Udvikling og anvendelse af en miniaturiseret intelligent forhåndsmonteret understation

Med den accelererede opbygning af smarte byer bliver byens distributionsnetværk konstant opgraderet og fornyet, og projektet med at lægge overgrundsledninger under jorden fremskrides også stødig. En stor mængde 10 kV overgrundsledninger erstattes af underjordiske ledninger. Med hensyn til den aktuelle situation som begrænset plads på nogle byveje og mangel på installationssteder for udstyr, stiller man højere krav til volumen, struktur og ydeevne af traditionelle forfabrikerede transformerstationer.

Baseret på anvendelsen af traditionelle forfabrikerede transformerstationer, foretager denne artikel forskning og analyse og designer en miniaturiseret, intelligent og landskabspædagogisk forfabrikeret transformerstation. Denne forfabrikerede transformerstation har en kompakt struktur, stabil ydeevne, stærk praktisk anvendelse og høj leverandørreliabilitet. Den kan intensivt udnytte det centrale byrum, opnå harmoni og enhed med omgivelserne, og kan findes bred anvendelse i opgraderings- og fornyelsesprojekter af byens distributionsnetværk.

1 Udseende Design af Miniaturiseret Intelligent Forfabrikeret Transformerstation

Med hensyn til krav som geografisk placering, pladsudnyttelse og miljøbegrænsninger, anvender den miniaturiserede intelligente forfabrikerede transformerstation en lang og smal layout. Dens volumen er kun to tredjedele af den originale forfabrikerede transformerstations. Kassen (herunder top, døre, bund og interne metaldele) og dens tilbehør er lavet af 304 rustfrit stål, mens indersiden bruger SGCC varmebehandlet galvaniseret tynd stålplade, og der er lagt til isolerende og brandhæmmende materialer ved siderne. Ydersiden er malemørk grøn, hvilket både er æstetisk og miljøvenligt.

Kassen har tilstrækkelig mekanisk styrke og seismisk ydeevne for at sikre, at den ikke let skades eller deformeres under transport, installation og hejsning. Toppen af kassen anvender en "hvidlaks" struktur med en hældning på 5°. Det er en dobbeltlaget struktur, der har effekten af at adskille sollysstråling. Den er udstyret med et anti-bagløbs tagoverhang og en ventilationskanal, og toppen af kassen kan fjernes. Dørene til kassen er af en dobbeltlaget antityverboltstruktur og åbner udad. Bund af kassen er varmebehandlet galvaniseret og sammentrækket forbundet med kassens krop. Der er en mandehul i bunden, og tætningsstriber er installeret rundt om mandehullet. Brandresistente kabeltætningsenheder er placeret på begge sider, med god tæthed og fuld fugtbeskyttelse.

Alle svarelser og lejringer af eksterne komponenter på den miniaturiserede intelligente forfabrikerede transformerstation er godt tæt, og den har egenskaber som vandtæthed, støvtæthed, korrosionsbestandighed og beskyttelse mod ultraviolet stråling. Den er både smuk og miljøvenlig. Uden behov for vedligeholdelse kan dens normale levetid nå op til 40 år.

2 Struktur og Layout Funktioner af Miniaturiseret Intelligent Forfabrikeret Transformerstation
2.1 Struktur Layout Design

Strukturen af den miniaturiserede intelligente forfabrikerede transformerstation er simpel. Indersiden af kassen er inddelt i seks hovedfunktionelle rum: transformatorrum, højspændingsrum, lavspændingsrum, automatiseringsrum, kommunikationsrum og energiforbrugsindsamlingsrum. Disse funktionelle rum er helt adskilt fra hinanden og arrangeret i en "øjen" form.

