Miniaturoidun älyisen valmisteellisen alijärjestelmän kehitys ja soveltaminen
Intelligenttien kaupunkien nopean kehityksen myötä kaupunkien sähköverkot päivitetään ja uudistetaan jatkuvasti, ja ilmajohtojen maanalaiseksi tekemisen projektien toteutus etenee vakaita askelia. Suuri määrä 10 kV:n ilmajohtoja korvataan maan alle vedettyinä kaapeleilla. Ottaen huomioon joitakin kaupunkiteitä koskevia rajoitteita, kuten rajallinen tila ja laitteiden asennuspaikkojen puute, vanhoille valmiiksi valmistetuille alijäämälaitteistoille asetetaan entistä tiukempia vaatimuksia niiden tilavuuden, rakenteen ja suorituskyvyn osalta.
Perinteisten valmiiksi valmistettujen alijäämälaitteiston soveltamisperusteella tässä artikkelissa tehdään tutkimusta ja analysointia sekä suunnitellaan miniaturisoitu, älykkästi toimiva ja maisemallinen valmiiksi valmistettu alijäämälaitteisto. Tämä alijäämälaitteisto on kompaktirakenteinen, sen suorituskyky on vakaa, käytännöllisyys vahva ja sähköntarjonnan luotettavuus korkea. Se pystyy tiheyttämään keskuksen kaupungin tilaa, saavuttamaan yhteensopivuuden ja yhtenäisyyden ympäristön kanssa ja sitä voidaan laajasti soveltaa kaupunkien sähköverkkojen päivitys- ja uudistusprojekteihin.
1 Miniaturoidun älykkään valmiiksi valmistetun alijäämälaitteiston ulkonäkö
Ottaen huomioon paikan, tilan hyödyntämisen ja ympäristörajoitukset, miniaturisoitu älykkästi toimiva valmiiksi valmistettu alijäämälaitteisto perustuu pitkään ja kapeaan asetteluun. Sen tilavuus on vain kaksi kolmasosaa alkuperäisen valmiiksi valmistetun alijäämälaitteiston tilavuudesta. Kotelossa (mukaan lukien katto, ovet, pohja ja sisäiset metalliosat) ja sen liitännissä käytetään 304-vaatijainlessiä, kun taas sisäpuolella käytetään SGCC-hedelmällä kuumavalutettua ohutta teräslevyä, ja lämpöeristäviä ja palovastaisia materiaaleja lisätään seinien ympärille. Ulkopinta maalataan tummanvihreäksi, mikä on samalla tyylikästä ja ympäristöystävällistä.
Kotelolla on riittävä mekaaninen vahvuus ja maanjäristyskestävyys, jotta se ei ole helposti vaurioitunut tai muokattu kuljetuksen, asennuksen ja noston aikana. Kotelo on varustettu "hirsimäisen" rakenteen katon, jonka kaltevuus on 5°. Se on kaksoiskerroksinen rakennelma, jolla on aurinkosäteilyä eristävä vaikutus. Sillä on takaisin virtaamisen estävä kansi ja ilmanvaihtoluukku, ja kotelo on irrotettava. Kotelojen ovet ovat kaksoiskerroksista varastonjoustostruktuuria ja ne avautuvat ulospäin. Kotelojen pohja on kuumavalutettu ja yhtenäinen kotelojen rungon kanssa. Pohjassa on henkilökulku, ja siitä on asennettu tiivistelevät nauhat. Palovastaiset kaapelitiivistyslaitteet on asennettu molemmille puolille, ja niillä on hyvä tiiviste ja täydelliset kosteuspuolustustoimet.
Kaikki hitausliitokset ja miniaturisoituun älykkään valmiiksi valmistettuun alijäämälaitteiston ulkopuoliset komponenttien liitokset on tiivisti suljettu, ja sillä on ominaisuuksia, kuten vesitiivisyys, pölynkiertäminen, korroosion vastustaminen ja ultraviolettisäteilyn suojaaminen. Se on sekä kaunis että ympäristöystävällinen. Ilman huollon tarvetta sen normaali käyttöikä voi saavuttaa 40 vuotta.
2 Miniaturoidun älykkään valmiiksi valmistetun alijäämälaitteiston rakennus ja asetteluominaisuudet
2.1 Rakennusasettelusuunnittelu
Miniaturisoitu älykkästi toimiva valmiiksi valmistettu alijäämälaitteisto on yksinkertainen. Kotelo on jaettu kuuteen pääominaisuushuoneeseen: transformatorihuone, korkeajännitehuone, matalajännitehuone, automaatiokuilu, viestintäkuilu ja energiankulutuksen keräyskuilu. Nämä toimintoalueet ovat täysin erillisiä ja ne on aseteltu "silmi" muodossa.
