Развој и применување на миниатуризирана интелигентна предизработена подстанција

Со забрзаната изградба на интелигентни градови, урбаните дистрибутивни мрежи се непрекинато ажурираат и обновуваат, а и проекти за подземно преведување на високонапонски линии се напредуваат стабилно. Голем број на 10 кВ високонапонски линии се заменуваат со подземни кабли. Со оглед на моменталната ситуација како што е ограниченото пространство на некои урбани патишта и недостаток на локации за инсталирање на опрема, поставени се повисоки барања за волумен, структура и перформанси на традиционалните предизработени трансформаторски станции.

На основа на примената на традиционалните предизработени трансформаторски станции, овој члан провежува истражување и анализа и дизајнира миниатюрна, интелигентна и паркска предизработена трансформаторска станција. Оваа предизработена трансформаторска станција има компактна структура, стабилни перформанси, силна практичност и висока надежност во доставувањето на енергија. Таа може да интензивно користи јадрото на урбаното пространство, да постигне хармонија и единство со околината и може широко да се примени во проектите за ажурирање и обновување на урбаните дистрибутивни мрежи.

1 Дизајн на вештачката површина на миниатюрната интелигентна предизработена трансформаторска станција

Земајќи ги во предвид барањата како што се географската локација, ефикасната употреба на простор и ограничувањата од околната среда, миниатюрната интелигентна предизработена трансформаторска станција го прифаќа долг и узак распоред. Нејзиниот волумен е само две третини од волуменот на оригиналената предизработена трансформаторска станција. Касата (вклучувајќи ја врвата, вратите, дното и металните компоненти во нутри) и нејзините придружни делови се направени од нержавејачка челик 304, додека внатрешноста користи SGCC горещо цинкирана тенка стальна плоча, а околу стените се додадени термички изолациони и противопожарни материјали. Надворешната површина е бојена во темно зелено, што е естетско и еколошки прифатливо.

Касата има доволна механичка јачина и сизмички перформанси за да се осигура дека не е лесно повредувана или деформирана во текот на транспортиранието, инсталацијата и возењето. Врвата на касата го прифаќа „шахов“ структурата со нагиб од 5°. Тоа е двојна структура која има ефект на изолација од сончевата радијација. Се опремува со анти-повратна крива и канал за вентилација, а врвата на касата е отстранивла. Вратите на касата се двојна анти-крајна болтова структура и се отвараат надвор. Дното на касата е горещо цинкирано и бесешно поврзано со телото на касата. На дното има люк, а околу люкот се инсталираат герметични ленти. На двете страни се доспособуваат противопожарни кабелни герметични уреди, со добри герметични карактеристики и потполни мерки за заштита од влага.

Сите сварни дела и спојни места на надворешните компоненти на миниатюрната интелигентна предизработена трансформаторска станција се добро герметизирани, и тоа има карактеристики како водостојност, прашинестоустојчивост, корозионна устојчивост и заштита од увијателна светлина. Тоа е и естетско и еколошко прифатливо. Без потреба од одржба, неговата нормална временска продолжителност може да достигне до 40 години.

2 Структурни и распоредни функции на миниатюрната интелигентна предизработена трансформаторска станција
2.1 Дизајн на структурниот распоред

Структурата на миниатюрната интелигентна предизработена трансформаторска станција е едноставна. Внатрешноста на касата е поделена на шест главни функционални соби: соба за трансформатор, соба за висок напон, соба за низок напон, соба за автоматизација, соба за комуникација и соба за прикупување на консумација. Овие функционални соби се целосно одделени една од друга и се распоредени во „око“ форма.

Оваа трансформаторска станција може да има врати на сите четири страни, задоволувајќи ги барањата за одржба со отварање на врати на три страни. Заштитните врати на собата за висок напон и собата за низок напон се опремени со механички интерлокови за да се осигура дека вратата на собата за висок напон може да се отвори само кога вратата на собата за низок напон е отворена. Секоја функционална соба го прифаќа независниот природен начин на вентилација за да задоволи барањата на сите електрични уреди за температура и влажност. Кога е потребно, можат да се додадат грејачи, осушувачи и друга опрема за да се осигура негово безбедно и надежно работување надвор.

Главните компоненти на оваа трансформаторска станција вклучуваат: масло-потопени трансформатори, 10 кВ прстенови главни јединици пластични обложни ваздушен превключувачи (на страната со низок напон) затворени со SF6 гас, стандардизирани брзи интерфејси за хитра помош (на страната со низок напон), како и станциони терминални јединици, општи броячи, концентратори, интелигентни конфигурациони терминали, оптички комуникациски терминали итн.

2.2 Дизајн на функционалните соби

(1) Соба за трансформатор. Собата за трансформатор вклучува трансформатори, радијатори, матични жичеви и мрежи за безбедност итн. Трансформаторот користи прв степен на енергетска ефикасност со потпуната запечатена силиконска стомана или аморфен легирањ на масло-потопени трансформатори за дистрибуција. На страната со висок напон се инсталираат предизработени плагин-кабелни глави, а на низок напон се инсталираат изолациони заштитни обложници. Капацитетот може да се избере како 500 кВ·А или 630 кВ·А.

