Utveckling och tillämpning av en miniatyriserad intelligent förfabrikerad elkraftstation
Med den accelererade byggandet av smarta städer förbättras och ombyggs stadens distributionsnät konstant, och projekt för att gräva ner överföringslinjer pågår också stadigt. En stor mängd 10 kV överföringslinjer ersätts med underjordiska kabelnät. Med tanke på nuvarande situation som begränsat utrymme på vissa stadsstråk och brist på plats för installationsutrustning, ställs högre krav på volym, struktur och prestanda för traditionella förfabrikerade stationer.
Baserat på användningen av traditionella förfabrikerade stationer genomförs i denna artikel forskning och analys, och en miniatyriserad, intelligent och landskapsanpassad förfabrikerad station designas. Denna förfabrikerade station har en kompakt struktur, stabil prestanda, stark praktiskt användbarhet och hög elavsäkerhet. Den kan intensivt använda det centrala stadsutrymmet, uppnå harmoni och enhetlighet med omgivande miljö, och kan brett tillämpas i uppgraderings- och ombyggnadsprojekt för stadsdistributionsnät.
1 Utseendesign av den miniatyriserade intelligenta förfabrikerade stationen
Med hänsyn till krav som geografisk plats, utnyttjandegrad av utrymme och miljöbegränsningar antar den miniatyriserade intelligenta förfabrikerade stationen en lång och smal layout. Dess volym är endast två tredjedelar av den ursprungliga förfabrikerade stationen. Höljet (inklusive topp, dörrar, botten och inre metallkomponenter) och dess tillbehör är alla gjorda av rostfritt stål 304, medan inuti används SGCC-varmvattengalvaniserade tunna stålplåtar, och värmisolering och brandhämmande material läggs till i omgivande väggar. Ytan är målad mörkgrön, vilket är både estetiskt tilltalande och miljövänligt.
Höljet har tillräcklig mekanisk styrka och jordbävningsprestanda för att säkerställa att det inte skadas eller deformeras under transport, installation och lyft. Toppdel av höljet använder en "skråstreck" struktur med lutning 5°. Det är en dubbelväggad struktur som har effekten av att isolera solstrålning. Det är utrustat med ett skydd mot återflöde, takrännor och ventilationskanaler, och toppen av höljet är avtagbar. Dörrarna till höljet har en dubbelanti-tjuvdörrsskyddande boltningsstruktur och öppnas utåt. Botten delen av höljet är varmvattengalvaniserad och sammanhänger sömlöst med höljets kropp. Det finns en manhole i botten, och tätningsband är installerade runt manholen. Eldmotståndskablarättningsenheter finns på båda sidorna, med bra täthet och fullständiga fuktbeskyttelseåtgärder.
Alla svetsningsdelar och anslutningar av externa komponenter i den miniatyriserade intelligenta förfabrikerade stationen är väl täta, och den har egenskaper som vattenresistans, dammresistans, korrosionsresistans och skydd mot ultraviolett strålning. Den är både vacker och miljövänlig. Utan underhåll kan dess normala livslängd nå upp till 40 år.
2 Struktur och layoutfunktioner av den miniatyriserade intelligenta förfabrikerade stationen
2.1 Strukturell layoutdesign
Strukturen av den miniatyriserade intelligenta förfabrikerade stationen är enkel. Inuti höljet delas det in i sex huvudfunktionsrum: transformerummet, högspänningrummet, lågspänningrummet, automatiseringsrummet, kommunikationsrummet och energiförbrukningssamlingrummet. Dessa funktionsrum är helt separerade från varandra och ordnas i en "ögon" form.
Denna station kan ha dörrar på alla fyra sidor, vilket uppfyller underhållskraven för att öppna dörrar på tre sidor. Skyddsdörrarna till högspänningrummet och lågspänningrummet är utrustade med mekaniska interlock för att säkerställa att högspänningrummets dörr kan öppnas endast när lågspänningrummets dörr är öppen. Varje funktionsrum använder en oberoende naturlig ventilation för att uppfylla temperatur- och fuktighetskraven för all elektrisk utrustning. När det behövs kan värmelement, avfuktare och annan utrustning läggas till för att säkerställa dess säkert och pålitligt drift utanförhus.
De huvudsakliga komponenterna i denna station inkluderar: oljesmörjda transformer, 10 kV ringhuvuden lågspänningsplastskaliga luftbrytare (på lågspänningssidan) sigillade med SF6-gas, standardiserade nödkraftsnabbsnitt (på lågspänningsbussbordsidan), samt stationsterminalenheter, allmänna mätare, samlare, intelligenta konfigurationsenheter, fiberoptiska kommunikationsterminaler osv.
2.2 Design av funktionsrum
(1) Transformerum. Transformerummet inkluderar transformer, radiators, busbar-kopplingar och säkerhetsnätverk m.m. Transformatorn använder en första klass energieffektivitetsfullt sigillad silikonstål eller amorf alloy oljesmörjd fördelningstransformator. Högspänningssidan är utrustad med förfabrikerade pluggbara kablar, och lågspänningsbushingar är utrustade med isolerande skyddsärm. Kapaciteten kan väljas som 500 kV·A eller 630 kV·A.