Tämä alijäämälaitteisto voi olla ovia kaikilla neljällä sivulla, mikä täyttää ylläpidon vaatimuksen ovia kolmella sivulla. Korkeajännitehuoneen ja matalajännitehuoneen suojaovissa on mekaanisia lukitsijoita, jotka varmistavat, että korkeajännitehuoneen ovea voidaan avata vain, kun matalajännitehuoneen ovi on auki. Jokainen toimintoalue käyttää itsenäistä luonnollista ilmanvaihtoa, joka täyttää kaikkien sähkölaitteiden lämpötila- ja kosteusvaatimukset. Tarvittaessa voivat lisätä lämmityslaitteita, kosteudenpoistoja ja muita laitteita, jotta sen turvallinen ja luotettava ulkokäyttö on mahdollista.
Tämän alijäämälaitteiston pääkomponentit ovat: öljyimmurtuva transformaattori, 10 kV:n rengasmaisesta yksiköstä (matalajännitepuolella) SF6-kaasulla tiivistetty muovikuoretty ilma-kytkin, standardoitujen hätävirtalähteen pikayhteyksiä (matalajännitebussipuolella), sekä aseman päättyyksien yksiköt, yleislaskurit, keskitin, älykkäät konfigurointiterminaalit, optiset viestintäterminaalit jne.
2.2 Toimintoalueiden suunnittelu
(1) Transformatorihuone. Transformatorihuone sisältää transformaattorit, jäähdytin, busbar-johdot ja turvaverkot jne. Transformaattori on ensiluokkainen energiatehokkuus täysin suljettu silikonteräslevy tai amorfialliittuminen öljyimmurtuva jakelustransformaattori. Korkeajännitepuolella on valmiiksi valmistettuja pistokeitä, ja matalajännitebussipuolella on sähköeristyksen suojauskalvot. Kapasiteetti voidaan valita 500 kV·A:ksi tai 630 kV·A:ksi.
(2) Korkeajännitehuone. Korkeajännitehuone koostuu 10 kV:n rengasmaisista yksiköistä, jotka on jaettu syöttö- ja ulosjohtoyksiköihin, ja kaksi on itsenäisesti suljettu. Rengasmaisessa yksikössä on täysi eristyksen ja yhteinen laatikko, joka käyttää SF6-kaasua kaasulle ja eristykselle. Kaasu laatikossa on varustettu kaasupaineen näyttölaitteella, jolla on normaalisti avoin hälytysapuverkko. Kaasulaatikko ja laatikon runko on valmistettu 304-vaatijainlessiä ja laadukasta sinkkipuuta vastaavasti, ja laatikon rungon pinta on käsitelty elektrostaattisella epoksiharjauksella.
Yksikön laatikko on jaettu toissijaiseen huoneeseen, latauskytkimen huoneeseen ja kaapelihuoneeseen ylhäältä alas. Toissijaishuone sijaitsee yksikön laatikon yläosassa. Huoneen paneeli on varustettu kytkimiä, indikaattoreita, etä/lokalikytkimiä, sekä virhe- ja live-indikaattoreita. Yksikön laatikon latauskytkimen yksikkö yleensä valitsee yhdistelmälaite, joka koostuu latauskytkimestä ja sähkörajoituskytkimestä. Latauskytkin voi katkaista määritellyn latausvirran ja siirtymävirran, kun tapahtuu virhe matalajännitepuolella transformaattoria; sähkörajoituskytkin voi katkaista kaikki vaiheenvälisten, maan yhteydessä olevien lyhytsulkujen ja ylivirtojen.
Latauskytkin voi saavuttaa avaamisen, sulkeutumisen ja maan kiinnittämisen sähköisesti ja käsin, ja toiminta on yksinkertaista ja kätevää. Latauskytkimen yksikkö ja maan kiinnityksen yksikköillä on luotettava "viisi-ehdosta" lukitsin. Yksikön laatikon kaapelihuone käyttää pääasiassa korkeajännitekaapeliteitä maan alle vedettyjen kaapelien syöttö- ja ulosjohtona. Syöttö- ja ulosjohtokaapelin päätepisteet ovat helposti asennettavissa, ja avoimen korkeajännitevirtapiirin on asennettu.
(3) Matalajännitehuone. Matalajännitehuone koostuu pääasiassa matalajännitekaapelineistä, hätävirtalähteen huoneesta ja henkilökulkusta jne. Matalajännitekaapelin väri on sama kuin korkeajännitekaapelin, käyttäen RAL7035. Paneeliin on asennettu pistokeen digitua monitoimilaskuri, joka voi näyttää jännitteen ja sähkövirran ja tukee RS-485-viestintää. Matalajänniteulosteet käyttävät 4-kappaleen nollareiden lentävien muovikuorettyjä ilma-kytkimiä. Matalajännitepuolella on asennettu neutraalijohde ja maajohde, ja ne ovat asetettu matalajännitekaapelin pohjalle.