Denne transformerstation kan have døre på alle fire sider, der opfylder vedligeholdelseskravet om at kunne åbne døre på tre sider. Beskyttelsesdøre til højspændingsrummet og lavspændingsrummet er udstyret med mekaniske lås for at sikre, at højspændingsrumdøren kun kan åbnes, når lavspændingsrumdøren er åben. Hvert funktionelt rum anvender en uafhængig naturlig ventilationsmetode for at opfylde kravene for alle elektriske udstyr angående temperatur og fugt. Når det er nødvendigt, kan der tilføjes varmespisser, fuktighedsfjernere og andet udstyr for at sikre dets sikkert og pålideligt drift udenfor.

De hovedkomponenter af denne transformerstation inkluderer: olieindkapslede transformatorer, 10 kV ringhovedenhed lavspændings plastikskal luftbrydere (på lavspændingssiden) tæt ved SF6-gas, standardiserede hurtigtilslutningsgrænseflader til nødgenværelsesstrømforsyning (på lavspændingsbusbar-siden), samt stationsterminalenheder, almindelige målere, koncentratorer, intelligente konfigurationsenheder, fiberoptiske kommunikationsterminaler osv.

2.2 Design af Funktionelle Rum

(1) Transformatorrum. Transformatorrummet inkluderer transformatorer, radiatører, busbar-forbindelser og sikkerhedsvægnetc. Transformatorerne anvender en første-klasses energieffektivhed fuldt lukket siliciumstål eller amorf legemasse olieindkapslede fordeltransformatorer. Højspændingssiden er udstyret med forfabrikerede plugable kabelhoveder, og lavspændingsbusholderne er udstyret med isolerende beskyttelsessleeves. Kapaciteten kan vælges som 500 kV·A eller 630 kV·A.

(2) Højspændingsrum. Højspændingsrummet består af 10 kV ringhovedenheder, der er inddelt i indgangs- og udgangsenheder, og de to er uafhængigt lukket. Ringhovedenheden er af en fuldt isoleret og fælles boksstruktur, der anvender SF6-gas til buedempning og isolation. Gaskassen er udstyret med en gasspændingsvisningsenhed med en normalt åben alarm-hjælpekontakt. Gaskassen og kassens krop er lavet af 304 rustfrit stål og kvalitetfuld aluminiumbelagt zinkpladehenholdsvis, og kassens overflade anvender en statisk epoxy sprayproces.

Enheden er inddelt i sekundær rum, belastningskontaktrum og kablerum fra top til bund. Sekundærkammeret er placeret øverst i enheden. Panellen af kammeret er udstyret med tænd/sluk kontakter, tænd/sluk-indikatorer, fjern/nær overførselsswitcher, samt fejl- og levende indikatorer osv. Belastningskontaktenhet af enheden vælger generelt en kombineret elektrisk apparat af en belastningskontakt og en strømbegrænsende sikring. Af dem kan belastningskontakten slukke den specificerede belastningsstrøm og overførselsstrøm, når der opstår en fejl på lavspændingssiden af transformator; strømbegrænsende sikring kan skære forskellige fasen-fase, jordforbindelse kortslutningsstrøm og overlaststrøm.

Belastningskontakten kan realisere tænd, sluk og jordforbindelse gennem elektrisk og manuelt operation, og operationen er enkel og bekvem. Belastningskontaktenhet og jordforbindelse kontaktenhed har en pålidelig "fem-forhindringer" låsfunktion. Kablerummet af enheden bruger hovedsageligt højspændingskabelkanal til ind- og udførsel fra under jorden. Positioner af ind- og udførsel kabelterminals er bekvemme for installation, og en åben højspændingsstrømtransformator er installeret.

(3) Lavspændingsrum. Lavspændingsrummet består hovedsageligt af lavspændings switchgear, nødgenværelsesstrømforsyningskamre og mandehuller etc. Farven af lavspændingskassen er den samme som højspændingskassen, der anvender RAL7035. Et plugin digital multifunktionsmåler er installeret på panellen af lavspændingskassen, som kan vise spænding og strøm og understøtter RS-485 kommunikation. Lavspændingsudførsler anvender 4-circuit zero-fly-arc plastikskal luftbrydere. Lavspændingssiden er udstyret med en neutral linje og en jordlinje, begge er placeret nederst i lavspændingskassen.

