1. Proces návrhu rozvodne: fázový prístup

110 kV rozvodne trvalo 16 mesiacov od konceptu po napájanie, pretože tím preskočil štúdie toku zaťaženia v počiatočnej fáze. Tento jediný dohľad sa pretavil do troch veľkých zmien vybavenia a prekročenia rozpočtu vo výške 1,2 milióna dolárov. Návrh rozvodne uspeje iba vtedy, keď budete postupovať podľa prísnej postupnej metodológie. Každá fáza vytvára špecifické výstupy, ktoré potvrdzujú ďalší súbor rozhodnutí.

Šesťfázový proces začína realizovateľnosťou a výberom lokality. Inžinieri zhromažďujú prognózy zaťaženia, environmentálne obmedzenia a požiadavky na prepojenie siete. Výstupom je predbežná jednoriadková schéma a koncepčné usporiadanie. Druhá fáza prebieha hĺbkové systémové štúdie: analýza skratu, tok zaťaženia a prechodná stabilita. Tieto štúdie poskytujú úrovne skratového prúdu, napäťové profily a požiadavky na výkon ističa, ktoré riadia všetky menovité hodnoty zariadení.

Tretia fáza vyberá primárne vybavenie – transformátory, rozvádzače, prípojnice a reaktory. Každá špecifikácia súvisí s číslami systémových štúdií. Štvrtá fáza dokončuje fyzické usporiadanie, stavebné práce a uzemňovaciu sieť. Piata fáza navrhuje architektúru ochrany, riadenia a SCADA. Šiesta fáza zahŕňa konštrukciu, testovanie a uvedenie do prevádzky. Každé odovzdanie medzi fázami by malo zahŕňať formálny kontrolný zoznam preskúmania návrhu.

Bežným vzorom zlyhania je vykonávanie systémových štúdií po už objednanom zariadení. To si vynucuje kompromisy v koordinácii ochrany a môže spôsobiť, že transformátory budú náchylné na poškodenie spôsobené poruchou. Postupujte podľa poradia. Nechajte čísla riadiť výber hardvéru.

2. Kľúčové systémové štúdie: skrat, tok záťaže a koordinácia ochrany

Nemôžete dimenzovať istič alebo nastaviť reléový snímač bez znalosti maximálneho dostupného poruchového prúdu. Systémové štúdie nie sú nepovinné papierovanie. Sú analytickou chrbticou každej technickej špecifikácie. Tri základné štúdie sú analýza skratu, analýza toku zaťaženia a koordinácia ochrany.

Analýza skratu vypočítava trojfázové a zemné poruchové prúdy na každej zbernici. Pre typickú 110 kV rozvodňu s predradenou sieťou 2 500 MVA je úroveň trojfázovej symetrickej poruchy často medzi 20 kA a 40 kA. Jednofázové spojenie so zemou môže presiahnuť 30 kA, ak je neutrál pevne uzemnený. Tieto čísla určujú prerušovaciu hodnotu ističov, krátkodobú odolnosť prípojníc a tepelné limity prúdových transformátorov.

Analýza toku záťaže potvrdzuje napäťové profily a zaťaženie zariadenia v rámci scenárov špičkovej a minimálnej výroby. Inžinieri skontrolujú, či prepínače odbočiek transformátora dokážu udržať sekundárne napätie v rozsahu 0,95–1,05 pu. Identifikujú tiež preťažené vedenia a deficity jalového výkonu. Koordinácia ochrany potom vychádza z oboch štúdií. Pomocou kriviek čas-prúd (TCC) konštruktéri nastavujú časové číselníky relé a zberné prúdy tak, aby sa porucha na napájacom zariadení vymazala skôr, ako sa spustí záložná ochrana transformátora. Štandardnou praxou sú koordinačné intervaly 0,2–0,3 sekundy medzi sériovými zariadeniami.

Nižšie uvedená tabuľka ukazuje typické úrovne skratu pre bežné napätia rozvodne za predpokladu silného príspevku siete.

Spustite tieto štúdie pomocou softvéru ako ETAP, DIgSILENT PowerFactory alebo PSS/E. Vždy modelujte konfiguráciu siete v najhoršom prípade – maximálnu generáciu a všetky linky v prevádzke.

3. Výber zariadenia: Transformátory, rozvádzače a prípojnice

Výber zariadenia je tam, kde sa stretávajú kapitálové náklady, prevádzka počas životnosti a obmedzenia miesta. Pomýlite si to a zaplatíte za to dvakrát – raz v objednávke a raz v rozpočte na údržbu. Tri najväčšie rozhodnutia sú typ transformátora, izolačné médium rozvádzača a konfigurácia prípojníc.

