Pagbuo at Paggamit ng Isang Miniaturized na Intelligent na Prefabricated Substation
Sa pagtapat ng mabilis na pagtatayo ng mga smart city, patuloy na binabago at ipinapabuti ang urbano na distribusyon ng network, at patuloy na nasa progreso ang pagtatayo ng mga proyekto sa ilalim ng lupa ng overhead lines. Maraming 10 kV overhead lines ang pinapalitan ng mga underground cables. Bilang isang pagtingin sa kasalukuyang kalagayan tulad ng limitadong espasyo sa ilang mga daanan ng lungsod at kakulangan ng lugar para sa pagsasakatuparan ng mga kagamitan, mas mataas na mga pangangailangan ang inilalapat sa sukat, estruktura, at performance ng mga tradisyonal na prefabricated substation.
Batay sa aplikasyon ng mga tradisyonal na prefabricated substation, nag-conduct ng pag-aaral at analisis ang artikulong ito at nagdisenyo ng miniaturized, intelligent, at landscaped prefabricated substation. Ang prefabricated substation na ito ay may kompak na estruktura, matatag na performance, malakas na praktikalidad, at mataas na reliabilidad ng suplay ng kuryente. Ito ay maaaring makapag-gamit ng maiging intensibong espasyo sa sentral na urbano, makamit ang harmonya at iisa sa paligid na kapaligiran, at maaaring malawakan na maipapatupad sa mga proyekto ng pag-upgrade at pagbabago ng urbano na distribusyon ng network.
1 Disenyong Panlabas ng Miniaturized Intelligent Prefabricated Substation
Tinutukoy ang mga pangangailangan tulad ng heograpikal na lokasyon, rate ng paggamit ng espasyo, at mga limitasyon ng kapaligiran, ang miniaturized intelligent prefabricated substation ay gumagamit ng mahaba at masikip na layout. Ang sukat nito ay lamang dalawang-tercio ng orihinal na prefabricated substation. Ang casing (kasama ang tuktok, pinto, ilalim, at metal na bahagi sa loob) at ang mga sangkap nito ay gawa lahat ng 304 stainless steel, habang ang loob ay gumagamit ng SGCC hot-dip galvanized thin steel plates, at may idinagdag na heat-insulating at flame-retardant na materyales sa paligid ng mga dingding. Ang panlabas na ibabaw ay may dark green na kulay, na maganda at eco-friendly.
Ang casing ay may sapat na mechanical strength at seismic performance upang tiyakin na hindi ito madaling masira o deforme sa panahon ng transport, pagsasakatuparan, at paglilift. Ang tuktok ng casing ay gumagamit ng "herringbone" na estruktura na may 5° na slope. Ito ay double-layer na estruktura na may epekto ng paghihiwalay ng radiation ng araw. Mayroon itong anti-backflow na eaves at ventilation duct, at ang tuktok ng casing ay detachable. Ang mga pinto ng casing ay may double-layer na anti-theft bolt structure at bukas pataas. Ang ilalim ng casing ay hot-dip galvanized at seamless na konektado sa katawan ng casing. Mayroon itong manhole sa ilalim, at mayroong sealing strips sa paligid ng manhole. Mayroong flammability-resistant cable sealing devices sa parehong gilid, na may mahusay na sealing at kumpletong moisture-proof na hakbang.
Lahat ng welded parts at joints ng mga external components ng miniaturized intelligent prefabricated substation ay may mahusay na sealing, at may katangian tulad ng water resistance, dust resistance, corrosion resistance, at protection against ultraviolet radiation. Ito ay maganda at eco-friendly. Walang pangangailangan ng maintenance, ang normal na serbisyo ng buhay nito ay maaabot hanggang 40 taon.
2 Estruktura at Layout Functions ng Miniaturized Intelligent Prefabricated Substation
2.1 Disenyong Structural Layout
Ang estruktura ng miniaturized intelligent prefabricated substation ay simple. Ang loob ng casing ay nahahati sa anim na pangunahing functional rooms: ang transformer room, high-voltage room, low-voltage room, automation room, communication room, at power consumption collection room. Ang mga functional rooms na ito ay ganap na hiwalay sa bawat isa at nakalinya sa isang "eye" shape.