(2) Högspänningrum. Högspänningrummet består av 10 kV ringhuvuden, vilka delas in i ingående linje och utgående linje enhetskabinetter, och de två är oberoende inslagna. Ringhuvudet har en fullt isolerad och gemensam låda struktur, med användning av SF6-gas för bågutsläckning och isolering. Gaslådan är utrustad med en gastryckvisare med en vanligt öppen larmhjälpsnod. Gaslådan och kabinettens kropp är gjorda av rostfritt stål 304 och högkvalitativt aluminiumkläd zinc plåtmaterial respektive, och ytan av kabinettens kropp använder en elektrostatisch epoximålning.
Enhetkabinetten är indelad i sekundär rum, lastbrytarrum och kabellager från topp till botten. Sekundärt rummet ligger i det övre delen av enhetkabinetten. Panelen i rummet är utrustad med på-och av-brytare, på-och av-indikatorlampor, fjärr-/lokal överföringsswitchar, samt fel- och levande indikatorer m.m. Lastbrytarenheten i enhetkabinetten väljer generellt en kombinerad elektrisk apparat av lastbrytare och strömbegränsande säkring. Bland dessa kan lastbrytaren bryta den angivna belastningsströmmen och överföringsströmmen vid fel på transformatorns lågspänningssida; strömbegränsande säkringen kan avbryta olika fas-fas, jordningskurtsströmmar och överbelastningsströmmar.
Lastbrytaren kan uppnå öppning, stängning och jordning genom elektrisk och manuell operation, och operationen är enkel och bekväm. Lastbrytarenheten och jordningsbrytarenheten har en pålitlig "fem-skydd" interlock funktion. Kabellager i enhetkabinetten använder huvudsakligen högspänningskabelluckor för in-och utgående linjer under mark. Positioner för in-och utgående kabelslut är bekväma för installation, och en öppen högspänningsströmmätare är installerad.
(3) Lågspänningrum. Lågspänningrummet består huvudsakligen av lågspänningsbrytarkabinetter, nödkraftsfack och manholes m.m. Färgen på lågspänningskabinettens kropp är densamma som högspänningskabinett, med RAL7035. Ett pluggbart digitalt multifunktionsmätare är installerat på panelen av lågspänningskabinett, vilket kan visa spänning och ström och stödjer RS-485-kommunikation. Lågspänningsutgående linjer använder 4-circuit noll-flygande-båge plastskaliga luftbrytare. På lågspänningssidan finns det en neutralledning och en jordledning, båda arrangerade i botten av lågspänningskabinett.
Lågspänningsbussen av transformator introduceras till lågspänningsbrytarkabinetter från nödkraftsfacket, designad för att vara avtagbar. Efter kabellägeomvandling blir det en lågspänningsutgående kabellinje till botten av lågspänningskabinett. Antalet utgående circuit kan flexibelt designas enligt krav. Nödkraftsfacket bör följas av driftsinstruktioner, och manholet är bekvämt för manuell underhåll.
(4) Automatiseringsrum. Förfabrikerade stationen är utrustad med ett oberoende automatiseringsrum, där distributionsautomatiseringsenhet (DTU) övervakar och kontrollerar driftsstatus för 10 kV ingående och utgående linjecirklar, uppnår funktioner som fjärrmätning, fjärrsignalering, fjärrstyrning och fjärrjustering. DTU använder preferentiellt nätström för strömförsörjning. När det saknas villkor för nätströmförsörjning använder den en spänningsomvandlare för strömförsörjning och använder en medföljande lagringsbatteri som reservströmförsörjning.
Den har en inbyggd strömförsörjningshantering modul, vilken kan uppfylla utdata av AC220V och DC24V och tillhandahåller en AC220V växelströmskälla för elektrisk driftmekanism för ringhuvudet.DTU stöder flera kommunikationsmetoder och kommunikationsprotokoll, och har 2 RS-485-serielgränssnitt och 2 nätverksgränssnitt (RJ45), vilka är kompatibla med protokoll som IEC101, IEC104 och CDT; DTU installeras som ett helt i en väggmonterad kabinett, med användning av flygplugs, vilket är bekvämt för på-plats montering, demontering och underhåll, och kan uppfylla utrymmeslayoutkraven för en uppsättning terminaler och reservströmförsörjning.
(5) Kommunikationsrum. Förfabrikerade stationen är utrustad med ett oberoende kommunikationsrum, vilket internt konfigureras med en fibrerfordelningsram, en industriell Ethernet-switch och en fibrernätverksenhet, och reserverar kabelförbinder och in-och utgående hål för kommunikationsfiber, piggsvansar och strömkabler. Detta rum kan överföra övervakningsdata inuti förfabrikerade stationen till den intelligenta övervakningsplattformen, så att dess driftsstatus och data kan övervakas i realtid.
(6) Energiförbrukningssamlingrum. Energiförbrukningssamlingrummet ligger ovanför kommunikationsrummet. Det är utrustat med installationsplatser för intelligenta distributionstransformatorsterminaler, samlare och allmänna mätare för transformatorområdet, samt installationsutrymme för terminalblock och kombinerade kabellagringstester, och reserverar kabelförbinder och in-och utgående hål för provtagningssignaler och kommunikationskabler.
