформатори, и нивните изолациони перформанси и загуби при празна и нагузбена работа биле подобрени. Во високи згради, од трансформаторот до клоџевите, се бараат сухи трансформатори кои не содржат гориви материјали и не се лесно замачени со трансформаторско масло.

Принципот на вентилација и отстранување на топлина за трансформаторите е: главно природна вентилација, дополнета со насилна вентилација. Чест метод на насилна вентилација е инсталирање на вентилатори на врвот на собата за трансформатор или на плочите на котарот за да издуваат воздух од котарот, мешајќи го циркулацијата на топлиот воздух во собата. Понекогаш, вентилатори се поставуваат и под трансформаторот за да доставуваат холоден воздух надвор, што дава релативно добар ефект на отстранување на топлина.

4) Внутренски грешки на дуг во предизградени претворачи

Во предизградени претворачи може да се јават внутренски грешки на дуг, и мерките што можат да се примат се поделени во две категории: активни мерки и реактивни мерки. Активните мерки главно се целеат да ограничат продолжителноста на грешката на дуг, додека реактивните мерки се фокусираат на ограничување на ефектите причинети од грешката на дуг. Иако не е можно да се препречи целосно јавувањето на внутренски дугови, може да се препречи. Ограничувајќи ги штетните ефекти причинети од продолжителноста на дуг, може да се минимизира влијанието на грешката на дуг на луѓето или опремата.

Иако испитот за грешка на дуг не е вклучен во задолжителните испитни предмети, тој се смета за "задолжителен тип на испитен предмет кога е применим". Зборавме за неговата директна заприказа на личната безбедност и нормалната работа на опремата, тој привлече големо внимание од производителите и корисниците. Затоа, испитниот предмет за горење на дуг се постепено и енергично промовира во типичните испити и проверки на квалитет на предизградени претворачи.

5) Значајен развој во интелигенцијата

Интелигенцијата е клучна карактеристика на интелигентните мрежи и исто така правец на развој за предизградени претворачи. Предизградени претворачи со високо ниво на автоматизација обично се нарекуваат интелигентни предизградени претворачи во индустријата. Работните карактеристики и одговорности на интелигентните предизградени претворачи бараат од нив да имаат добра интерактивност.

После реализирање на собирањето и анализа на информации, интелигентните предизградени претворачи не само можат да споделуваат оваа информација во себе, туку и имаат добра интеракција со повеќе комплексни и напредни системи за автоматизација во мрежата. Интерактивноста на интелигентните предизградени претворачи до некој степен гарантира безбедна и стабилна работа на мрежата.

6) Развој и основни карактеристики на "предизградени кабини"

Кога предизградени претворачи се применуваат во центарот на нагузба на мрежата, капацитетата на трансформаторот обично е голема. Поддршка на високонапонска и низконапонска опрема, вторична опрема за автоматизација, SVG (Static Var Generator) опрема итн. се инсталираат во котарот; главните трансформатори се инсталираат надвор. Тоа има карактеристики на предизградување на функционалните единици и градење на претворачи преку модуларна собирања, и има високи барања за структурната форма на котарот, системот за заштита од пожар, безбедност на личјето и мониторинг на опремата. Тоа се нарекува "предизградена кабина" во индустријата. Всушност, тоа е голема, модуларно комбинирана и инсталација на местото предизградена претворач.

7) Появата и применети сценарија на "интегриран инвертор"

Во предизградени претворачи применети во системи за фотоелектрично произвед на енергија и системи за складирање, традиционалната низконапонска опрема е заменета со инвертор за конверзија на електрична енергија, формирајќи предизграден претворач состојан од инвертор, трансформатор и високонапонска опрема. Тоа овозможува конверзија на директна струја во алтернативна струја. После што алтернативната струја е зголемена со трансформаторот, тоа се испратува до 40.5 kV претворачна станција со високонапонска опрема и потоа се испратува до мрежата преку главен трансформатор со напонско ниво од 35/110 kV или 35/220 kV, или овозможува размена или трансфер на енергија меѓу мрежата и батеријската опрема. Ова е друга форма на предизграден претворач.

4. Заклучок

Во електричната мрежа, предизградените претворачи имаат карактеристики на висока интеграција, флексибилни шеми, разнообразни методи, краток период на изградба, мал земјиште и ниска цена на производство. Тие се све повеќе користат во различни индустрии, проширувајќи се од почетната примената до крајните корисници на напонско ниво од 10 kV до центарот на енергетска нагузба на напонско ниво од 35 kV (110 kV, 220 kV).

Бидејќи имаат сите основни карактеристики на претворач, со развојот на поддршката на индустријата за компоненти како што се високонапонска опрема, низконапонска опрема, трансформатори и автоматизација, тие покажуваат све посилни тржишни животни сили. Од дистрибуцијата на електрична енергија во дистрибутивната мрежа до трансферот на електрична енергија во полињата на нова енергија, или освојувањето на размена на електрична енергија помеѓу батеријската опрема и мрежата или управувањето со качеството на електрична енергија, нивната примената е многу широка. Тоа исто така го побудило брзото развитие на поврзаните производствени индустрии и непрекинатото подобрување на техничките нивоа во поврзаните индустрии, ставајќи ги важен дел или дополнување на претворачите во индустријата за трансфер и дистрибуција на енергија.