(2) Соба за висок напон. Собата за висок напон е состојана од 10 кВ прстенови главни јединици, кои се поделени на входни и излезните јединични кабинети, и двете се независно затворени. Прстеновата главна јedinица е со потпуната изолација и заедничка кутија структура, користејќи SF6 гас за гасење на дуг и изолација. Гасната кутија е опремена со приказ на гасниот притисок со обично отворен алармни помошни јазли. Гасната кутија и телото на кабинетот се направени од нержавејачка челик 304 и висококвалитетен алюминиум-цинкови плочи респективно, а површината на кабинетот користи електростатички епоксидна покривање.

Јединичниот кабинет е поделен на вторична соба, соба за оптоварувач и соба за кабели од горе надолу. Вторичната соба е на горната страна на јединичниот кабинет. Плотката на собата е опремена со превключувачи за вкл./искл., индикатори за вкл./искл., превключувачи за далечина/место, како и индикатори за грешка и живост итн. Оптоварувачката јединица на јединичниот кабинет обично избира комбиниран електричен апарат со оптоварувач и ограничител на фузи. Меѓутоа, оптоварувачот може да прекине одреден преносен ток и трансферен ток кога се случи грешка на страната со низок напон на трансформаторот; ограничителот на фузи може да прекине различни фазно-меѓусебни, земјишни кратки кола и преносен ток.

Оптоварувачот може да постигне отварање, затворање и земјишно поврзување преку електрична и рачна операција, и операцијата е едноставна и удобна. Оптоварувачката јединица и јединицата за земјишно поврзување имаат надежна „пет-превенција“ интерлок функција. Собата за кабели на јединичниот кабинет главно користи високонапонски канали за кабели за вход и излез од подземјето. Позициите на входните и излезните кабелни глави се удобни за инсталација, и се инсталира отворен високонапонски трансформатор на ток.

(3) Соба за низок напон. Собата за низок напон е состојана од низонапонски превключувачи, соби за хитра помош и люкови итн. Бојата на телото на низонапонскиот кабинет е иста како и на високонапонскиот кабинет, користејќи RAL7035. На плотката на низонапонскиот кабинет е инсталирана плагин-цифров мултифункционален брояч, кој може да прикаже напон и ток и поддржува RS-485 комуникација. Излезните линии на низок напон користат 4-патека нул-летање пластични обложни ваздушен превключувачи. На страната со низок напон се доспособува нулна линија и земјишна линија, кои се распоредени на дното на низонапонскиот кабинет.

Низонапонската матична жичеви на трансформаторот се внесуваат во низонапонски превключувачи од собата за хитра помош, дизајнирани да бидат отстранливи. Последе преобразување на врзување, станува низонапонски излезната кабела на дното на низонапонскиот кабинет. Бројот на излезните линии може да се флексибилно дизајнира според потребите. Собата за хитра помош треба да се придружува со инструкции за работа, а люкот е удобен за рачна одржба.

(4) Соба за автоматизација. Предизработената трансформаторска станција е опремена со независна соба за автоматизација, во која дистрибутивниот автоматизиран терминал (DTU) мониторира и контролира условите на работата на 10 кВ входни и излезните линии, постигнувајќи функции како далекомерна мера, сигнал, контрола и регулација. DTU го користи главниот ток за напојување. Кога нема услови за главниот ток, го користи потенцијалниот трансформатор за напојување и користи комплетен аккумулатор како резервен извор на енергија.Има вграден модул за управување со енергија, кој може да задоволи излезот на AC220V и DC24V и дава AC220V алтернативен ток за електричната оперативна механизма на прстеновата главна јединица.

DTU ги поддржува многу начини на комуникација и протоколи за комуникација, и има 2 RS-485 серијски интерфејси и 2 мрежни интерфејси (RJ45), совместими со протоколи како IEC101, IEC104 и CDT; DTU е инсталиран како целост во настен кабинет, користејќи авионски чекор, кој е удобен за настанска демонтажа, инсталација и одржба, и може да задоволи просторните барања за комплетен терминал и резервен извор на енергија.

(5) Соба за комуникација. Предизработената трансформаторска станција е опремена со независна соба за комуникација, во која е внатрешно конфигурирана оптичка распределителна рама, индустриски Етернет превключувач и оптичка мрежна јединица, и резервира слотови за врзување и входни и излезните отвори за комуникација оптички кабели, пигтејли и енергетски кабели. Оваа соба може да пренесе податоците за мониторинг во предизработената трансформаторска станција до интелигентната платформа за мониторинг, така да може да ја следи неговата услови на работа и податоци во реално време.

(6) Соба за прикупување на консумација. Собата за прикупување на консумација се наоѓа над собата за комуникација. Тоа е опремено со инсталација на позиции за интелигентни дистрибутивни трансформаторски терминали, концентратори и општи броячи на трансформаторскиот район, како и простор за инсталација на терминални блокови и комбинирани испитни кутии, и резервира слотови за врзување и входни и излезните отвори за примерни сигнали и комуникациски кабели.

