Разработка и приложение на миниатюризирана интелигентна предизработена подстанция
С ускоряването на строителството на умни градове, градската разпределителна мрежа непрекъснато се обновява и модернизира, а проекти за преместване на въздушните линии под земята също напредват стабилно. Голям брой 10 кВ въздушни линии се заменят с подземни кабели. С оглед на текущата ситуация, като ограничено пространство на някои градски пътища и недостиг на места за инсталиране на оборудване, се изискват по-високи стандарти за обема, структурата и производителността на традиционните предварително изработени трансформаторни станции.
На базата на приложението на традиционните предварително изработени трансформаторни станции, настоящата статия провежда изследвания и анализ и проектира миниатюрна, интелигентна и ландшафтна предварително изработена трансформаторна станция. Тази предварително изработена трансформаторна станция има компактна структура, стабилна производителност, силна практичност и висока надеждност на електроенергийното снабдяване. Тя може да използва интензивно централното градско пространство, да постигне хармония и единство с околната среда и може да бъде широко приложена в проекти за модернизация и обновяване на градските разпределителни мрежи.
1 Дизайн на външния вид на миниатюрната интелигентна предварително изработена трансформаторна станция
С оглед на изискванията като географско положение, степен на използване на пространството и околната среда, миниатюрната интелигентна предварително изработена трансформаторна станция използва дълга и тясна конфигурация. Нейният обем е само две трети от този на оригиналната предварително изработена трансформаторна станция. Кожухът (включително горната част, вратите, дъното и металните компоненти вътре) и неговите придружаващи части са направени от неръждаема стомана 304, докато вътрешността използва тънки желязна плоча с химически осаждане на цинк (SGCC), а около стените са добавени термоизолационни и противопожарни материали. Външната повърхност е боядисана в тъмен зелен цвят, което е както приятно за гледане, така и екологично.
Кожухът има достатъчна механична сила и сейсмична устойчивост, за да гарантира, че не се поврежда или деформира по време на транспортиране, инсталация и вдигане. Горната част на кожуха има "рибна кост" структура с наклон от 5°. Това е двоен слой, който има ефекта на изолация от слънчевата радиация. Екипиран е с анти-обратно потоково покривче и вентилационен канал, а горната част на кожуха е демонтируема. Вратите на кожуха са с двоен слой противокражебен болтов събор и се отварят настрани. Дъното на кожуха е с химически осаждан цинк и е безшовно свързано с тялото на кожуха. Има люк в дъното, а около люка са инсталирани уплътнителни ленти. На двете страни са предоставени устройствата за печеливши кабели, които имат добри уплътнителни качества и пълни мерки за защита срещу влага.
Всички сварени части и съединения на външните компоненти на миниатюрната интелигентна предварително изработена трансформаторна станция са добре уплътнени и имат характеристики като водонепроницаемост, пыленепроницаемост, коррозионна устойчивост и защита срещу ултравиолетови лъчи. Тя е както красиво, така и екологично решение. Без необходимост от поддръжка, нейният нормален срок на полезност може да достигне до 40 години.
2 Структура и функционална компоновка на миниатюрната интелигентна предварително изработена трансформаторна станция
2.1 Проектна компоновка
Структурата на миниатюрната интелигентна предварително изработена трансформаторна станция е проста. Вътрешността на кожуха е разделена на шест основни функционални помещения: трансформаторна, високо-напрегнато помещение, ниско-напрегнато помещение, автоматизирано помещение, комуникационно помещение и помещение за събиране на енергия. Тези функционални помещения са напълно отделени едно от друго и са разположени във форма на "око".
