Analiza klasyfikacji i trendów rozwojowych wysokonapięciowych/niskonapięciowych prefabrykowanych stacji transformatorowych

1. Wstęp

Wysoko- i niskonapiętowe prefabrykowane stacje transformatorowe, powszechnie znane jako "prefabrykowane stacje transformatorowe", skracane są do "stacji prefabrykowanych" lub "stacji kontenerowych". W Chinach były wcześniej nazywane na różne sposoby, takie jak "połączone stacje transformatorowe", "połączone transformatory", "fabrycznie montowane kompaktowe stacje transformatorowe", "kontenerowe jednostki odbioru wysokiego napięcia" i "prefabrykowane kompaktowe stacje transformatorowe". W listopadzie 1995 roku Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna (IEC) oficjalnie nazwała je "wysoko- i niskonapiętowe prefabrykowane stacje transformatorowe" w standardzie IEC 1330. Obecny standard GB/T 17467—2020 Wysoko- i niskonapiętowe prefabrykowane stacje transformatorowe również przyjmuje termin "wysoko- i niskonapiętowe prefabrykowane stacje transformatorowe", który będzie dalej nazywany "stacjami prefabrykowanymi" dla uproszczenia.

Główne cechy prefabrykowanych stacji transformatorowych są następujące:

• Projektowanie i produkcja produktu są zakończone w fabryce.

• Zweryfikowane przez badania typowe zgodnie ze standardem GB/T 17467.

• Zweryfikowane poprzez badania fabryczne.

Ich podstawowa struktura składa się z trzech funkcjonalnych jednostek, mianowicie pomieszczenia transformatorowego, pomieszczenia przełączników wysokiego napięcia i pomieszczenia przełączników niskiego napięcia. Kluczowe komponenty zamontowane wewnątrz (w standardzie transformatory, przełączniki wysokiego napięcia, przełączniki niskiego napięcia itp. są zdefiniowane jako kluczowe komponenty) zostały zweryfikowane jako kwalifikujące się zarówno przez badania typowe, jak i fabryczne. Te komponenty są połączone między sobą zgodnie z wymaganiami i zamontowane w wspólnym obudowie lub kontenerze, tworząc produkt prefabrykowanej stacji transformatorowej. Typowy schemat jest zweryfikowany przez badania typowe zgodnie z wymaganiami GB/T 17467, a następnie dostarczony użytkownikom do instalacji i użytkowania po przejściu badania fabrycznego. To reprezentuje podstawową formę strukturalną typowej prefabrykowanej stacji transformatorowej.

W praktycznych zastosowaniach, urządzenia automatyzacji, jednostki komunikacyjne, systemy monitoringu wideo, systemy zasilania sterownika, systemy przeciwpożarowe itp. są integrowane w prefabrykowane stacje transformatorowe, stając się ważnymi komponentami lub uzupełnieniami, aby spełnić funkcjonalne wymagania prefabrykowanych stacji transformatorowych w różnych warunkach pracy.

Główne zalety prefabrykowanych stacji transformatorowych obejmują wysoką integrację, małą powierzchnię zabudowy, krótki okres budowy, elastyczny wybór lokalizacji, silną adaptację do środowiska, łatwą instalację i użytkowanie, bezpieczne i niezawodne działanie, niskie inwestycje i szybkie efekty.

W ostatnich latach prefabrykowane stacje transformatorowe doświadczyły szybkiego rozwoju i szerokiego zastosowania w nowych polach generowania energii, takich jak wiatrowe i fotowoltaiczne, umożliwiając transmisję lub wymianę energii elektrycznej.

Scenariusze zastosowania prefabrykowanych stacji transformatorowych: W sieci dystrybucji, prefabrykowane stacje transformatorowe realizują dystrybucję energii elektrycznej poprzez obniżenie napięcia, aby spełnić wymagania końcowych użytkowników; w systemie generowania energii, realizują transmisję energii elektrycznej od strony generowania do sieci poprzez podwyższenie napięcia i połączenie z siecią.

Nominalna moc i poziom napięcia transformatora zamontowanego w prefabrykowanych stacjach transformatorowych są ważnymi wskaźnikami do pomiaru skali i konfiguracji stacji. Zazwyczaj, dla prefabrykowanych stacji transformatorowych z nominalną mocą transformatora około 10 000 kV·A i poziomem napięcia 40,5 kV i poniżej, transformator i przełączniki lub inne urządzenia są montowane w całości, lub transportowane do miejsca w osobnych modułach, a następnie montowane w całość.