3.1 Typ transformátora: Olejový vs. Suchý

Olejové transformátory dominujú v rozvodniach nad 35 kV kvôli ich vynikajúcemu chladeniu a vyšším hodnotám BIL. Typická jednotka 110 kV / 20 kV, 50 MVA používa minerálny olej s núteným olejom a núteným chladením vzduchom. Straty pri plnom zaťažení pre takúto jednotku sa pohybujú od 150 kW do 200 kW. Transformátory ponorené do oleja ponúkajú nižšie prvé náklady na MVA a lepšiu schopnosť preťaženia, ale pri inštalácii vo vnútri alebo v blízkosti budov vyžadujú protipožiarne systémy a šachty na zachytávanie oleja.

Výrobcovia transformátorov ponorených do oleja, továreň OEM/ODM

Jiangsu Dingxin Electric je čínsky vlastný výrobca transformátorov ponorených do oleja a továreň na transformátory ponorené do oleja OEM/ODM, vlastný transformátor ponorený do oleja online.

Zobraziť produkt →

Najmä suché transformátory konštrukcie liatych cievok z epoxidovej živice , vynikajú v mestských rozvodniach, podzemných trezoroch a miestach s prísnymi protipožiarnymi predpismi. Liatinová jednotka 35 kV / 0,4 kV, 2,5 MVA odvádza teplo prirodzenou konvekciou vzduchu, čím eliminuje olejové čerpadlá a radiátory. Pokutou sú vyššie počiatočné náklady – zhruba o 20 – 30 % viac ako ekvivalentná jednotka naplnená olejom – a väčšia stopa pri rovnakom kVA. Nižšie uvedená tabuľka porovnáva tieto dve technológie v rámci šiestich rozhodovacích faktorov.

Výrobcovia suchých transformátorov, továreň na suché transformátory

Jiangsu Dingxin Electric je čínsky výrobca vlastných suchých transformátorov a OEM / ODM továreň na suché transformátory, vlastný suchý transformátor online.

Zobraziť produkt →

3.2 Rozvádzač: AIS vs. GIS

Vzduchom izolované rozvádzače (AIS) využívajú ako izolačné médium atmosférický vzduch. Je to predvolená voľba pre vonkajšie 35–220 kV rozvodne s dostatočným priestorom. Jeden 110 kV AIS záliv zaberá približne 8 m × 12 m. Plynom izolované rozvádzače (GIS) naopak uzatvárajú všetky živé časti do utesnených rúrok naplnených SF6. Rovnaký 110 kV záliv sa zmenší na približne 2 m × 6 m. GIS je povinný pre mestské vnútorné rozvodne a pobrežné lokality, kde by znečistenie soľou znehodnotilo izolátory AIS do dvoch rokov.

GIS stojí 2-3 krát viac ako AIS za rovnaké hodnotenie. Keď však náklady na pozemok presiahnu 500 dolárov za meter štvorcový, menšia plocha často prevráti celkové náklady na inštaláciu v prospech GIS. Údržba GIS je v prípade primárnych kontaktov nižšia, hoci monitorovanie plynu a detekcia únikov pridáva špecializovanú nákladovú vrstvu.

3.3 Konfigurácia prípojnice

Usporiadanie s jedným autobusom je najlacnejšie, ale kvôli údržbe si vyžaduje úplný výpadok stanice. Schémy dvojitej zbernice alebo ističa a pol poskytujú prevádzkovú flexibilitu. Pre 220 kV rozvodňu so šiestimi napájačmi, konfigurácia ističa a pol pridáva asi 30 % k investičným nákladom rozvádzača, ale eliminuje úplné výpadky stanice počas údržby ističa. Vyberte schému zbernice na základe kritéria spoľahlivosti N-1 spoločnosti.

4. Usporiadanie rozvodne a návrh uzemnenia

Fyzické usporiadanie a uzemnenie sú neoddeliteľné. Umiestnenie zariadenia určuje dĺžku cesty poruchového prúdu, ktorá priamo ovplyvňuje krokové a dotykové napätie. Dobre navrhnuté usporiadanie tiež zjednodušuje káblové výkopy, znižuje zemné práce a urýchľuje výstavbu.

Začnite s jednoriadkovým diagramom a priraďte fyzické pozície. Umiestnite pole transformátora vedľa budovy rozvádzača, aby ste minimalizovali dĺžku vedenia zbernice. Pre vonkajšie vzduchom izolované stanice dodržujte minimálne vzdialenosti medzi fázami a medzi fázami a zemou podľa IEC 61936-1. Pri 110 kV je štandardná vzdialenosť medzi fázami 1 300 mm a medzi fázami a zemou je 1 100 mm. Pre 220 kV sa tieto hodnoty zvyšujú na 2 100 mm a 1 800 mm.