Transformaattorin matalajännitebussi on tuotu matalajännitekaapelineistä hätävirtalähteen huoneesta, joka on suunniteltu irrotettavaksi. Johtojen muuntamisen jälkeen se muuttuu matalajänniteulosteeksi matalajännitekaapelin pohjan ulosjohtokapeleen. Ulosteiden määrä voidaan joustavasti suunnitella tarpeiden mukaan. Hätävirtalähteen huoneen tulisi sisältää käyttöohje, ja henkilökulkua on helposti ylläpidettävissä käsin.
(4) Automaatiokuilu. Valmiiksi valmistettu alijäämälaitteisto on varustettu itsenäisellä automaatiokuilulla, jossa jakeluautomaation päättyyksien yksikkö (DTU) valvoo ja ohjaa 10 kV:n syöttö- ja ulosjohtolinjojen toimintatiloja, saavuttaen etämittauksen, etäsignaalin, etäohjauksen ja etäreitityksen toimintoja. DTU käyttää ensisijaisesti verkkosähköä sähkövarmuuden tarjoamiseksi. Kun ei ole ehtoja verkkosähkötarjoamiseen, se käyttää potentiaalimuunnin sähkövarmuuden tarjoamiseksi ja käyttää sopivaa akkua varmuusvarantona.
Sillä on sisäänrakennettu sähköhallintamoduuli, joka voi täyttää AC220V:n ja DC24V:n ulostulon ja tarjoaa AC220V:n vaihtosähkölähteen rengasmaiselle yksikölle sähköisen toiminnan mekanismille.DTU tukee useita viestintätapoja ja -protokollia, ja sillä on 2 RS-485-sarjaporttia ja 2 verkkoporttia (RJ45), jotka ovat yhteensopivia protokolleilla, kuten IEC101, IEC104 ja CDT; DTU on asennettu kokonaisuudessaan seinäkäytävässä, käyttäen lentokoneen pistokeen, mikä on kätevää paikan päällä purkamiselle, asennukselle ja ylläpitämiselle, ja se voi täyttää tila-asettelun vaatimukset yhden terminaalin ja varmuusvarannon joukolle.
(5) Viestintäkuilu. Valmiiksi valmistettu alijäämälaitteisto on varustettu itsenäisellä viestintäkuilulla, jossa on sisäisesti asennettu optinen jakelupiiri, teollinen Ethernet-vaihto ja optinen verkkojakeluyksikkö, ja varattu viestintäkaapelien, pigtainien ja sähkökaapelien johtureita ja syöttö- ja ulosjohtoaukkoja. Tämä huone voi siirtää valmiiksi valmistetun alijäämälaitteiston sisäiset valvontatiedot älykkääseen valvontajärjestelmään, jotta sen toimintatila ja tiedot voidaan seurata reaaliajassa.
(6) Energiakulutuksen keräyskuilu. Energiakulutuksen keräyskuilu sijaitsee viestintäkuilun yläpuolella. Siinä on asennettu intelligenttien jakelustransformatoriterminaalien, keskitinten ja alueen yleislaskurien asennuspisteitä, sekä terminalien ja yhdistettyjen johtoverkkojen testauskuilun asennustilaa, ja varattu näyte- ja viestintäkaapelien johtureita ja syöttö- ja ulosjohtoaukkoja.
Tämä huone on vastuussa eri toimintaparametrien mittauksesta valmiiksi valmistetulta alijäämälaitteistolta ja se on sähköenergiantietojen viestintäkeskus. Toisaalta se kerää ja tallentaa digitaaliset sähköenergialaskurit, jotka tuottavat sähköenergiantiedot sarjaviestinnän muodossa. Toisaalta se siirtää kerätyt sähköenergiantiedot ylemmälle koneelle sähköenergian laskutusautomaation järjestelmän pääasemalla kanavan kautta.
2.3 Maan kiinnitysjärjestelmän suunnittelu
Miniaturisoitu älykkästi toimiva valmiiksi valmistettu alijäämälaitteiston maan kiinnitysjärjestelmän maan kiinnitysjäädessä käytetään galvanisoitua rautapussia. Kanavanrungon maan kiinnitysjohdon on asennettu 2 kuparin maan kiinnitysterminaalia, jotka yhdistetään maan kiinnitysjäätteeseen, sähkökontaktin poikkileikka-alalla 160 mm² ja selvä merkintä. Transformaattorin matalajännite neutraalijohde on yhdistetty suoraan maan kiinnitysjäätteeseen. Niistä transformatorihuone, korkeajännitehuone ja matalajännitehuone on yhdistetty toisiinsa maan kiinnitysterminaaleilla.
