Razvoj i primena miniaturizovane inteligentne predizgrađene transformatorne stanice

Sa ubrzanim izgradnjom pametnih gradova, urbana distributivna mreža se neprestano nadograđuje i obnavlja, a projekti podzemljenja površinskih linija napreduju stabilno. Veliki broj površinskih linija na 10 kV zamenjuje se podzemnim kablama. Uzimajući u obzir trenutnu situaciju, poput ograničenog prostora na nekim gradske putovima i nedostatka lokacija za instalaciju opreme, stavljeni su viši zahtevi na zapreminu, strukturu i performanse tradicionalnih prefabriciranih transformatornih stanica.

Na osnovu primene tradicionalnih prefabriciranih transformatornih stanica, ovaj članak vrši istraživanje i analizu te dizajnira miniaturizovanu, inteligentnu i pejzažnu prefabriciranu transformatornu stanicu. Ova prefabricirana transformatorska stanica ima kompaktnu strukturu, stabilne performanse, snažnu praktičnost i visoku pouzdanost snabdevanja strujom. Može intenzivno iskoristiti centralni urban prostor, postići harmoniju i jedinstvo sa okružujućom sredinom i može se široko primeniti u projektima nadogradnje i obnove urbanih distributivnih mreža.

1 Dizajn izgleda miniaturizovane inteligentne prefabricirane transformatorne stanice

Uzimajući u obzir zahteve kao što su geografska lokacija, stopa iskorišćenosti prostora i okružujuće ograničenje, miniaturizovana inteligentna prefabricirana transformatorska stanica koristi duži i uski raspored. Njena zapremina iznosi samo dve trećine zapremine originalne prefabricirane transformatorne stanice. Korpus (uključujući vrh, vrata, dno i unutrašnje metalne komponente) i njegove priloge su svi izrađeni od nerđajućeg čelika 304, dok se unutrašnjost izrađuje od SGCC tople galvanizirane tanke čelikove ploče, a oko zidina dodaju se termoizolacioni i vatrenoodrživi materijali. Spoljna površina je bojena tamno zelenom bojom, što je i estetski privlačno i ekološki prihvatljivo.

Korpus ima dovoljnu mehaničku čvrstoću i seizмичку одбрану да би се осигурало да се током превоза, инсталације и подизања лакше не оштети или деформише. Врх корпуса има "рибаст" облик са нагибом од 5°. То је двострука структура која има ефекат изолације од сунчевог зрачења. Опремљен је против-струјним крагодом и вентилационим каналом, а врх корпуса је одвојив. Врата корпуса су двоструке крадне болтовске структуре и отварају се наспољаш. Дно корпуса је топло цинковано и бесшовно повезано са телом корпуса. На дну постоји човечји пролаз, а уз човечји пролаз су инсталирани тесни лентици. Са обе стране су опремљени vatrenoodrživi uređaji za siguranje kabla, koji imaju dobru sigurnosnu funkciju i potpune mjere protiv vlage.

Sve zavarene dijelove i spojeve spoljnih komponenti miniaturizovane inteligentne prefabricirane transformatorne stanice dobro su zaseceni, a ima karakteristike kao što su vodootpornost, prašinootpornost, korozionootpornost i zaštita od UV zračenja. Izbjegava održavanje, a njegov normalni rok trajanja može doseći do 40 godina.

2 Struktura i funkcije raspoređivanja miniaturizovane inteligentne prefabricirane transformatorne stanice
2.1 Dizajn strukture i raspoređivanja

Struktura miniaturizovane inteligentne prefabricirane transformatorne stanice je jednostavna. Unutrašnjost korpusa je podeljena na šest glavnih funkcionalnih prostorija: soba transformatora, visokonaponska soba, niskonaponska soba, soba automatizacije, komunikacijska soba i soba za prikupljanje potrošnje. Ove funkcionalne prostorije su potpuno razdvojene jedna od druge i raspoređene u "oko" obliku.