Lavspændingsbusbar'en af transformatoren er indført i lavspændings switchgear fra nødgenværelsesstrømforsyningkammer, designet til at være løselige. Efter kabelføring omdannelse, bliver det en lavspændingsudførsel til udførselkablet nederst i lavspændingskassen. Antallet af udførsel circuit kan fleksibelt designes efter krav. Nødgenværelsesstrømforsyningkammeret skal følges med driftsinstruktioner, og mandehullet er bekvemt for manuel vedligeholdelse.

(4) Automatiseringsrum. Forfabrikeret transformerstation er udstyret med et selvstændigt automatiseringsrum, hvor distributionsautomatiseringsterminal (DTU) overvåger og kontrollerer driftsforhold for 10 kV ind- og udførsel circuit, der opnår funktioner som fjernmåling, fjernsignaler, fjernkontrol og fjernjustering. DTU anvender prioriteret netstrøm til strømforsyning. Når der ikke er betingelser for netstrøm, anvender den en potentiometer til strømforsyning og anvender en tilhørende lagerbatteri som backup-strømforsyning.

Den har en indbygget strømstyring module, der kan opfylde output af AC220V og DC24V og giver en AC220V alternativ strømkilde til elektrisk driftsorganisme for ringhovedenhed.DTU understøtter flere kommunikationsmetoder og kommunikationsprotokoller, og har 2 RS-485 serielle grænseflader og 2 netværksgrænseflader (RJ45), der er kompatible med protokoller som IEC101, IEC104 og CDT; DTU er monteret som helhed i en vægmonteret kasse, der anvender en flyvebranch plug, som er bekvem for stedlige demontering, installation og vedligeholdelse, og kan opfylde rumlayout kravene for en sæt terminaler og backup-strømforsyning.

(5) Kommunikationsrum. Forfabrikeret transformerstation er udstyret med et selvstændigt kommunikationsrum, der internt er konfigureret med et optisk distribution frame, en industriel Ethernet-switch og en optisk netværksenhed, og reserverer kabelførings slot og ind- og udførsel huller for kommunikationskabler, pigtails og strømkabler. Dette rum kan sende overvågningsdata inde i forfabrikeret transformerstation til intelligent overvågningsplatform, sådan at den kan overvåge dens driftsstatus og data i realtid.

(6) Energiforbrugsindsamlingsrum. Energiforbrugsindsamlingsrummet er placeret over kommunikationsrummet. Det er udstyret med installationspositioner for intelligente fordeltransformator terminaler, koncentratorer og almindelige målere i transformatorområdet, samt installationsrum for terminalblokke og kombinerede kabelføring testboxe, og reserverer kabelførings slot og ind- og udførsel huller for prøvesignal og kommunikationskabler.

Dette rum er ansvarlig for at måle forskellige driftsparametre for forfabrikeret transformerstation og er kommunikationshub for elektricitetsdata. På den ene side, samler det og gemmer elektricitetsdata, der udgives i form af serie kommunikation af digitale elektricitetsmålere. På den anden side, sender det de samlede elektricitetsdata til hovedcomputeren i hovedstationen for elektricitetsregning automatiserings system gennem upstream kanal.

2.3 Design af Jordelement

Jordelektroden af den miniaturiserede intelligente forfabrikerede transformerstation anvender en galvaniseret jernrør. Jordbaren af channel steel base er udstyret med 2 kobber jordterminaler forbundet til jordelektroden, med en elektrisk kontakt tværsnit på 160 mm² og klare tegn. Lavspændingsneutral linjen af transformatoren er direkte forbundet til jordkroppen. Heraf, transformatorrummet, højspændingsrummet og lavspændingsrummet er forbundet med hinanden ved hjælp af jordterminaler.

