Rozwój i zastosowanie miniaturyzowanej inteligentnej prefabrykowanej stacji transformatorowej
Wraz z przyspieszonym budowaniem inteligentnych miast, sieć dystrybucyjna miejska jest nieustannie modernizowana i przebudowywana, a projekty podziemnego montażu linii elektrycznych postępują stabilnie. Duża liczba powietrznych linii elektrycznych o napięciu 10 kV jest zastępowana kabli podziemnych. Biorąc pod uwagę obecną sytuację, taką jak ograniczona przestrzeń na niektórych drogach miejskich i brak miejsc do instalacji sprzętu, stawiane są wyższe wymagania dotyczące objętości, struktury i wydajności tradycyjnych prefabrykowanych stacji transformatorowych.
Na podstawie zastosowania tradycyjnych prefabrykowanych stacji transformatorowych, ten artykuł prowadzi badania i analizy oraz projektuje miniaturyzowaną, inteligentną i krajobrazową prefabrykowaną stację transformatorową. Ta prefabrykowana stacja transformatorowa cechuje się zwartą strukturą, stabilną wydajnością, dużą praktycznością i wysoką niezawodnością dostaw energii. Może ona intensywnie wykorzystywać centralną przestrzeń miejską, osiągać harmonię i jedność z otoczeniem, a może być szeroko stosowana w projektach modernizacji i przebudowy sieci dystrybucyjnej miasta.
1 Projekt wyglądu miniaturyzowanej inteligentnej prefabrykowanej stacji transformatorowej
Biorąc pod uwagę wymagania takie jak lokalizacja geograficzna, wskaźnik wykorzystania przestrzeni i ograniczenia środowiskowe, miniaturyzowana inteligentna prefabrykowana stacja transformatorowa przyjmuje długą i wąską układankę. Jej objętość wynosi tylko dwie trzecie objętości oryginalnej prefabrykowanej stacji transformatorowej. Obudowa (w tym górna część, drzwi, spód i wewnętrzne elementy metalowe) i jej akcesoria wykonane są ze stali nierdzewnej 304, podczas gdy wnętrze wykonane jest z cienkich płyt stalowych z gorącym pokryciem cynkowym SGCC, a materiały izolujące ciepło i opóźniające rozprzestrzenianie ognia dodano do ścian bocznych. Zewnętrzna powierzchnia jest pomalowana na ciemnozielony kolor, co jest zarówno estetyczne, jak i ekologiczne.
Obudowa ma wystarczającą siłę mechaniczną i odporność na trzęsienia ziemi, aby zapewnić, że nie ulegnie uszkodzeniu ani deformacji podczas transportu, montażu i podnoszenia. Górna część obudowy ma strukturę "kołczastej skóry" z nachyleniem 5°. Jest to struktura dwuwarstwowa, która ma efekt izolacji promieni słonecznych. Jest wyposażona w daszek zabezpieczający przed odwrotnym przepływem i kanałem wentylacyjnym, a górna część obudowy jest demontowalna. Drzwi obudowy mają strukturę antywłamaniową z dwoma warstwami zasuw i otwierają się na zewnątrz. Spód obudowy jest pokryty cynkiem metodą gorącej galwanizacji i jest bezszwowie połączony z ciałem obudowy. Na dole znajduje się właz, a wokół włazu zamontowane są taśmy szczelne. Urządzenia zabezpieczające przed przeciekaniami kablów, które są oporne na pożary, są umieszczone po obu stronach, z dobrym szczelnieniem i kompleksowymi środki ochrony przed wilgocią.
Wszystkie części spawane i połączenia zewnętrznych komponentów miniaturyzowanej inteligentnej prefabrykowanej stacji transformatorowej są dobrze szczelne, a ma ona cechy takie jak odporność na wodę, pył, korozję i ochronę przed promieniowaniem UV. Jest zarówno piękna, jak i ekologiczna. Bez konieczności konserwacji jej normalny okres użytkowania może wynosić do 40 lat.
2 Funkcje struktury i układu miniaturyzowanej inteligentnej prefabrykowanej stacji transformatorowej
2.1 Projekt układu strukturalnego
Struktura miniaturyzowanej inteligentnej prefabrykowanej stacji transformatorowej jest prosta. Wnętrze obudowy jest podzielone na sześć głównych funkcjonalnych pomieszczeń: pomieszczenie transformatora, pomieszczenie wysokiego napięcia, pomieszczenie niskiego napięcia, pomieszczenie automatyzacji, pomieszczenie komunikacji i pomieszczenie zbierania danych energetycznych. Te funkcjonalne pomieszczenia są całkowicie oddzielone od siebie i ułożone w kształcie "oka".