Ang substation na ito ay maaaring may mga pinto sa apat na gilid, na sumasagot sa pangangailangan ng maintenance ng pagbubuksan ng pinto sa tatlong gilid. Ang protective doors ng high-voltage room at low-voltage room ay may mechanical interlocks upang tiyakin na ang pinto ng high-voltage room ay maaaring buksan lamang kapag bukas ang pinto ng low-voltage room. Bawat functional room ay gumagamit ng independent na natural ventilation method upang tugunan ang mga pangangailangan ng lahat ng electrical equipment para sa temperatura at humidity. Kung kinakailangan, maaaring idagdag ang mga heater, dehumidifiers, at iba pang kagamitan upang tiyakin ang ligtas at maaswang operasyon nito sa labas.
Ang mga pangunahing component ng substation na ito ay kinabibilangan ng: oil-immersed transformers, 10 kV ring main unit low-voltage plastic shell air switches (sa low-voltage side) na sealed ng SF6 gas, standardized emergency power supply quick interfaces (sa low-voltage busbar side), pati na rin ang station terminal units, general meters, concentrators, intelligent configuration terminals, optical fiber communication terminals, atbp.
2.2 Disenyong Functional Rooms
(1) Transformer Room. Ang transformer room ay kinabibilangan ng transformers, radiators, busbar wiring, at safety protection nets, atbp. Ang transformer ay gumagamit ng first-level energy efficiency fully sealed silicon steel sheet o amorphous alloy oil-immersed distribution transformer. Ang high-voltage side ay may prefabricated pluggable cable heads, at ang low-voltage bushings ay may insulation protection sleeves. Ang capacity ay maaaring pipiliin bilang 500 kV·A o 630 kV·A.
(2) High-Voltage Room. Ang high-voltage room ay binubuo ng 10 kV ring main units, na nahahati sa incoming line at outgoing line unit cabinets, at ang dalawa ay independiyenteng sarado. Ang ring main unit ay may fully insulated at common box structure, na gumagamit ng SF6 gas para sa arc extinguishing at insulation. Ang gas box ay may gas pressure display device na may normally open alarm auxiliary node. Ang gas box at cabinet body ay gawa ng 304 stainless steel at high-quality aluminum-clad zinc plate materials, at ang ibabaw ng cabinet body ay gumagamit ng electrostatic epoxy spraying process.
Ang unit cabinet ay nahahati sa secondary room, load switch room, at cable room mula tuktok hanggang ilalim. Ang secondary compartment ay matatagpuan sa tuktok ng unit cabinet. Ang panel ng compartment ay may on-off switches, on-off indicator lights, remote/local transfer switches, pati na rin ang fault at live indicators, atbp. Ang load switch unit ng unit cabinet karaniwang nagpipili ng combined electrical appliance ng load switch at current-limiting fuse. Sa kanila, ang load switch ay maaaring putulin ang specified load current at transfer current kapag may nangyari na fault sa low-voltage side ng transformer; ang current-limiting fuse ay maaaring putulin ang iba't ibang phase-to-phase, grounding short-circuit currents, at overload currents.
Ang load switch ay maaaring makamit ang pagbubukas, pagsasara, at grounding sa pamamagitan ng electric at manual operations, at ang operasyon ay simple at convenient. Ang load switch unit at grounding switch unit ay may reliable "five-prevention" interlocking function. Ang cable room ng unit cabinet ay pangunahing gumagamit ng high-voltage cable trench para sa incoming at outgoing lines mula sa ilalim ng lupa. Ang posisyon ng incoming at outgoing cable terminals ay convenient para sa pagsasakatuparan, at may open-type high-voltage current transformer na nakalagay.