Ova transformatorska stanica može imati vrata na sve četiri strane, zadovoljavajući zahteve održavanja otvaranja vrata na tri strane. Zaštitna vrata visokonaponske i niskonaponske sobe opremljena su mehaničkim interlokima kako bi se osiguralo da se vrata visokonaponske sobe mogu otvoriti samo kada su otvorena vrata niskonaponske sobe. Svaka funkcionalna soba koristi nezavisnu prirodnu ventilaciju kako bi zadovoljila zahteve svih električnih uređaja za temperaturu i vlagu. Kada je potrebno, mogu se dodati grejalice, dehidratatori i druga oprema kako bi se osigurala sigurna i pouzdana radnja na otvorenom.

Glavni komponenti ove transformatorne stanice uključuju: maslinaste transformatore, 10 kV ring-mains jedinice niskonaponske plastike ljuske vazdušnih prekidača (na niskonaponskoj strani) zatvorenih SF6 gasom, standardizovane hitne napajanje brze sučelja (na niskonaponskom bus-baru), kao i terminalne jedinice stanice, opšte merilo, koncentratori, inteligentne konfiguracijske terminali, optički komunikacijski terminali itd.

2.2 Dizajn funkcionalnih soba

(1) Soba transformatora. Soba transformatora uključuje transformatore, radijatore, bus-bar vezivanje i mreže za bezbednost i zaštitu, itd. Transformator koristi prvobitno energetski efikasan potpuno zatvoreni silicijski čelični list ili amorfnog legiranih maslinasti distribucijski transformator. Visokonaponska strana je opremljena prefabriciranim plug-in kabelnim glavicama, a niskonaponski bušilici su opremljeni izolacionim zaštitnim rukavima. Kapacitet se može odabrati kao 500 kV·A ili 630 kV·A.

(2) Visokonaponska soba. Visokonaponska soba sastoji se od 10 kV ring-mains jedinica, koje su podeljene na ulazne i izlazne jedinice kabinet, a obe su nezavisno zatvorene. Ring-main jedinica je potpuno izolovana i zajednička kutija strukture, koristeći SF6 gas za gasenje lukova i izolaciju. Gas kutija je opremljena gasnim pritiskom indikatorom sa normalno otvorenim alarmom pomocnim čvorom. Gas kutija i telo kabinet su izrađeni od 304 nerđajućeg čelika i visokokvalitetnog aluminijum-laminiranih cinkovanih materijala redom, a površina tela kabinet koristi statički epoksidni sprej proces.

Jedinica kabinet je podeljena na sekundarnu sobu, sobu za opterećenje prekidača i kabelska soba od vrha do dna. Sekundarna soba nalazi se na vrhu jedinice kabinet. Panel sobe je opremljen prekidnicama, pokazivačima prekidača, daljinskim/lokalnim prebacivačima, kao i indikatorima greške i života, itd. Jednotka opterećenja prekidača jedinice kabinet obično bira kombinovani električni uređaj opterećenja prekidača i ograničenog prekidača. Između ostalog, opterećenje prekidač može prekinuti određeni opterećenje struja i prenos struja kada dođe do greške na niskonaponskoj strani transformatora; ograničen prekidač može prekinuti različite fazno-fazne, zemljinske kratkospojne struje i preopterećenje struja.

Opterećenje prekidač može postići otvaranje, zatvaranje i zemljenje kroz električne i ručne operacije, a operacija je jednostavna i laka. Jedinica opterećenja prekidača i jedinica zemljenja prekidača imaju pouzdano "pet-preventivno" interlok funkciju. Kabelska soba jedinice kabinet uglavnom koristi visokonaponski kanal za dolazak i odlazak kablova iz podzemlja. Lokacije dolazak i odlazak kabelskih terminala su udobne za instalaciju, a otvoreni visokonaponski transformator struje je instaliran.

(3) Niskonaponska soba. Niskonaponska soba uglavnom sastoji se od niskonaponskih disjunktora, soba za hitnu snabdevanje strujom i ljudskih prohoda, itd. Boja niskonaponskog kabinet je ista kao i visokonaponskog kabinet, koristi RAL7035. Na panelu niskonaponskog kabinet je instaliran plug-in digitalni multifunkcijski merilo, koje može prikazati napon i struju i podržava RS-485 komunikaciju. Niskonaponski izlazni kablovi koriste 4-circuit zero-flying-arc plastic shell air switches. Niskonaponska strana je opremljena neutralnim vodom i zemljinskim vodom, oba su raspoređena na dnu niskonaponskog kabinet.