Sekundære sikkerhedsjordtråde til elektriske udstyr er tilføjet med transparent beskyttelsesrør, og kobbertråde har et tværsnit på 4 mm²; alle kassedøre, metaldele og metalrammer er kontinuerligt og pålideligt forbundet til jorden. Den eksterne jordnetværk af fundamentet er introduceret i bunden af forfabrikeret transformerstation fra indersiden af fundamentet og forbundet til jordterminaler i stationen, ved hjælp af en direkte begravelsesmetode. Jordmodstanden af forfabrikeret transformerstation er ikke større end 1 Ω.

3 Tekniske Krav til Miniaturiseret Intelligent Forfabrikeret Transformerstation
3.1 Elektrisk Princip

Den miniaturiserede intelligente forfabrikerede transformerstation er egnet til distributionsnetværk af et 10/0.4 kV tre-fasede AC-system. Den integrerer højspændings switchgear, fordeltransformatorer og lavspændings fordelingsanlæg ifølge en specifik kabelføring skema. Højspændingssiden anvender en enkelt busbar kabelføring, med to indgangsledninger og en udgangsledning. En sikring beskyttelse er sat på transformator siden. Efter at være blevet transformerede af fordeltransformator, kan lavspændings busbar designes med 4 lavspændings udførsel ledninger ifølge behov, og ingen lavspændings hovedswitch er sat.

3.2 Anvendelsessteder

Denne miniaturiserede intelligente forfabrikerede transformerstation er bredt anvendelig til steder udenfor som byens distributionsnetværk fornyelse, boligområder, fabrikker og virksomheder, kommercielle kontorbygninger, handelsdistrikter, offentlige grønne områder, kulturbevarelsesområder og parker.

3.3 Miljøbetingelser for Anvendelse

• Højde: ikke over 1,000 m.

•  Omgivelses temperatur: den laveste er -25 °C, den højeste er 45 °C; den højeste årlige gennemsnits temperatur overstiger ikke 20 °C, og den højeste månedlige gennemsnits temperatur overstiger ikke 35 °C.

• Relativ fugtighed: ved 20 °C, den højeste månedlige gennemsnit overstiger ikke 90%, og den højeste daglige gennemsnit overstiger ikke 95%.

• Jordskælv: den horizontale acceleration på jorden overstiger ikke 0.2 g (g repræsenterer tyngdekraften), og den vertikale acceleration på jorden er 0.1 g.

• Solintensitet: når vindhastigheden er 0.5 m·s⁻¹, overskrider solstrålingsintensiteten ikke 0.1 W·cm⁻².

• Maksimal isbelægning: 10 mm.

•  Forurening niveau: ikke over niveau III

• Jordhældning: ikke større end 3°.

• Installationssted: udenfor, uden eksplosionsfarer, brand, kemisk korrosion eller alvorlige vibrationer.

Hvis det ikke overholder ovenstående normale miljøbetingelser for anvendelse, skal det forhandles og løses mellem brugeren og producenten.

4 Prototype Acceptance af Miniaturiseret Intelligent Forfabrikeret Transformerstation

Den miniaturiserede intelligente forfabrikerede transformerstation blev prototypet af Jiangsu Qihou Intelligent Electrical Equipment Co., Ltd. Kvalitetskontrollcenteret for højspændings transmissions- og distributionsudstyr i maskinværksindustrien foretog tests på de hovedkomponenter ifølge relevante nationale standarder og branchestandarder, og testresultaterne var godkendte. State Grid Shanghai Electric Power Company foretog en omfattende accept af størrelse, udseende og ydeevne af denne prototype, og acceptresultaterne var godkendte.

5 Konklusion

Den miniaturiserede intelligente forfabrikerede transformerstation, der er udviklet i denne artikel, integrerer fordelene ved eksisterende forfabrikerede transformerstationer hjemme og udlandet. Den har fordele som en simpel struktur, en lille fodaftryk, sikkerhed og pålidelighed, smukhed og miljøvenlighed, undtagelse fra inspektion og vedligeholdelse, og lave vedligeholdelseskrav. Den har vigtig promovering og anvendelsesværdi i opbygningen og fornyelsen af byens distributionsnetværk.