(3) Low-Voltage Room. Ang low-voltage room ay pangunahing binubuo ng low-voltage switchgear, emergency power supply compartments, at manholes, atbp. Ang kulay ng low-voltage cabinet body ay pareho sa high-voltage cabinet, na gumagamit ng RAL7035. Mayroong pluggable digital multi-functional meter na nakalagay sa panel ng low-voltage cabinet, na maaaring ipakita ang voltage at current at suportado ng RS-485 communication. Ang low-voltage outgoing lines ay gumagamit ng 4-circuit zero-flying-arc plastic shell air switches. Ang low-voltage side ay may neutral line at ground line, na parehong nakalinya sa ilalim ng low-voltage cabinet.
Ang low-voltage busbar ng transformer ay ipinasok sa low-voltage switchgear mula sa emergency power supply compartment, na disenyo para maging detachable. Pagkatapos ng conversion ng wiring, ito ay naging low-voltage feeder sa outgoing cable sa ilalim ng low-voltage cabinet. Ang bilang ng output circuits ay maaaring mapagpalit-palit na disenyoon ayon sa pangangailangan. Ang emergency power supply compartment ay dapat kasama ng operation instructions, at ang manhole ay convenient para sa manual maintenance.
(4) Automation Room. Ang prefabricated substation ay may independent na automation room, kung saan ang distribution automation terminal (DTU) ay naghahanap-buhay at kontrol ng operating conditions ng 10 kV incoming at outgoing line circuits, na nagkakamit ng mga function tulad ng remote measurement, remote signaling, remote control, at remote adjustment. Ang DTU ay unang gagamit ng mains power para sa power supply. Kapag walang kondisyon para sa mains power supply, ito ay gumagamit ng potential transformer para sa power supply at gumagamit ng supporting storage battery bilang backup power source.
Ito ay may built-in power management module, na maaaring tugunan ang output ng AC220V at DC24V at nagbibigay ng AC220V alternating current power source para sa electric operation mechanism ng ring main unit.Ang DTU ay sumusuporta ng maraming communication methods at communication protocols, at may 2 RS-485 serial interfaces at 2 network interfaces (RJ45), na compatible sa mga protocol tulad ng IEC101, IEC104, at CDT; ang DTU ay nakainstalo bilang buo sa wall-mounted cabinet, gumagamit ng aviation plug, na convenient para sa on-site disassembly, installation, at maintenance, at maaaring tugunan ang space layout requirements ng isang set ng terminals at backup power sources.
(5) Communication Room. Ang prefabricated substation ay may independent na communication room, na nakakonfigure ng optical distribution frame, industrial Ethernet switch, at optical network unit, at nagreserba ng wiring slots at incoming at outgoing holes para sa communication optical cables, pigtails, at power cables. Ang kwarto na ito ay maaaring ilipat ang monitoring data sa loob ng prefabricated substation sa intelligent monitoring platform, upang mabantaugan ang operasyon at datos nito sa real-time.
(6) Power Consumption Collection Room. Ang power consumption collection room ay matatagpuan sa itaas ng communication room. Ito ay may installation positions para sa intelligent distribution transformer terminals, concentrators, at general meters ng transformer area, pati na rin ang installation spaces para sa terminal blocks at combined wiring test boxes, at nagreserba ng wiring slots at incoming at outgoing holes para sa sampling signals at communication cables.
Ang kwarto na ito ay responsable sa pagsukat ng iba't ibang operating parameters ng prefabricated substation at ito ang communication hub ng electric energy data. Sa isang banda, ito ay nagsasamantal at nagsasagawa ng electric energy data output sa anyo ng serial communication ng digital electric energy meters. Sa kabilang banda, ito ay ililipat ang nagsamantal na electric energy data sa upper computer ng main station ng electric energy billing automation system sa pamamagitan ng upstream channel.
2.3 Disenyong Grounding Device
Ang grounding electrode ng miniaturized intelligent prefabricated substation ay gumagamit ng galvanized iron pipe. Ang grounding busbar ng channel steel base ay may 2 copper grounding terminals na konektado sa grounding electrode, na may electrical contact cross-sectional area ng 160 mm² at obvious signs. Ang low-voltage neutral line ng transformer ay direkta na konektado sa grounding body. Sa kanila, ang transformer room, high-voltage room, at low-voltage room ay konektado sa bawat isa gamit ang grounding terminals.