Ta stacja może mieć drzwi na wszystkich czterech stronach, spełniając wymagania konserwacyjne otwierania drzwi z trzech stron. Drzwi zabezpieczające pomieszczenie wysokiego napięcia i pomieszczenie niskiego napięcia są wyposażone w zamek mechaniczny, który zapewnia, że drzwi pomieszczenia wysokiego napięcia mogą być otwarte tylko wtedy, gdy drzwi pomieszczenia niskiego napięcia są otwarte. Każde funkcjonalne pomieszczenie używa niezależnej naturalnej wentylacji, aby spełnić wymagania wszystkiego sprzętu elektrycznego dotyczące temperatury i wilgotności. Gdy jest to konieczne, można dodać grzałki, suszacze wilgoci i inne urządzenia, aby zapewnić jego bezpieczne i niezawodne działanie na zewnątrz.
Główne komponenty tej stacji obejmują: transformatory olejowe, jednostki główne pierścienia napięcia 10 kV z automatykami powietrza plastikowego obudowy niskiego napięcia (po stronie niskiego napięcia) z gazem SF6, standardowe szybkie interfejsy awaryjnego zasilania (po stronie niskonapięciowej szyny), a także jednostki końcowe stacji, uniwersalne liczniki, koncentratory, inteligentne terminale konfiguracyjne, terminale komunikacji światłowodowej itp.
2.2 Projekt funkcjonalnych pomieszczeń
(1) Pomieszczenie transformatora. Pomieszczenie transformatora obejmuje transformator, chłodnice, przewody szynowe i sieci bezpieczeństwa, itp. Transformator używa pierwszej klasy efektywności pełnego zamykania arkuszy silikonowych lub amorficznych stopów olejowych. Strona wysokiego napięcia jest wyposażona w prefabrykowane wtyczne końcówki kablowe, a niskonapięciowe bushingi są wyposażone w rękawy izolacyjne. Pojemność może być wybrana jako 500 kV·A lub 630 kV·A.
(2) Pomieszczenie wysokiego napięcia. Pomieszczenie wysokiego napięcia składa się z jednostek głównych pierścienia napięcia 10 kV, które są podzielone na szafy jednostek wejściowych i wyjściowych, a obie są niezależnie zamknięte. Jednostka główna jest w pełni izolowana i ma strukturę wspólnej skrzynki, używając gazu SF6 do gaszenia łuku i izolacji. Skrzynka gazowa jest wyposażona w urządzenie wyświetlające ciśnienie gazu z zawsze otwartym węzłem pomocniczym alarmowym. Skrzynka gazowa i ciało szafy są wykonane odpowiednio ze stali nierdzewnej 304 i wysokiej jakości blachy pokrytej cynkiem, a powierzchnia ciała szafy jest wykonana w procesie elektrostatycznego malowania epoksydowego.
Skrzynka jednostkowa jest podzielona na drugie pomieszczenie, pomieszczenie przełącznika obciążenia i pomieszczenie kablowe od góry do dołu. Drugie pomieszczenie znajduje się w górnej części skrzynki jednostkowej. Panel pomieszczenia jest wyposażony w przełączniki włącz/wyłącz, wskaźniki włącz/wyłącz, przełączniki zdalne/lokalne, a także wskaźniki awarii i żywe, itp. Jednostka przełącznika obciążenia skrzynki jednostkowej zazwyczaj wybiera kombinowany sprzęt elektryczny składający się z przełącznika obciążenia i ogranicznika prądu. W tym przypadku, przełącznik obciążenia może przerwać określony prąd obciążenia i prąd przesyłowy, gdy wystąpi awaria po stronie niskiego napięcia transformatora; ogranicznik prądu może przerwać różne prądy krótkiego obwodu między fazami, do ziemi i prądy przekroczenia.
Przełącznik obciążenia może realizować otwieranie, zamykanie i ziemne poprzez operacje elektryczne i ręczne, a operacje są proste i wygodne. Jednostka przełącznika obciążenia i jednostka przełącznika ziemnego mają niezawodną funkcję blokady "pięciu zabezpieczeń". Pomieszczenie kablowe skrzynki jednostkowej używa głównie rowu kabla wysokiego napięcia do wejścia i wyjścia z podziemia. Pozycje końcówek kabli wejściowych i wyjściowych są wygodne do montażu, a jest tam zainstalowany otwarty transformator prądowy wysokiego napięcia.
(3) Pomieszczenie niskiego napięcia. Pomieszczenie niskiego napięcia składa się głównie z sprzętu przełączników niskiego napięcia, sekcji awaryjnego zasilania i włazów, itp. Kolor ciała szafy niskiego napięcia jest taki sam jak ciało szafy wysokiego napięcia, używany jest RAL7035. Na panelu szafy niskiego napięcia jest zainstalowany cyfrowy wielofunkcyjny licznik, który może wyświetlać napięcie i prąd i obsługuje komunikację RS-485. Wyjście niskiego napięcia używa 4-circuitowych bezłukowych przełączników powietrza plastikowego obudowy. Strona niskiego napięcia jest wyposażona w linię neutralną i linię ziemną, które są ułożone na dole szafy niskiego napięcia.