Gdy moc transformatora przekracza 31 500 kV·A, wspierające przełączniki i inne pomocnicze urządzenia są montowane w kontenerze prefabrykowanej stacji transformatorowej, podczas gdy główne transformatory są montowane na zewnątrz. Istnieją dwa lub więcej głównych transformatorów, które są ostatecznie połączone, tworząc kompletną stację, umożliwiając tym samym transmisję lub wymianę energii elektrycznej.Ten artykuł klasyfikuje prefabrykowane stacje transformatorowe pod względem kierunku rozwoju branży lub głównych cech produktu, oraz analizuje ich trendy rozwojowe w obszarze stacji transformatorowych.

2. Zwyczajowe metody klasyfikacji prefabrykowanych stacji transformatorowych

W praktycznych zastosowaniach, prefabrykowane stacje transformatorowe różnią się znacznie pod względem nominalnej mocy i charakterystyki konstrukcyjnej transformatora, poziomu napięcia, kluczowych komponentów, materiału i formy konstrukcyjnej kontenera, scenariuszy zastosowania i głównych celów. Ponadto, ze względu na różnice w obszarach zastosowania, normy branżowe i metody weryfikacji produktów również się różnią. Poniżej przedstawiono klasyfikację prefabrykowanych stacji transformatorowych z różnych perspektyw lub na podstawie ich głównych cech.

1) Klasyfikacja według nominalnego poziomu napięcia na stronie wysokiego napięcia

Prefabrykowane stacje transformatorowe są klasyfikowane według nominalnego poziomu napięcia na stronie wysokiego napięcia na: wysoko- i niskonapiętowe prefabrykowane stacje transformatorowe. Nominalny poziom napięcia na stronie wysokiego napięcia wysoko- i niskonapiętowych prefabrykowanych stacji transformatorowych wynosi 110 kV i wyżej, natomiast średnio- i niskonapiętowych prefabrykowanych stacji transformatorowych to od 3,6 do 40,5 kV, a niskonapiętowych prefabrykowanych stacji transformatorowych to 1,14 kV i poniżej.

Wysoko- i niskonapiętowe prefabrykowane stacje transformatorowe są zazwyczaj instalowane w pobliżu centrum obciążenia elektrycznego. Często stosują one model budowy stacji, który łączy modułowe wytwarzanie z budową na miejscu. Charakteryzują się wysokim poziomem napięcia na stronie wysokiego napięcia transformatora, dużą pojedynczą mocą i stosunkowo dużą liczbą podstawowych i dodatkowych urządzeń wspierających.

Średnio- i niskonapiętowe prefabrykowane stacje transformatorowe są zazwyczaj używane w systemach generowania energii, na końcach sieci dystrybucji lub w przypadkach tymczasowego zasilania. Ich konfiguracja schematu jest stosunkowo prosta, moc transformatora jest stosunkowo mała, a proces produkcji jest stosunkowo prosty.Niskonapiętowe prefabrykowane stacje transformatorowe zazwyczaj montują wewnątrz urządzenia sterujące, pomocnicze lub przełączniki niskiego napięcia, aby spełnić określone wymagania funkcjonalne.

2) Klasyfikacja według zastosowania lub środowiska instalacji

Są klasyfikowane na prefabrykowane stacje transformatorowe wewnętrzne i zewnętrzne, w zależności od zastosowania lub środowiska instalacji. Powszechnie wymieniane prefabrykowane stacje transformatorowe zazwyczaj odnoszą się do typu zewnętrznego. Ponadto, w niektórych zakładach, budynkach lub obok wewnętrznego sprzętu elektrycznego z relatywnie małym obciążeniem, wspierające prefabrykowane stacje transformatorowe są prefabrykowanymi stacjami transformatorowymi wewnętrznymi. Ich środowisko użytkowania lub poziom ochrony jest lepszy niż w przypadku prefabrykowanych stacji transformatorowych zewnętrznych, a sam produkt ma nieco niższe wymagania dotyczące ochrony środowiska i bezpieczeństwa.

3) Klasyfikacja według metody instalacji produktu

Są klasyfikowane na prefabrykowane stacje transformatorowe stałe i mobilne, w zależności od metody instalacji produktu. Zazwyczaj prefabrykowane stacje transformatorowe są stałe, montowane na fundamentach, a ich pozycja instalacyjna pozostaje niezmieniona podczas użytkowania.