Ang secondary safety grounding wires ng electrical equipment ay may dagdag na transparent protective sleeves, at ang copper wires ay may cross-sectional area ng 4 mm²; lahat ng cabinet doors, metal parts, at metal frames ay continuous at reliably connected to the ground. Ang external grounding grid ng foundation ay ipinasok sa ilalim ng prefabricated substation mula sa inner side ng foundation at konektado sa grounding terminals sa loob ng station, gumagamit ng direct burial method. Ang grounding resistance ng prefabricated substation ay hindi hihigit sa 1 Ω.
3 Technical Requirements ng Miniaturized Intelligent Prefabricated Substation
3.1 Electrical Principle
Ang miniaturized intelligent prefabricated substation ay angkop para sa distribution network ng 10/0.4 kV three-phase AC system. Ito ay nag-integrate ng high-voltage switchgear, distribution transformers, at low-voltage distribution devices batay sa specific wiring scheme. Ang high-voltage side ay gumagamit ng single busbar wiring, na may dalawang incoming lines at isang outgoing line. Mayroong fuse protection na itinalaga sa transformer side. Pagkatransform ng distribution transformer, ang low-voltage busbar ay maaaring disenyo ng 4 low-voltage feeder lines ayon sa pangangailangan, at walang low-voltage main switch na itinalaga.
3.2 Applicable Places
Ang miniaturized intelligent prefabricated substation na ito ay malawakan ang application sa outdoor places tulad ng urban distribution network renovation, residential communities, factories and enterprises, commercial office buildings, business districts, public green areas, cultural protection areas, at parks.
3.3 Environmental Conditions for Use
Altitude: hindi lumampas sa 1,000 m.
Ambient temperature: ang pinakamababa ay -25 °C, ang pinakamataas ay 45 °C; ang pinakamataas na taunang average temperature ay hindi lumampas sa 20 °C, at ang pinakamataas na monthly average temperature ay hindi lumampas sa 35 °C.
Relative humidity: sa 20 °C, ang pinakamataas na monthly average ay hindi lumampas sa 90%, at ang pinakamataas na daily average ay hindi lumampas sa 95%.
Seismic resistance: ang ground horizontal acceleration ay hindi lumampas sa 0.2 g (g represents the acceleration due to gravity), at ang ground vertical acceleration ay 0.1 g.
Sunshine intensity: kapag ang wind speed ay 0.5 m·s⁻¹, ang solar radiation intensity ay hindi lumampas sa 0.1 W·cm⁻².
Maximum ice coating thickness: 10 mm.
Pollution level: hindi lumampas sa level III
Ground inclination: hindi hihigit sa 3°.
Installation location: outdoor, without explosion hazards, fires, chemical corrosion, or severe vibrations.
Kung hindi ito sumasang-ayon sa nabanggit na normal environmental conditions for use, kailangan itong negosyahan at i-resolve sa pagitan ng user at manufacturer.
4 Prototype Acceptance ng Miniaturized Intelligent Prefabricated Substation
Ang miniaturized intelligent prefabricated substation ay prototyped ng Jiangsu Qihou Intelligent Electrical Equipment Co., Ltd. Ang Quality Inspection Center for High-Voltage Transmission and Distribution Equipment of the Machinery Industry ay nag-conduct ng mga test sa mga pangunahing component ayon sa relevant national standards at industry standards, at ang resulta ng mga test ay qualified. Ang State Grid Shanghai Electric Power Company ay nag-conduct ng comprehensive acceptance sa sukat, panlabas, at performance ng prototype na ito, at ang resulta ng acceptance ay qualified.
5 Conclusion
Ang miniaturized intelligent prefabricated substation na in-develop sa artikulong ito ay nag-integrate ng mga advantage ng existing prefabricated substations sa bansa at abroad. Ito ay may mga advantage ng simple structure, small footprint, safety and reliability, beauty and environmental protection, exemption from inspection and maintenance, at mababang maintenance requirements. Ito ay may mahalagang promotional at application value sa construction at renovation ng urban distribution networks.