Niskonaponski bus-bar transformatora je uvoden u niskonaponski disjunktore iz sobe za hitnu snabdevanje strujom, dizajniran da bude odvojiv. Nakon promene vezivanja, postaje niskonaponski feeder na izlazni kabel na dnu niskonaponskog kabinet. Broj izlaznih krugova može fleksibilno dizajniran prema zahtevima. Soba za hitnu snabdevanje strujom treba biti pratnica uputa za upotrebu, a ljudski prolaz je pogodan za ručno održavanje.

(4) Soba automatizacije. Prefabricirana transformatorska stanica je opremljena nezavisnom sobom automatizacije, u kojoj terminal za distribuciju automatske kontrole (DTU) nadgleda i kontrolise radne uslove 10 kV dolaznih i odlaznih linija, ostvarujući funkcije kao što su daljinsko merenje, daljinsko signaliziranje, daljinska kontrola i daljinska regulacija. DTU preferencijalno koristi struju iz mreže za snabdevanje. Kada nema uslova za snabdevanje strujom iz mreže, koristi se potencijalni transformator za snabdevanje i rezervni baterry kao rezervni izvor snabdevanja.

Ima ugrađeni modul za upravljanje strujom, koji može zadovoljiti izlaz AC220V i DC24V i pruža AC220V izmjeničnu struju za električnu operativnu mehanizmu ring-mains jedinice.DTU podržava više komunikacijskih metoda i protokola, i ima 2 RS-485 serijeska sučelja i 2 mrežna sučelja (RJ45), koja su kompatibilna sa protokolima kao što su IEC101, IEC104 i CDT; DTU je instaliran kao celina u stenski montirani kabinet, koristeći avionski štap, što je pogodno za demontazu, instalaciju i održavanje na mestu, i može zadovoljiti prostorne zahtjeve za sklopom terminala i rezervnog izvora snabdevanja.

(5) Komunikacijska soba. Prefabricirana transformatorska stanica je opremljena nezavisnom komunikacijskom sobom, koja je interni konfigurisana sa optičkim distribucijskim okvirom, industrijskim Ethernet switch-om i optičkim mrežnim jedinicom, i rezerviše slotove za vezivanje i ulazne i izlazne otvore za komunikacijske optičke kable, pigtail-e i strujne kable. Ova soba može prenositi podatke nadzora unutar prefabricirane transformatorske stanice na inteligentnu nadzornu platformu, kako bi se stvarno vremenski nadgledao njen radni status i podaci.

(6) Soba za prikupljanje potrošnje. Soba za prikupljanje potrošnje nalazi se iznad komunikacijske sobe. Opremljena je pozicijama za instalaciju inteligentnih terminala za distribuciju transformatora, koncentratora i opšta merila transformatora, kao i prostorom za instalaciju terminalnih blokova i kombinovanih vezivanja test box-ova, i rezerviše slotove za vezivanje i ulazne i izlazne otvore za uzorak signala i komunikacijske kable.

Ova soba je odgovorna za merenje raznih radnih parametara prefabricirane transformatorske stanice i predstavlja komunikacijski centar podataka električne energije. Sa jedne strane, sakuplja i skladišti podatke o električnoj energiji koje se isporučuju u formi serijske komunikacije digitalnim električnim merilima. Sa druge strane, prenosi sakupljene podatke o električnoj energiji na gornji računar glavne stanice sistema za automatizaciju naplate električne energije kroz gore pokretne kanale.

2.3 Dizajn zemljenja uređaja

Zemljenje elektroda miniaturizovane inteligentne prefabricirane transformatorske stanice koristi galvaniziranu željeznu cev. Zemljenje bus-bar kanalne čelikove osnove je opremljen dva bakrenim zemljenjem terminala povezan sa zemljenjem elektrode, sa električnim kontaktom površine preseka od 160 mm² i očiglednim znakovima. Niskonaponski neutralni vod transformatora direktno je povezan sa zemljenjem tijela. Između ostalog, soba transformatora, visokonaponska soba i niskonaponska soba su povezane jedna sa drugom koristeći zemljenje terminala.