W niektórych scenariuszach zastosowania, takich jak kopalnie, pola naftowe, budowy i tymczasowe zasilanie podczas napraw, w miarę postępów prac, często trzeba zmieniać lokalizację prefabrykowanej stacji transformatorowej. Istnieją dwa rodzaje mobilnych prefabrykowanych stacji transformatorowych: prefabrykowane stacje transformatorowe na kółkach i prefabrykowane stacje transformatorowe na lawecie. Gdy trzeba przenieść pozycję zasilania prefabrykowanej stacji transformatorowej, można ją holować i transportować za pomocą przyczepy lub półprzyczepy.

4) Klasyfikacja według materiału używanego do produkcji kontenera

W zależności od różnych materiałów używanych do produkcji kontenera prefabrykowanych stacji transformatorowych, można je podzielić na typ stalowy, nietkliwy, typ z nierdzewnej blachy, typ z aluminium, typ z kolorowej blachy kompozytowej, typ z płyt Jinbang, typ z blachy pokrytej magnezem, cynkiem i aluminium, typ kontenerowy itp. Główną cechą jest to, że materiały lub formy konstrukcyjne kontenerów prefabrykowanych stacji transformatorowych różnią się, co może spełnić różne potrzeby użytkowników lub wymagania użytkowania.

5) Klasyfikacja według wyglądu kontenera lub stopnia dopasowania do środowiska

W zależności od specjalnych wymagań prefabrykowanych stacji transformatorowych do otoczenia użytkowania, można je dalej podzielić na zwykły typ, typ krajobrazowy (na przykład, powierzchnia kontenera ma style imitujące starożytną architekturę chińską, europejską, artystyczną formę lub naklejone obrazy krajobrazowe), itp. Na przykład, prefabrykowana stacja transformatorowa używana w parku ma kształt pawilonu lub budynku pasującego do środowiska parku, a jej powierzchnia jest zdobiona obrazami krajobrazowymi lub różnymi tonami kolorów.

6) Klasyfikacja według różnych metod instalacji

W zależności od stopnia połączenia prefabrykowanej stacji transformatorowej z fundamentem, można ją podzielić na prefabrykowane stacje transformatorowe nadziemne, pół-zanurzone i całkowicie zanurzone. Prefabrykowana stacja transformatorowa nadziemna montuje cały prefabrykowany zestaw na górze fundamentu. W prefabrykowanej stacji transformatorowej pół-zanurzonej, pomieszczenie przełączników wysokiego napięcia i pomieszczenie przełączników niskiego napięcia wśród trzech podstawowych funkcjonalnych pomieszczeń są położone nad fundamentem, podczas gdy pomieszczenie transformatora jest położone poniżej i zanurzone w fundament.

Całkowita objętość produktu jest stosunkowo mała. Prefabrykowana stacja transformatorowa całkowicie zanurzona oznacza, że cały produkt zanurza się w fundament, z tylko otworami inspekcji lub wentylacyjnymi wystającymi ponad fundament. Ten typ produktu jest szczególnie odpowiedni dla centrum miasta lub gęsto zaludnionych obszarów centralnych, zmniejszając wizualny wpływ produktu na środowisko użytkowania i zwiększając bezpieczeństwo i niezawodność działania produktu.

7) Klasyfikacja według różnych metod ustawiania funkcjonalnych pomieszczeń

W zależności od różnych ustawień lub kombinacji trzech podstawowych funkcjonalnych pomieszczeń (pomieszczenie wysokiego napięcia, pomieszczenie niskiego napięcia i pomieszczenie transformatora) prefabrykowanych stacji transformatorowych, można je dalej podzielić na prefabrykowane stacje transformatorowe w kształcie "oka", "szpilki", "H", "hantla", "pole", itp.

W prefabrykowanej stacji transformatorowej w kształcie "oka", pomieszczenie transformatora jest ustawione w środku, podczas gdy pomieszczenie wysokiego napięcia i pomieszczenie niskiego napięcia są ustawione po obu stronach. Jego ogólna układ jest podobny do chińskiego znaku "oko". W prefabrykowanej stacji transformatorowej w kształcie "szpilki", trzy funkcjonalne pomieszczenia są ustawione razem, podobne do kształtu chińskiego znaku "szpilka".