Szyna niskiego napięcia transformatora jest wprowadzana do szafy przełączników niskiego napięcia z sekcji awaryjnego zasilania, zaprojektowana do bycia demontowalna. Po konwersji przewodów staje się ona niskonapięciowym pasmem do kabla wyjściowego na dole szafy niskiego napięcia. Liczba obwodów wyjściowych może być elastycznie zaprojektowana zgodnie z wymaganiami. Sekcja awaryjnego zasilania powinna być zaopatrzona w instrukcje obsługi, a właz jest wygodny do konserwacji ręcznej.
(4) Pomieszczenie automatyzacji. Prefabrykowana stacja transformatorowa jest wyposażona w niezależne pomieszczenie automatyzacji, w którym terminal dystrybucyjny automatyzacji (DTU) monitoruje i kontroluje stan działania obwodów wejściowych i wyjściowych 10 kV, realizując funkcje takie jak zdalne pomiary, sygnalizacja, sterowanie i regulacja. DTU preferuje zasilanie z sieci, a gdy nie ma warunków do zasilania z sieci, używa potencjometru do zasilania i używa baterii magazynowej jako zasilania awaryjnego.
Ma wbudowany moduł zarządzania energią, który może spełnić wymagania dotyczące wyjścia AC220V i DC24V i dostarcza napęd prądu przemiennego AC220V dla mechanizmu elektrycznego jednostki głównej pierścienia. DTU obsługuje wiele metod komunikacji i protokołów komunikacyjnych, ma 2 szeregowe interfejsy RS-485 i 2 interfejsy sieciowe (RJ45), które są kompatybilne z protokołami takimi jak IEC101, IEC104 i CDT; DTU jest montowany jako całość w szafie montowanej na ścianie, używając wtyczki lotniczej, co ułatwia demontaż, montaż i konserwację na miejscu, i może spełnić wymagania dotyczące rozmieszczenia przestrzennego zestawu terminali i zasilania awaryjnego.
(5) Pomieszczenie komunikacji. Prefabrykowana stacja transformatorowa jest wyposażona w niezależne pomieszczenie komunikacji, które jest wewnętrznie skonfigurowane z ramą rozdzielczą optyczną, przemysłowym przełącznikiem Ethernet i jednostką sieci optycznej, a rezerwuje sloty przewodów i otwory wejściowe i wyjściowe dla kabli komunikacyjnych, pigtails i kabli zasilających. To pomieszczenie może przesyłać dane monitorowania wewnątrz prefabrykowanej stacji transformatorowej do inteligentnej platformy monitoringu, aby monitorować jej stan działania i dane w czasie rzeczywistym.
(6) Pomieszczenie zbierania danych energetycznych. Pomieszczenie zbierania danych energetycznych znajduje się nad pomieszczeniem komunikacji. Jest wyposażone w pozycje montażowe dla inteligentnych terminali transformatorów dystrybucyjnych, koncentratorów i ogólnych liczników obszaru transformatora, a także w przestrzenie montażowe dla bloków końcówek i skojarzonych pudeł testowych, a rezerwuje sloty przewodów i otwory wejściowe i wyjściowe dla sygnałów próbkujących i kabli komunikacyjnych.
To pomieszczenie jest odpowiedzialne za mierzenie różnych parametrów pracy prefabrykowanej stacji transformatorowej i jest centrum komunikacyjnym danych energetycznych. Z jednej strony, zbiera i przechowuje dane energetyczne wydane w formie komunikacji szeregowej przez cyfrowe liczniki energetyczne. Z drugiej strony, przekazuje zebrane dane energetyczne do głównego komputera systemu automatyzacji rozliczeń energetycznych przez kanał górny.
2.3 Projekt urządzenia ziemnego
Elektroda ziemna miniaturyzowanej inteligentnej prefabrykowanej stacji transformatorowej używa galwanizowanej rury żelaznej. Szyna ziemna podstawy profilu U jest wyposażona w 2 mosiężne wtyczki ziemne połączone z elektrodą ziemną, o polu przekroju kontaktu elektrycznego 160 mm² i widoczne znaki. Neutralna linia niskiego napięcia transformatora jest bezpośrednio połączona z ciałem ziemnym. W tym przypadku, pomieszczenie transformatora, pomieszczenie wysokiego napięcia i pomieszczenie niskiego napięcia są połączone między sobą za pomocą wtyczek ziemnych.