Тази трансформаторна станция може да има врати от всички четири страни, удовлетворявайки изискванията за поддръжка на отваряне на врати от три страни. Защитните врати на високо-напрегнатото и ниско-напрегнатото помещения са оборудвани с механични интерлокове, за да се гарантира, че вратата на високо-напрегнатото помещение може да бъде отворена само когато вратата на ниско-напрегнатото помещение е отворена. Всяко функционално помещение използва независим метод на естествено вентилиране, за да удовлетвори изискванията на всички електрически устройства за температура и влажност. При нужда, могат да бъдат добавени нагреватели, осушители и друго оборудване, за да се гарантира нейната безопасна и надеждна работа на открито.
Основните компоненти на тази трансформаторна станция включват: масло-изпълнени трансформатори, 10 кВ кольцови главни блокове с нисковолтови пластмасови корпусни въздушен ключ (на нисковолтната страна), запечатени с SF6 газ, стандартизиран бърз интерфейс за резервно захранване (на нисковолтната магистрала), както и терминални единици на станцията, общоизмервателни счетачи, концентратори, интелигентни конфигурационни терминали, оптически комуникационни терминали и т.н.
2.2 Проект на функционалните помещения
(1) Трансформаторна. Трансформаторната включва трансформатори, радиатори, магистрални връзки и мрежи за безопасност, и т.н. Трансформаторът използва първокласен енергийно ефективен герметизиран силиконов лист или аморфен сплавен масло-изпълнен трансформатор за разпределение. Високонапрегнатата страна е оборудвана с предварително изработени плъзгаеми кабелни глави, а нисковолтните бушони са оборудвани с изолационни защитни колани. Капацитетът може да бъде избран като 500 кВ·А или 630 кВ·А.
(2) Високо-напрегнато помещение. Високо-напрегнатото помещение е съставено от 10 кВ кольцови главни блокове, които са разделени на входящи и изходящи щифтерни кабинети, и двете са независимо затворени. Кольцовият главен блок е със структура на пълно изолирано и обикновено кутийно, използващ SF6 газ за изгасване на дъга и изолация. Газовата кутия е оборудвана с устройство за показване на налягането на газа с постоянно отворен алармен вспомогателен възел. Газовата кутия и тялото на кабинета са направени съответно от неръждаема стомана 304 и висококачествен алюминиево-цинков материал, а повърхността на тялото на кабинета използва електростатичен епоксиден боядисващ процес.
Щифтерният кабинет е разделен на вторична камера, камера за зареждане и кабинетна камера от горе надолу. Вторичната камера е разположена в горната част на щифтерния кабинет. Панелът на камерата е оборудван с ключове за включване/изключване, индикаторни лампи за включване/изключване, переключачи за дистанционно/местно управление, както и индикатори за грешка и живо. Обикновено елементът за зареждане на щифтерния кабинет избира комбинирано електрическо устройство от зареждащ ключ и ограничител на тока. Сред тях, зареждащият ключ може да прекъсне определените токове на зареждане и преходни токове, когато се появи грешка на нисковолтната страна на трансформатора; ограничителят на тока може да прекъсне различни фазно-фазни, фазно-земни късо-замквания и токове на препълнение.
Зареждащият ключ може да постигне включване, изключване и заземяване чрез електрически и ръчни операции, и операциите са простички и удобни. Елементът за зареждане и елементът за заземяване имат надеждна функция на "пет-предпази". Кабинетната камера на щифтерния кабинет използва главно високонапрегнатата кабелна канавка за входящи и изходящи линии от под земята. Позициите на входящите и изходящите кабелни терминали са удобни за инсталация, и е инсталиран отворен тип високонапрегнат преобразувател на ток.
(3) Ниско-напрегнато помещение. Ниско-напрегнатото помещение е основно съставено от нисковолтови ключови устройства, камери за резервно захранване и люкове, и т.н. Цветът на тялото на нисковолтовия кабинет е същият като на високонапрегнатия кабинет, използва RAL7035. На панела на нисковолтовия кабинет е инсталиран цифров многофункционален счетач, който може да показва напрежението и тока и поддържа RS-485 комуникация. Изходящите линии на нисковолтовата страна използват 4-контурни нулеви летящи дъги пластмасови корпусни въздухни ключове. Нисковолтната страна е оборудвана с нейтрална линия и заземена линия, които са разположени в дъното на нисковолтовия кабинет.
