راه‌حل‌های کاربردی برای زیرстанسیون‌های فشرده در شبکه‌های برق شهری
به عنوان یک مولفه مهم در سیستم‌های برق مدرن، زیراستانسیون‌های فشرده به دلیل مزایای تولید کارخانه‌ای، نصب آسان، مساحت کوچک، امنیت و قابلیت اطمینان، به تجهیزات کلیدی برای به‌روزرسانی و تغییر شبکه‌های شهری تبدیل شده‌اند. با تسریع در شهرنشینی، زیراستانسیون‌های فشرده از تجهیزات توزیع سنتی به گره‌های انرژی سبز و هوشمند تبدیل می‌شوند با ادغام انرژی‌های تجدیدپذیر، سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی و فناوری‌های نظارت هوشمند. بر اساس آخرین مشخصات فنی و تحلیل سناریوهای کاربردی، این راهکار پیشنهاد می‌کند که چگونه می‌توان زیراستانسیون‌های فشرده در شبکه‌های شهری را به طور منطقی پیکربندی و تبدیل هوشمند کرد، با هدف افزایش کیفیت تأمین برق، کاهش هزینه‌های عملیاتی و ترویج توسعه شبکه‌های کم‌کربن.
1. تحلیل ویژگی‌ها و مزایای فنی زیراستانسیون‌های فشرده
1.1 فلسفه طراحی اصلی
استفاده از طراحی کاملاً بسته و مدولار، که دستگاه‌های قطع کننده ولتاژ بالا، ترانسفورماتورهای توزیع و دستگاه‌های توزیع ولتاژ پایین را در یک جعبه واحد یکپارچه می‌کند، مدل "تولید کارخانه‌ای + مونتاژ محلی" را ایجاد می‌کند. بر اساس مشخصات فنی عمومی 2025 برای زیراستانسیون‌های فشرده، سطح محافظت جعبه ≥IP55 است و قادر به تحمل محیط‌های سخت مانند بخار نمک است.
1.2 شش مزیت اصلی
- دوره ساخت کوتاه: نصب تا راه‌اندازی تنها 5-8 روز طول می‌کشد، که نسبت به زیراستانسیون‌های سنتی 40٪-50٪ کاهش هزینه را ایجاد می‌کند.
- صرفه‌جویی در فضا: یک زیراستانسیون فشرده 4000kVA حداکثر 300 متر مربع مساحت می‌گیرد، فقط یک دهم مساحت یک زیراستانسیون سنتی است.
- امنیت بالا: ساختار عایق‌بندی کامل بدون قسمت‌های زنده بیرونی، که "صفر حادثه شوک الکتریکی" را ایجاد می‌کند.
- اتوماسیون قوی: پشتیبانی از توابع "چهار دور" (دورسنجی، دورنمایی، دورکنترل، دورتنظیم)، که نیازهای عملیات بدون نیروی انسانی را برآورده می‌کند.
- پیکربندی انعطاف‌پذیر: طراحی مدولار که به سناریوهای مختلف شبکه شهری تطبیق می‌یابد.
- نگهداری آسان: اجزای استاندارد که جایگزینی سریع را پشتیبانی می‌کنند و زمان خاموشی را به حداقل می‌رسانند.
1.3 طبقه‌بندی ساختار فنی
|
نوع |
طرح |
ویژگی‌های کلیدی |
مقایسه حجم |
|
زیراستانسیون فشرده اروپایی |
"خطی" با اتاق‌های جداگانه |
جعبه ولتاژ بالا، ترانسفورماتور و جعبه ولتاژ پایین در اتاق‌های مستقل. انتخاب جعبه‌های انعطاف‌پذیر، اما به تهویه مکانیکی برای خنک‌سازی متکی است؛ حجم بزرگتر. |
پایه (بزرگترین) |
|
زیراستانسیون فشرده آمریکایی |
"ترکیبی" یکپارچه |
سوئیچ بار ولتاژ بالا، فیوزها و ترانسفورماتور در یک ظرف روغنی یکپارچه. کوچکترین حجم. با این حال، فیوزهای روغنی آسان به کربن‌زدن هستند؛ نگهداری نیاز به خاموشی دارد؛ محافظت کافی از فقدان فاز ندارد. |
۱/۵ - ۱/۳ نوع اروپایی |
|
زیراستانسیون فشرده داخلی |
"خطی بهبود یافته" با اتاق‌های جداگانه |
جعبه ولتاژ بالا، ترانسفورماتور و جعبه ولتاژ پایین در اتاق‌های مستقل اما به صورت فشرده متصل. افزودن قفل‌های ایمنی و نظارت هوشمند: |
۱/۳ - ۱/۲ نوع اروپایی |
2. سناریوهای کاربردی معمول شبکه شهری و برنامه‌های پیکربندی
2.1 سناریوی منطقه مسکونی
- مورد: مجتمع مسکونی (24,000 متر مربع، 398 خانوار)، ظرفیت ترانسفورماتور توزیع 630kVA.
- پیشنهادات پیکربندی:
- نوع: 500-1000kVA، محافظت IP55.
- طراحی منظر: جعبه با پنل‌های چراغ تبلیغاتی، نصب PV روی سقف.