Cieľom návrhu uzemnenia je celkový odpor zeme 1 ohm alebo menej pre veľké rozvodne a 5 ohmov pre malé rozvodne. Mriežka sa zvyčajne skladá z holých medených vodičov uložených v hĺbke 0,5 – 0,7 m, ktoré tvoria pletivo s rozstupom 4 – 6 metrov. Ak odpor pôdy presahuje 500 ohm-m, musíte použiť vertikálne uzemňovacie tyče alebo chemické ošetrenie. Vypočítajte dotykové a krokové napätie pri najhoršom prípade sieťového prúdu. Povolené dotykové napätie pre 0,5-sekundový čas čistenia na povrchu drveného kameňa je okolo 660 V. Ak vypočítané dotykové napätie prekročí túto hodnotu, dotiahnite rozstup mriežky alebo pridajte povrchovú izoláciu.

Ochrana pred bleskom využíva metódu rolujúcej gule. Pre rozvodňu stupňa ochrany II je polomer gule 30 m. Umiestnite tienené vodiče alebo bleskozvody tak, aby sa všetky zariadenia pod napätím nachádzali v zóne ochrany. 20 m vysoký stožiar poskytuje bočnú ochrannú vzdialenosť približne 24 m pri 12 m výške zariadenia.

5. Ochranné a riadiace systémy: Od relé po SCADA

Ochrana musí byť rýchla, selektívna a spoľahlivá. Primárna ochrana výkonového transformátora nad 10 MVA je zvyčajne prúdové diferenciálne relé s harmonickým obmedzením. Toto relé deteguje vnútorné poruchy porovnaním prúdov vstupujúcich a vychádzajúcich z každého vinutia. Pre transformátor 110/20 kV, 50 MVA je typický diferenciálny snímač nastavený na 0,2–0,3 na jednotku so sklonom 30–40 %, aby sa predišlo vypnutiu pri saturácii CT počas vonkajších porúch.

Záložná ochrana zahŕňa časové nadprúdové prvky na vysokonapäťovej a nízkonapäťovej strane. Snímanie fázového nadprúdu je nastavené na 125–150 % prúdu transformátora pri plnom zaťažení; zemný nadprúdový snímač je často nastavený na 20–30 % prúdu pri plnom zaťažení pre citlivo uzemnené systémy. Ochrana pri zlyhaní ističa spustí vypnutie všetkých susedných ističov, ak primárny istič neodstráni poruchu do 150–200 ms.

Architektúra riadiaceho systému teraz univerzálne prijíma IEC 61850 pre automatizáciu rozvodní. Digitálne relé, zlučovacie jednotky a radiče polí komunikujú cez staničnú zbernicu pomocou správ GOOSE na blokovanie a MMS pre rozhrania SCADA. IEC 61850 znižuje medenú kabeláž o 60–80 % v porovnaní s pevne zapojenými schémami. Keď obslužný program prevádzkuje staršie rozhranie SCADA, protokolová brána konvertuje DNP3 alebo Modbus na zbernicu stanice. Vždy špecifikujte, že nastavenia ochranného relé majú byť uložené v energeticky nezávislej podobe a že všetky záznamy udalostí sú časovo synchronizované cez hlavné hodiny SNTP alebo IRIG-B.

6. Špeciálne úvahy pre rozvodne obnoviteľnej energie

Stanica solárnej farmy nie je zmenšenou verziou rozvodnej stanice. Musí zvládnuť vysoký obsah harmonických, obojsmerný tok energie a riziko neúmyselného ostrovovania. Ignorujte tieto faktory a budete čeliť nesprávnej činnosti relé a vypínaniu meniča.

Harmonické skreslenie z invertorov sa zvyčajne sústreďuje na frekvenciách nižšieho rádu – 5., 7., 11. a 13. Celkové harmonické skreslenie (THD) v bode prepojenia by malo zostať pod 5 % na IEEE 519. Keď THD prekročí túto hranicu, inžinieri pridajú pasívne ladené filtre alebo aktívne harmonické filtre. Pasívny filter vyladený na 5. harmonickú s faktorom kvality 20 môže znížiť tento harmonický prúd o 80 %. Aktívne filtre, hoci sú drahšie, sa prispôsobujú meniacim sa prevádzkovým bodom meniča.