Нисковолтната магистрала на трансформатора е внесена в нисковолтовите ключови устройства от камерата за резервно захранване, проектът е разработен да бъде демонтируем. След преобразуване на връзката, тя става нисковолтна изходяща линия към кабела в дъното на нисковолтовия кабинет. Броят на изходящите контури може да бъде гъвкаво проектиран според изискванията. Камерата за резервно захранване трябва да се придружи с инструкции за управление, а люкът е удобен за ръчна поддръжка.
(4) Автоматизирано помещение. Предварително изработената трансформаторна станция е оборудвана с независимо автоматизирано помещение, в което терминалът за автоматизация на разпределението (DTU) наблюдава и контролира условията на работа на входящите и изходящите линии на 10 кВ, постигайки функции като дистанционно измерване, дистанционно сигнализиране, дистанционно управление и дистанционно регулиране. DTU предпочита да използва обществено захранване. Когато няма условия за обществено захранване, то използва потенциален трансформатор за захранване и използва допълнителна акумулативна батерия като резервно захранване.Има вграден модул за управление на захранването, който може да удовлетвори изхода на AC220V и DC24V и предоставя източник на AC220V за електрическото операционно устройство на кольцовия главен блок.
DTU поддържа множество комуникационни методи и протоколи, и има 2 последователни интерфейса RS-485 и 2 мрежови интерфейса (RJ45), които са съвместими с протоколи като IEC101, IEC104 и CDT; DTU е инсталиран като цяло в стенен кабинет, използва авиационен разъем, който е удобен за местна демонтаж, инсталация и поддръжка, и може да удовлетвори изискванията за пространствена компоновка на един комплект терминали и резервно захранване.
(5) Коммуникационно помещение. Предварително изработената трансформаторна станция е оборудвана с независимо коммуникационно помещение, в което вътрешно са конфигурирани оптичен распределителен кабинет, индустриален Ethernet свитч и оптичен сетев узел, и са резервирани слотове за връзки и входящи и изходящи отвори за коммуникационни оптични кабели, пигтейли и електрически кабели. Тази стая може да прехвърля данните за наблюдение във вътрешността на предварително изработената трансформаторна станция към интелигентната платформа за наблюдение, за да наблюдава нейното състояние на работа и данни в реално време.
(6) Помещение за събиране на енергия. Помещението за събиране на енергия е разположено над коммуникационното помещение. То е оборудвано с инсталационни позиции за интелигентни терминали на разпределителните трансформатори, концентратори и общоизмервателни счетачи на района на трансформатора, както и с инсталационно пространство за терминални блокове и комбинирани кабинети за тестове, и са резервирани слотове за връзки и входящи и изходящи отвори за пробни сигнали и комуникационни кабели.
Тази стая е отговорна за измерване на различни оперативни параметри на предварително изработената трансформаторна станция и е комуникационен хаб за данни за електроенергия. От една страна, тя събира и съхранява данни за електроенергия, изведени във формат на последователна комуникация от цифрови счетачи на електроенергия. От друга страна, тя прехвърля събраните данни за електроенергия към главния компютър на системата за автоматизация на фактурирането на електроенергия през горен канал.
2.3 Проект на заземяващото устройство
Заземяващият електрод на миниатюрната интелигентна предварително изработена трансформаторна станция използва галванизирана желязна тръба. Заземяващата магистрала на основата от двутавов материал е оборудвана с 2 медни заземяващи терминала, свързани с заземяващия електрод, с електрическа контактна площ от 160 мм² и явни знаци. Нисковолтната нейтрална линия на трансформатора е директно свързана с заземяващото тяло. Сред тях, трансформаторната, високо-напрегнатата и ниско-напрегнатата стая са свързани помежду си чрез заземяващи терминали.