Оваа соба е одговорна за мерење на различни рабочи параметри на предизработената трансформаторска станција и е комуникациски хаб на податоци за енергија. Од една страна, тоа собира и складира податоци за енергија кои се исходат во формата на серијска комуникација од цифрови броячи за енергија. Од друга страна, тоа пренесува собрани податоци за енергија до главниот компјутер на главната станција на системот за автоматизирано фактурирање на енергија преку горниот канал.

2.3 Дизајн на земјишниот уред

Земјишниот електрод на миниатюрната интелигентна предизработена трансформаторска станција користи цинкирана железна цев. Земјишниот главен кабел на базата на каналот е опремен со 2 медни земјишни терминали поврзани со земјишниот електрод, со електрична контактна површина од 160 мм² и очигледни знаци. Низонапонската нулна линија на трансформаторот е директно поврзана со земјишниот тел. Медо, собата за трансформатор, собата за висок напон и собата за низок напон се поврзани една со друга користејќи земјишни терминали.

Дополнителните вторични заштитни земјишни жичеви на електричната опрема се додадени со прозрачни заштитни цеви, а медните жичеви имаат површина од 4 мм²; сите врати, метални делови и метални рамки се непрекинато и надежно поврзани со земјата. Надворешната земјишна мрежа на основата е внесена од внатрешната страна на основата до дното на предизработената трансформаторска станција и поврзана со земјишните терминали во станцијата, користејќи метод на директно заривување. Земјишниот отпор на предизработената трансформаторска станција не е поголем од 1 Ω.

3 Технички барања за миниатюрната интелигентна предизработена трансформаторска станција
3.1 Електрична принцип

Миниатюрната интелигентна предизработена трансформаторска станција е прифатлива за дистрибутивната мрежа на 10/0.4 кВ трифазен алтернативен систем. Тоа интегрира високонапонски превключувачи, дистрибутивни трансформатори и низонапонски дистрибутивни уреди според специфичен план за врзување. На страната со висок напон се користи еден матичен кабел, со два входни и еден излезната линии. На страната со трансформаторот е поставена заштита со фузи. Последе трансформација со дистрибутивниот трансформатор, низонапонската матична жичеви може да биде дизајнирана со 4 низонапонски излезните линии според потребите, и не се поставен низонапонски главен превключувач.

3.2 Применливи места

Оваа миниатюрна интелигентна предизработена трансформаторска станција е широко применима во надворешни места како што се ажурирање на урбаните дистрибутивни мрежи, жилишни комплекси, фабрики и компанији, комерцијални офис згради, бизнис области, јавни зелени површини, културни заштитни области и паркови.

3.3 Услови за употреба на околината

• Надморска височина: не превишува 1,000 м.

•  Температура на околината: најниза е -25 °C, највисока е 45 °C; највисоката годишна просечна температура не превишува 20 °C, а највисоката месечна просечна температура не превишува 35 °C.

• Релативна влажност: на 20 °C, највисоката месечна просечна не превишува 90%, а највисоката дневна просечна не превишува 95%.

• Земјишна сизмика: хоризонталното забрзување на земјата не превишува 0.2 g (g претставува забрзувањето поради гравитацијата), а вертикалното забрзување на земјата е 0.1 g.

• Интензитет на сончевата светлина: кога брзината на ветерот е 0.5 м·s⁻¹, интензитетот на сончевата радијација не превишува 0.1 W·cm⁻².

• Највисоката дебелина на ледено покривање: 10 мм.

•  Ниво на контаминација: не превишува ниво III

• Нагиб на земјата: не е поголем од 3°.

• Локација на инсталација: надвор, без експлозивни опасности, пожари, хемиски корозија или силен вибрации.

Ако не се прифатливи горенаведените нормални услови за употреба на околината, тоа треба да се договори и реши меѓу корисникот и производителот.

4 Прототипска прифатливост на миниатюрната интелигентна предизработена трансформаторска станција

Миниатюрната интелигентна предизработена трансформаторска станција беше прототипски развиена од Јангсу Кихоу Интелигентна Електрична Опрема Ко. Лтд. Квалитетскиот Инспекционен Центар за Високонапонски Транспортни и Дистрибутивни Опреми на Машиностројството изврши испитување на главните компоненти според соодветните国家标准与行业标准进行了测试，测试结果合格。国网上海市电力公司对该原型的尺寸、外观和性能进行了全面验收，验收结果合格。

5 结论

本文开发的微型智能预制变电站集成了国内外现有预制变电站的优点，具有结构简单、占地面积小、安全可靠、美观环保、免检免维护、维护要求低等优点，在城市配电网建设和改造中具有重要的推广和应用价值。

4 Прототипска прифатливост на миниатюрната интелигентна предизработена трансформаторска станција

Миниатюрната интелигентна предизработена трансформаторска станција беше прототипски развиена од Јангсу Кихоу Интелигентна Електрична Опрема Ко. Лтд. Квалитетскиот Инспекционен Центар за Високонапонски Транспортни и Дистрибутивни Опреми на Машиностројството изврши испитување на главните компоненти според соодветните национални стандарди и индустријски стандарди, и испитните резултати беа