Detekcia ostrovčekov vyžaduje kombináciu pasívnych metód (pod/prepätie, pod/nad frekvencia) a aktívnych metód (frekvenčný posun, zmena exportu jalového výkonu). Relé proti ostrovnej prevádzke musí odpojiť zariadenie do 2 sekúnd od straty siete. Pozornosť si vyžaduje aj výber transformátora. Vyhradený invertorový transformátor musí odolať dodatočnému namáhaniu vinutia harmonickými prúdmi. Transformátory s fázovým posunom možno použiť na vytvorenie konfigurácií multipulzných usmerňovačov, ktoré zrušia špecifické harmonické objednávky skôr, ako sa dostanú do siete, čím sa znížia náklady na filtre a pôda.

Výrobcovia usmerňovacieho transformátora s fázovým posunom, továreň OEM/ODM

Jiangsu Dingxin Electric je čínsky vlastný výrobca usmerňovacieho transformátora s fázovým posunom a OEM/ODM továreň na usmerňovacie transformátory s fázovým posunom, zákazkový usmerňovací transformátor s fázovým posunom online

Zobraziť produkt →

V prípade veterných fariem je dizajn rozvodne riadený funkciou blikania napätia a nízkonapäťového prejazdu (LVRT). Impedancia transformátora sa zvyčajne pohybuje medzi 8 % a 12 %, aby sa obmedzil pokles napätia počas spúšťania turbíny. Zabezpečte, aby krivka LVRT veterných turbín zodpovedala požiadavkám sieťového kódu – zotrvanie v pripojení pri nulovom napätí po dobu 150 ms je spoločným mandátom.

7. Medzinárodné normy: IEC vs. IEEE/ANSI – Čo potrebujete vedieť

Transformátor skonštruovaný podľa IEC 60076 nemusí nevyhnutne spĺňať požiadavky IEEE C57.12.00 bez konštrukčných úprav. Rozdiely sa objavujú v limitoch nárastu teploty, úrovniach izolácie a podmienkach testovania hluku. Exportné projekty, ktoré nedokážu zosúladiť tieto štandardy vo fáze špecifikácie, nevyhnutne čelia nákladnému prepracovaniu.

Nižšie uvedená tabuľka zdôrazňuje tri kritické body divergencie.

Pre rozvádzače IEC 62271-1 definuje menovité napätie a prúd inak ako IEEE C37. Pri špecifikácii zariadenia výslovne uveďte platnú normu a vyžiadajte si certifikát zhody. Výrobcovia schopní dodávať produkty s dvojitou certifikáciou eliminujú riziká zosúladenia. A Podložný transformátor európskeho štýlu môže byť napríklad skonštruovaný tak, aby spĺňal požiadavky na koordináciu izolácie IEC aj IEEE s malými úpravami povrchovej vzdialenosti puzdier.

2000 KVA 11KV Európski výrobcovia výkonových transformátorov rozvodne, továreň - Jiangsu Dingxin Electric Co., Ltd.

Jiangsu Dingxin Electric je čínsky OEM 2000KVA 11KV Európski výrobcovia a továreň na transformátory pre rozvodne, veľkoobchodný predaj transformátorov pre európske rozvodne, európska transformácia rozvodne

Zobraziť produkt →

8. Odhad nákladov a časová os projektu

Realizmus rozpočtu oddeľuje schválené projekty od odložených návrhov. 110 kV vonkajšia rozvodňa AIS na zelenej lúke s dvoma 50 MVA transformátormi a šiestimi napájacími poliami zvyčajne stojí 4 až 7 miliónov dolárov na vybavenie a konštrukciu. Samotný transformátorový balík spotrebuje 30–35 % z tohto celkového množstva. Rozvádzače predstavujú 20 – 25 %, zatiaľ čo stavebné práce a základy pridávajú ďalších 15 – 20 %. Zvyšná suma pokrýva ochranu, riadenie, SCADA a uvedenie do prevádzky.

Časové osi sa riadia predvídateľným vzorom. Fáza návrhu a obstarávania pre 110 kV stanicu trvá 5 až 7 mesiacov. Civilná výstavba a inštalácia zariadení trvá 6–8 mesiacov. Uvedenie do prevádzky a synchronizácia siete trvajú ďalšie 2–3 mesiace. Celý program, od podpísania zmluvy až po komerčnú prevádzku, trvá 12–18 mesiacov. Stanica 220 kV GIS s viacerými poliami a vyššími menovitými hodnotami napätia pridáva približne 4 až 6 mesiacov do fázy návrhu aj inštalácie.

Prekročenie nákladov má najčastejšie pôvod v troch zdrojoch: neskoré zmeny v požiadavkách na prepojenie siete, nepredvídané podmienky na zemi, ktoré si vyžadujú hlboké pilóty, a rozšírené plány akceptačných testov v továrni (FAT) v dôsledku nesúladu špecifikácií. Pred vydaním veľkých nákupných objednávok prideľte 10 – 15 % rezervu na rozpočet zariadenia a upravte podmienky zmluvy o prepojení.