Вторичните сигурни заземяващи жici на електрическите устройства са добавени с прозрачни защитни обвивки, а медните жici имат площ от 4 мм²; всички врати, метални части и метални рамки са непрекъснато и надеждно свързани с земята. Външната заземяваща мрежа на основата е внесена в дъното на предварително изработената трансформаторна станция от вътрешната страна на основата и е свързана с заземяващите терминали в станцията, използвайки метод на пряко зариване. Заземяващото съпротивление на предварително изработената трансформаторна станция не е по-голямо от 1 Ω.
3 Технически изисквания за миниатюрната интелигентна предварително изработена трансформаторна станция
3.1 Електрически принцип
Миниатюрната интелигентна предварително изработена трансформаторна станция е подходяща за разпределителната мрежа на 10/0.4 кВ трифазна система с переменен ток. Тя интегрира високонапрегнати ключови устройства, разпределителни трансформатори и нисковолтови разпределителни устройства според конкретна схема за връзки. Високонапрегнатата страна използва връзка на единична магистрала, с две входящи и една изходяща линии. На страната на трансформатора е установена защита със спусъци. След преобразуване от разпределителния трансформатор, нисковолтната магистрала може да бъде проектирана с 4 нисковолтни изходящи линии според нуждите, и няма нисковолтен главен ключ.
3.2 Применими места
Тази миниатюрна интелигентна предварително изработена трансформаторна станция е широко приложима във външни места като модернизация на градската разпределителна мрежа, жилищни райони, заводи и предприятия, коммерчески офисни сгради, бизнес центрове, обществени зелени зони, области на културна защита и паркове.
3.3 Околни условия за използване
Височина: не над 1,000 м.
Околна температура: най-ниската е -25 °C, най-високата е 45 °C; най-високата средна годишна температура не надвишава 20 °C, а най-високата средна месечна температура не надвишава 35 °C.
Относителна влажност: при 20 °C, най-високата средна месечна влажност не надвишава 90%, а най-високата средна дневна влажност не надвишава 95%.
Устойчивост към сейсмични въздействия: хоризонталното ускорение на земята не надвишава 0.2 g (g представлява ускорението на гравитацията), а вертикалното ускорение на земята е 0.1 g.
Интензитет на слънчевата радиация: при скорост на вятъра 0.5 м·с⁻¹, интензитетът на слънчевата радиация не надвишава 0.1 W·cm⁻².
Максимална дебелина на леден покрив: 10 мм.
Ниво на замърсяване: не над III ниво
Наклон на земята: не над 3°.
Место на инсталация: външно, без опасности от взрив, пожар, химическа корозия или тежки вибрации.
Ако не съответства на гореспоменатите нормални околни условия за използване, трябва да се проведе преговор между потребител и производител за решаване на проблема.
4 Приемане на прототипа на миниатюрната интелигентна предварително изработена трансформаторна станция
Миниатюрната интелигентна предварително изработена трансформаторна станция беше прототипирана от компанията Jiangsu Qihou Intelligent Electrical Equipment Co., Ltd. Контролно-изпитателен център за високонапрегнати преносни и разпределителни устройства на машинната промишленост провежда изпитания на основните компоненти според съответните национални и отраслови стандарти, и резултатите от изпитанията бяха удовлетворителни. Компанията State Grid Shanghai Electric Power Company проведе комплексно приемане на размерите, външния вид и производителността на този прототип, и резултатите от приемането бяха удовлетворителни.
5 Заключение
Миниатюрната интелигентна предварително изработена трансформаторна станция, разработена в тази статия, интегрира предимствата на съществуващите предварително изработени трансформаторни станции в държавата и в чужбина. Тя има предимства като проста структура, малък размер, безопасност и надеждност, красота и екологичност, изключение от проверка и поддръжка, и ниски изисквания за поддръжка. Тя има важна промоционална и приложна стойност в строителството и модернизацията на градските разпределителни мрежи.