Sähkölaitteiden toissijaiset turvallisuusmaan kiinnityswiret on lisätty läpinäkyviä suojaesteitä, ja kupariwireden poikkileikka-ala on 4 mm²; kaikki ovet, metalliosat ja metallirunkot on jatkuvasti ja luotettavasti yhdistetty maahan. Perustan ulkopuolinen maan kiinnitysverkko on tuotu valmiiksi valmistetun alijäämälaitteiston pohjasta perustan sisäpuolta ja yhdistetty aseman maan kiinnitysterminaaleihin, käyttäen suoran hautauksen menetelmää. Valmiiksi valmistetun alijäämälaitteiston maan kiinnitystarkkuus ei ole suurempi kuin 1 Ω.
3 Tekniset vaatimukset miniaturoidulle älykkälle valmiiksi valmistetulle alijäämälaitteistolle
3.1 Sähköperiaate
Miniaturisoitu älykkästi toimiva valmiiksi valmistettu alijäämälaitteisto sopii 10/0.4 kV:n kolmifaseiseen vaihtosähköjärjestelmään. Se integroi korkeajännitekaapelite, jakelustransformatoreita ja matalajännitejakelu-laiteita tiettyyn johtosuunnitelmaan. Korkeajännitepuolella käytetään yksiarvoista bussijohdot, kahdella syöttölinjalla ja yhdellä ulosjohtolinjalla. Transformaattorin puolella on asennettu sähkörajoituskytkin. Jakelustransformaattorin muuntamisen jälkeen matalajännitebussi voidaan suunnitella 4 matalajänniteulosteella tarpeiden mukaan, ja matalajänniten pääkytkimeä ei ole asennettu.
3.2 Soveltuvat paikat
Tämä miniaturisoitu älykkästi toimiva valmiiksi valmistettu alijäämälaitteisto on laajasti sovellettavissa ulkopaikoissa, kuten kaupunkien sähköverkkojen uudistuksessa, asuinalueilla, tehtaissa ja yrityksissä, kauppakeskuksissa, kaupunginosissa, julkisilla viheralueilla, kulttuurisuoja-alueilla ja puistoissa.
3.3 Käyttöympäristön edellytykset
Korkeus: enintään 1,000 m.
Ympäristön lämpötila: alhaisin on -25 °C, korkein on 45 °C; korkein vuotuinen keskilämpötila ei ylitä 20 °C, ja korkein kuukauden keskilämpötila ei ylitä 35 °C.
Suhteellinen kosteus: 20 °C:ssä, korkein kuukauden keskiarvo ei ylitä 90%, ja korkein päivän keskiarvo ei ylitä 95%.
Maanjäristyskestävyys: maan horisontaalinen kiihtyvyys ei ylitä 0.2 g (g edustaa painovoiman kiihtyvyyttä), ja maan pystysuuntainen kiihtyvyys on 0.1 g.
Auringonsäteily: kun tuulen nopeus on 0.5 m·s⁻¹, auringonsäteilyn intensiteetti ei ylitä 0.1 W·cm⁻².
Maksimijäätynnyrin paksuus: 10 mm.
Saasteetaso: ei ylitä tasoa III
Maan kaltevuus: enintään 3°.
Asennuspaikka: ulkona, ilman räjähdysvaaroja, paloja, kemiallista korroosia tai vakavia värähtelyjä.
Jos se ei vastaa yllä mainittuja normaaleja käyttöympäristön edellytyksiä, se tarvitsee käyttäjän ja valmistajan välisen neuvottelun ja ratkaisun.
4 Prototyypin hyväksyminen miniaturoidusta älykkäästä valmiiksi valmistetusta alijäämälaitteistosta
Miniaturisoitu älykkästi toimiva valmiiksi valmistettu alijäämälaitteisto oli prototyypitetty Jiangsu Qihou Intelligent Electrical Equipment Co., Ltd. Konealan korkeajännitekahvion ja -jakeluvarusteiden laadunvalvontakeskus suoritti pääkomponenttien testit kansallisten ja alan standardeihin, ja testitulokset olivat hyväksyttävät. State Grid Shanghai Electric Power Company suoritti tämän prototyypin koko, ulkonäkö ja suorituskyky, ja hyväksyntätulokset olivat hyväksyttävät.
5 Johtopäätös
Tässä artikkelissa kehitetty miniaturisoitu älykkästi toimiva valmiiksi valmistettu alijäämälaitteisto integroi kotimaisten ja ulkomaiden olemassa olevien valmiiksi valmistettujen alijäämälaitteistojen edut. Sillä on yksinkertainen rakenne, pieni tila, turvallisuus ja luotettavuus, kauneus ja ympäristöystävällisyys, vapautuminen tarkastuksesta ja ylläpidosta, ja alhaiset ylläpidon vaatimukset. Sillä on tärkeä edistys- ja soveltamisarvo kaupunkien sähköverkkojen rakentamisessa ja uudistuksessa.