Drugorzędne przewody bezpieczeństwa ziemnego sprzętu elektrycznego są dodatkowo chronione przez przezroczyste obudowy, a przewody miedziane mają pole przekroju 4 mm²; wszystkie drzwi szaf, części metalowe i ramy metalowe są ciągle i niezawodnie połączone z ziemią. Zewnętrzna sieć ziemna fundamentu jest wprowadzona do dna prefabrykowanej stacji transformatorowej od wewnętrznej strony fundamentu i połączona z wtyczkami ziemnymi w stacji, używając metody bezpośredniego zakopania. Opor ziemny prefabrykowanej stacji transformatorowej nie przekracza 1 Ω.
3 Wymagania techniczne miniaturyzowanej inteligentnej prefabrykowanej stacji transformatorowej
3.1 Zasada elektryczna
Miniaturyzowana inteligentna prefabrykowana stacja transformatorowa jest odpowiednia dla sieci dystrybucyjnej trójfazowego systemu przemiennego 10/0.4 kV. Integruje wysokonapięciowe urządzenia przełącznikowe, transformatory dystrybucyjne i urządzenia dystrybucyjne niskiego napięcia zgodnie z określonym schematem przewodów. Strona wysokiego napięcia używa przewodzenia pojedynczej szyny, z dwoma liniami wejściowymi i jedną linią wyjściową. Na stronie transformatora ustawiono ochronę przepięć. Po transformacji przez transformator dystrybucyjny, szyna niskiego napięcia może być zaprojektowana z 4 obwodami pasma niskiego napięcia zgodnie z potrzebami, a nie ustawiono głównego przełącznika niskiego napięcia.
3.2 Miejsca zastosowania
Ta miniaturyzowana inteligentna prefabrykowana stacja transformatorowa jest szeroko stosowana w zewnętrznych miejscach takich jak modernizacja sieci dystrybucyjnej miasta, osiedla mieszkalne, zakłady przemysłowe i przedsiębiorstwa, biurowce komercyjne, dzielnice handlowe, publiczne tereny zielone, obszary ochrony kulturowej i parki.
3.3 Warunki środowiskowe użytkowania
Wysokość: nie przekracza 1,000 m.
Temperatura otoczenia: najniższa wynosi -25 °C, najwyższa wynosi 45 °C; najwyższa średnia roczna temperatura nie przekracza 20 °C, a najwyższa średnia miesięczna temperatura nie przekracza 35 °C.
Wilgotność względna: przy 20 °C, najwyższa średnia miesięczna nie przekracza 90%, a najwyższa średnia dzienne nie przekracza 95%.
Odporność na trzęsienia ziemi: poziome przyspieszenie ziemi nie przekracza 0.2 g (g oznacza przyspieszenie ziemskie), a pionowe przyspieszenie ziemi wynosi 0.1 g.
Intensywność światła słonecznego: przy prędkości wiatru 0.5 m·s⁻¹, intensywność promieniowania słonecznego nie przekracza 0.1 W·cm⁻².
Maksymalna grubość pokrycia lodem: 10 mm.
Poziom zanieczyszczenia: nie przekracza poziomu III
Nachylenie gruntu: nie większe niż 3°.
Lokalizacja montażu: zewnętrzna, bez ryzyka eksplozji, pożarów, korozji chemicznej lub silnych drgań.
Jeśli nie odpowiada powyższym normalnym warunkom środowiskowym użytkowania, należy omówić i rozwiązać to między użytkownikiem a producentem.
4 Akceptacja prototypu miniaturyzowanej inteligentnej prefabrykowanej stacji transformatorowej
Miniaturyzowana inteligentna prefabrykowana stacja transformatorowa została zprototypowana przez Jiangsu Qihou Intelligent Electrical Equipment Co., Ltd. Centrum Kontroli Jakości Urządzeń Wysokiego Napięcia dla Przemysłu przeprowadziło testy głównych komponentów zgodnie z odpowiednimi narodowymi i branżowymi standardami, a wyniki testów były zgodne. State Grid Shanghai Electric Power Company przeprowadziła kompleksową akceptację rozmiaru, wyglądu i wydajności tego prototypu, a wyniki akceptacji były zgodne.
5 Podsumowanie
Miniaturyzowana inteligentna prefabrykowana stacja transformatorowa opracowana w tym artykule integruje zalety istniejących prefabrykowanych stacji transformatorowych w kraju i za granicą. Ma ona zalety takie jak prosta struktura, mała powierzchnia zabudowy, bezpieczeństwo i niezawodność, piękno i ekologia, zwolnienie z kontroli i konserwacji, oraz niskie wymagania konserwacyjne. Ma ważne wartości promocyjne i zastosowania w budowie i modernizacji sieci dystrybucyjnych miast.