Drugi sigurnosni zemljeni vodi električnih uređaja su dodati transparentnim zaštitnim rukavima, a bakrene vodi imaju površinu preseka od 4 mm²; sva vrata kabinet, metalni delovi i metalni okviri su kontinuirano i pouzdano povezani sa zemljom. Spoljna zemljenje mreže temelja je uvedena u dno prefabricirane transformatorske stanice sa unutrašnje strane temelja i povezana sa zemljenjem terminala u stanici, koristeći direktnu zasipnu metodu. Otpor zemljenja prefabricirane transformatorske stanice nije veći od 1 Ω.

3 Tehnički zahtevi miniaturizovane inteligentne prefabricirane transformatorske stanice
3.1 Električni princip

Miniaturizovana inteligentna prefabricirana transformatorska stanica je prikladna za distribucijsku mrežu 10/0.4 kV trofaznog AC sistema. Integriše visokonaponski disjunktore, distribucijske transformatore i niskonaponske distribucijske uređaje prema određenoj shemi vezivanja. Visokonaponska strana koristi jednobusbarsko vezivanje, sa dva dolazna i jedan odlazni. Na strani transformatora postavljena je zaštita fuzi. Nakon transformacije distribucijskim transformatorom, niskonaponski bus-bar može biti dizajniran sa 4 niskonaponskim feeder linijama prema potrebi, a nema niskonaponski glavni prekidač.

3.2 Primjenjiva mesta

Ova miniaturizovana inteligentna prefabricirana transformatorska stanica je široko primjenjiva na otvorenim mjestima kao što su renovacija urbanih distribucijskih mreža, naselja, fabrike i preduzeća, komercijalne poslovne zgrade, trgovinske zone, javne zelene površine, kulturne zaštićene zone i parkovi.

3.3 Okružajni uslovi za korišćenje

• Nadmorska visina: ne prelazi 1,000 m.

•  Okružna temperatura: najniža je -25 °C, najviša je 45 °C; najviša godišnja prosečna temperatura ne prelazi 20 °C, a najviša mesecna prosečna temperatura ne prelazi 35 °C.

• Relativna vlažnost: na 20 °C, najviša mesecna prosečna ne prelazi 90%, a najviša dnevna prosečna ne prelazi 95%.

• Seizmička otpornost: horizontalna akceleracija tla ne prelazi 0.2 g (g predstavlja akceleraciju gravitacije), a vertikalna akceleracija tla je 0.1 g.

• Intenzitet sunčeve svjetlosti: kada je brzina vetra 0.5 m·s⁻¹, intenzitet solarnog zračenja ne prelazi 0.1 W·cm⁻².

• Maksimalna debelina ledenog sloja: 10 mm.

•  Nivo zagađenja: ne prelazi nivo III

• Nagib tla: ne prelazi 3°.

• Lokacija instalacije: vanjska, bez opasnosti od eksplozije, požara, hemijske korozije ili ozbiljnih vibracija.

Ako se ne slaže sa gore navedenim normalnim okružajnim uslovima za korišćenje, potrebno je da se dogovori i reši između korisnika i proizvođača.

4 Prihvatanje prototipa miniaturizovane inteligentne prefabricirane transformatorske stanice

Miniaturizovana inteligentna prefabricirana transformatorska stanica je prototipirana od strane Jiangsu Qihou Intelligent Electrical Equipment Co., Ltd. Centar za kvalitetu inženjerske industrije za visokonaponsko prenosno i distribucijsko opreme je provedio testove na glavnim komponentama prema relevantnim nacionalnim standardima i industrialnim standardima, a testni rezultati su bili kvalifikovani. Državna mreža Šangaj električna kompanija je provedla kompletno prihvatanje veličine, izgleda i performansi ovog prototipa, a rezultati prihvatanja su bili kvalifikovani.

5 Zaključak

Miniaturizovana inteligentna prefabricirana transformatorska stanica razvijena u ovom članku integriše prednosti postojećih prefabriciranih transformatorskih stanica u domaćem i međunarodnom smislu. Ima prednosti jednostavne strukture, male površine, sigurnosti i pouzdanosti, lepote i ekološke prihvatljivosti, oslobađanja od inspekcije i održavanja, i niskih zahtjeva za održavanjem. Ima važnu promocijsku i primenjivu vrijednost u izgradnji i renovaciji urbanih distribucijskih mreža.