- جبران بار غیرفعال: پیکربندی 40٪-50٪ از ظرفیت، دستگاه جبران 10 حلقه خودکار.
- خطوط خروجی ولتاژ پایین: 15-25 حلقه (شامل 1-3 ذخیره).
2.2 سناریوی مرکز تجاری
- مورد: مرکز خرید (109,000 متر مربع مجتمع)، استفاده از واحد حلقه‌ای عایق‌بندی شده با گاز محیط‌زیستی.
- پیشنهادات پیکربندی:
- ظرفیت: 1250-2000kVA، اتصال حلقه‌ای.
- نظارت هوشمند: برش شبکه 5G + رمزگذاری SM4/SM2، پشتیبانی از تحلیل وضعیت تجهیزات AI.
- جبران بار غیرفعال: پیکربندی 50٪-60٪ از ظرفیت، سیستم تأمین برق 20-30 حلقه.
2.3 سناریوی پارک صنعتی
- مورد: ایستگاه شارژ پارکینگ، استفاده از زیراستانسیون فشرده حلقه‌ای 1250kVA.
- پیشنهادات پیکربندی:
- ظرفیت: 800-2000kVA.
- یکپارچه‌سازی ذخیره‌سازی انرژی: 15٪-20٪ از ظرفیت ترانسفورماتور اصلی، سیستم ذخیره‌سازی سیال 6.25MWh پیشنهاد می‌شود.
- نیازهای محافظت: جعبه با مکانیزم بلندکردن برای تضمین عدم تغییر شکل در حین حمل و نصب.
2.4 مقایسه پارامترهای کلیدی در سه سناریو
|
سناریوی کاربردی |
محدوده ظرفیت |
نوع اتصال |
نسبت جبران بار غیرفعال |
پیکربندی‌های خاص |
|
منطقه مسکونی |
500-1000kVA |
نوع پایانه |
40٪-50٪ |
یکپارچه‌سازی منظر، تأمین خودکار PV |
|
مرکز تجاری |
1250-2000kVA |
نوع حلقه‌ای |
50٪-60٪ |
برش شبکه 5G، تأمین چند حلقه |
|
پارک صنعتی |
800-2000kVA |
نوع حلقه‌ای |
40٪-60٪ |
یکپارچه‌سازی ذخیره‌سازی انرژی، خنک‌سازی سیال |
3. تحلیل سودمندی اقتصادی
3.1 صرفه‌جویی در هزینه سرمایه‌گذاری:
- مثال: زیراستانسیون تک ترانسفورماتور 35kV، مقیاس 4000kVA:
- زیراستانسیون فشرده بیش از یک میلیون یوان نسبت به زیراستانسیون سنتی صرفه‌جویی می‌کند؛
- حدود 2700 متر مربع از مساحت زمین صرفه‌جویی می‌شود.
3.2 کاهش هزینه‌های عملیاتی و نگهداری:
- استفاده از فناوری‌های پیشرفته مانند تجهیزات بدون روغن امکان نگهداری بر اساس وضعیت را فراهم می‌کند و حدود 100,000 یوان در سال در هزینه‌های عملیاتی و نگهداری صرفه‌جویی می‌کند.
3.3 اقتصاد راه‌حل یکپارچه (روند 2025):
- کاهش هزینه‌های فناوری ذخیره‌سازی انرژی (هزینه سیستم ≤0.6 یوان / Wh):
- راه‌حل "PV + زیراستانسیون فشرده + ذخیره‌سازی انرژی" می‌تواند دوره بازگشت سرمایه را به کمتر از 8 سال کاهش دهد.
جدول داده‌های کلیدی
|
مورد |
مزیت زیراستانسیون فشرده |
|
سرمایه‌گذاری 35kV/4000kVA |
صرفه‌جویی بیش از یک میلیون یوان |
|
مساحت زمین اشغال شده |
صرفه‌جویی حدود 2700 متر مربع |
|
هزینه عملیاتی و نگهداری سالانه |
صرفه‌جویی حدود 100,000 یوان |
|
دوره بازگشت سرمایه راه‌حل یکپارچه |
≤8 سال (با ذخیره‌سازی انرژی و کمک‌های مالی) |
4. سناریوهای اجرایی زیراستانسیون‌های فشرده
4.1 اولویت در ساخت‌وساز جدید:
- استفاده از زیراستانسیون‌های فشرده را در مجتمع‌های مسکونی جدید، مراکز تجاری و پارک‌های صنعتی با اولویت قرار دهید، با استفاده از مزایای مساحت کوچک و نصب آسان آنها.
4.2 بازسازی و تعویض شبکه شهری:
- در پروژه‌های به‌روزرسانی شبکه شهری، به تدریج زیراستانسیون‌های سنتی را با زیراستانسیون‌های فشرده جایگزین کنید تا انعطاف‌پذیری و قابلیت اطمینان شبکه را افزایش دهید.
4.3 کاوش و نوآوری در پیلاتریک‌های صفر کربن:
- اجرای راه‌حل‌های یکپارچه ترکیب PV + ذخیره‌سازی انرژی + زیراستانسیون فشرده.