Detta rum ansvarar för att mäta olika driftsparametrar för förfabrikerade stationen och är kommunikationscentrumet för elektricitetsdata. Å ena sidan samlar och lagrar det elektricitetsdata som utmatas i form av seriell kommunikation av digitala elektricitetsmätare. Å andra sidan överför det insamlade elektricitetsdata till huvudstationens huvudberäkningsdator för elektricitetsfaktureringssystem genom den uppväxande kanalen.
2.3 Design av jordningsenhet
Jordningseloden för den miniatyriserade intelligenta förfabrikerade stationen använder galvaniserad järnrör. Jordningsbusen för kanaljärnbottens grund är utrustad med 2 kopparjordningskontakter anslutna till jordningseloden, med en elektrisk kontaktarea på 160 mm² och tydliga tecken. Lågspänningsneutralledningen av transformatorn är direkt ansluten till jordningskroppen. Bland dessa är transformerum, högspänningrum och lågspänningrum anslutna till varandra med hjälp av jordningskontakter.
Sekundära säkerhetsjordningsledningar för elektrisk utrustning är tillagda med transparenta skyddsmantar, och kopparledningarna har en area på 4 mm²; alla kabinettdörrar, metallkomponenter och metallramar är kontinuerligt och pålitligt anslutna till marken. Den externa jordningsnätet för grundvalen införs i botten av förfabrikerade stationen från insidan av grundvalen och ansluts till jordningskontakterna i stationen, med användning av en direkt begravningsmetod. Jordenståndet för förfabrikerade stationen är inte mer än 1 Ω.
3 Tekniska krav för den miniatyriserade intelligenta förfabrikerade stationen
3.1 Elektrisk princip
Den miniatyriserade intelligenta förfabrikerade stationen passar för distributionsnätet för ett 10/0.4 kV trefasalternativ system. Den integrerar högspänningsbrytarkabinetter, distributionstransformatorer och lågspänningsfördelningsenheter enligt en specifik kabellösning. Högspänningssidan använder en enskild busbar kabellösning, med två ingående linjer och en utgående linje. En säkringsskydd är inställd på transformatorns sida. Efter omvandling av distributionstransformatorn kan lågspänningsbussen designas med 4 lågspänningsutgående linjer enligt behov, och ingen lågspänningshuvudbrytare är inställd.
3.2 Tillämpliga platser
Denna miniatyriserade intelligenta förfabrikerade station är brett tillämplig på utomhusplatser som stadsdistributionsnätets reparation, bostadsområden, fabriker och företag, kommersiella kontorsbyggnader, affärsdistrikt, offentliga grönområden, kulturbevarandeområden och parker.
3.3 Miljövillkor för användning
Höjd: inte över 1,000 m.
Omgivande temperatur: den lägsta är -25 °C, den högsta är 45 °C; den högsta årliga medeltemperaturen överstiger inte 20 °C, och den högsta månatliga medeltemperaturen överstiger inte 35 °C.
Relativ fuktighet: vid 20 °C, den högsta månatliga medeltemperaturen överstiger inte 90%, och den högsta dagliga medeltemperaturen överstiger inte 95%.
Jordbävningsresistent: den horisontella accelerationen av marken överstiger inte 0.2 g (g representerar gravitationsaccelerationen), och den vertikala accelerationen av marken är 0.1 g.
Solintensitet: när vindhastigheten är 0.5 m·s⁻¹, solstrålningens intensitet överstiger inte 0.1 W·cm⁻².
Maximal isbeläggningstäckning: 10 mm.
Föroreningsnivå: inte över III-nivå
Marklutning: inte större än 3°.
Installationsplats: utomhus, utan explosionsrisk, brand, kemisk erosion eller allvarliga vibrationer.
Om det inte stämmer överens med ovanstående normala miljövillkor för användning, behöver det förhandlas och lösas mellan användaren och tillverkaren.
4 Prototypacceptans av den miniatyriserade intelligenta förfabrikerade stationen
Den miniatyriserade intelligenta förfabrikerade stationen prototypades av Jiangsu Qihou Intelligent Electrical Equipment Co., Ltd. Kvalitetskontrollcentret för högspänningsöverförings- och distributionsutrustning inom maskinindustrin utförde tester på huvudkomponenterna enligt relevanta nationella- och industristandarder, och testresultaten var godkända. State Grid Shanghai Electric Power Company genomfört en omfattande acceptans av storlek, utseende och prestanda för denna prototyp, och acceptansresultaten var godkända.
5 Slutsats
Den miniatyriserade intelligenta förfabrikerade station som utvecklats i denna artikel integrerar fördelarna med existerande förfabrikerade stationer hemma och utomlands. Den har fördelar som enkel struktur, liten fotavtryck, säkerhet och pålitlighet, skönhet och miljövänlighet, undantag från inspektion och underhåll, och låga underhållskrav. Den har viktigt främjande och tillämpningsvärde i byggnaden och ombyggnaden av stadsdistributionsnät.
