1. Proces projektiranja trafostanice: Fazni pristup

Trafostanici od 110 kV trebalo je 16 mjeseci od koncepta do puštanja u pogon jer je tim preskočio studije protoka opterećenja u ranoj fazi. Taj pojedinačni propust pretvorio se u tri velike promjene opreme i prekoračenje proračuna od 1,2 milijuna dolara. Dizajn trafostanice je uspješan samo kada slijedite krutu faznu metodologiju. Svaka faza proizvodi specifične rezultate koji potvrđuju sljedeći skup odluka.

Proces od šest faza počinje s izvedivosti i odabirom lokacije. Inženjeri prikupljaju prognoze opterećenja, ekološka ograničenja i zahtjeve za međusobno povezivanje mreže. Rezultat je preliminarni jednolinijski dijagram i konceptualni izgled. Druga faza provodi duboke studije sustava: analiza kratkog spoja, tok opterećenja i prijelazna stabilnost. Ove studije daju razine struje kratkog spoja, naponske profile i zahtjeve za rad prekidača koji pokreću sve ocjene opreme.

U trećoj fazi odabire se primarna oprema—transformatori, razvodna oprema, sabirnice i reaktori. Svaka specifikacija povezana je s brojevima studije sustava. Četvrta faza dovršava fizički izgled, građevinske radove i mrežu uzemljenja. Peta faza dizajnira zaštitu, kontrolu i SCADA arhitekturu. Šesta faza obuhvaća izgradnju, testiranje i puštanje u pogon. Svaka primopredaja između faza trebala bi uključivati ​​službeni kontrolni popis za pregled dizajna.

Uobičajen obrazac kvara je provođenje studija sustava nakon što je oprema već naručena. To dovodi do kompromisa u koordinaciji zaštite i može ostaviti transformatore osjetljivima na oštećenja uslijed kvara. Slijedite slijed. Neka brojevi upravljaju izborom hardvera.

2. Ključne studije sustava: kratki spoj, tok opterećenja i koordinacija zaštite

Ne možete dimenzionirati prekidač strujnog kruga ili postaviti relej za uključivanje bez poznavanja maksimalne dostupne struje kvara. Studije sustava nisu izborna papirologija. Oni su analitička okosnica svake tehničke specifikacije. Tri temeljne studije su analiza kratkog spoja, analiza protoka opterećenja i koordinacija zaštite.

Analiza kratkog spoja izračunava trofazne struje i struje međuzemlja na svakoj sabirnici. Za tipičnu trafostanicu od 110 kV s uzvodnom mrežom od 2500 MVA, razina trofaznog simetričnog kvara često se nalazi između 20 kA i 40 kA. Jednofazni spoj s uzemljenjem može premašiti 30 kA ako je nula čvrsto uzemljena. Ovi brojevi određuju prekidnu snagu prekidača, kratkotrajnu otpornost sabirnica i toplinske granice strujnih transformatora.

Analiza protoka opterećenja potvrđuje naponske profile i opterećenje opreme pod scenarijima vršne i minimalne proizvodnje. Inženjeri provjeravaju mogu li mjenjači transformatora održavati sekundarni napon unutar 0,95–1,05 pu. Oni također identificiraju preopterećene vodove i deficite jalove snage. Koordinacija zaštite zatim se nadovezuje na obje studije. Koristeći krivulje vrijeme-struja (TCC), dizajneri postavljaju vremenske brojčanike releja i struje preuzimanja tako da se kvar na napojnom vodu otkloni prije nego što proradi pomoćna zaštita transformatora. Intervali koordinacije od 0,2–0,3 sekunde između serijskih uređaja standardna su praksa.

Donja tablica prikazuje tipične razine kratkog spoja za uobičajene napone trafostanica, uz pretpostavku snažnog doprinosa mreži.

Izvedite ove studije sa softverom kao što je ETAP, DIgSILENT PowerFactory ili PSS/E. Uvijek modelirajte konfiguraciju mreže u najgorem slučaju—maksimalna proizvodnja i svi vodovi u funkciji.

3. Odabir opreme: Transformatori, sklopni uređaji i sabirnice

Odabir opreme je ono gdje se sukobljavaju kapitalni trošak, radni vijek i ograničenja lokacije. Pogriješite i platit ćete za to dvaput - jednom u narudžbenici i jednom u proračunu za održavanje. Tri najveće odluke su tip transformatora, medij izolacije sklopnog uređaja i konfiguracija sabirnica.

3.1 Vrsta transformatora: uljni u odnosu na suhi tip

Transformatori uronjeni u ulje dominiraju trafostanicama iznad 35 kV zbog svog vrhunskog hlađenja i viših BIL ocjena. Tipična jedinica od 110 kV / 20 kV, 50 MVA koristi mineralno ulje s prisilnim hlađenjem uljem i zrakom. Gubici pri punom opterećenju za takvu jedinicu kreću se od 150 kW do 200 kW. Transformatori uronjeni u ulje nude nižu prvu cijenu po MVA i bolju sposobnost preopterećenja, ali zahtijevaju sustave za suzbijanje požara i jame za zadržavanje ulja kada se postavljaju u zatvorenom prostoru ili u blizini zgrada.

Proizvođači uljnih transformatora, tvornica OEM/ODM

Jiangsu Dingxin Electric je kineski proizvođač uljnih transformatora po mjeri i OEM/ODM tvornica uljnih transformatora, prilagođenih uljnih transformatora na mreži.

Pogledajte proizvod →

Osobito suhi transformatori epoxy-resin cast-coil dizajni , ističu se u gradskim trafostanicama, podzemnim trezorima i lokacijama sa strogim protupožarnim kodeksima. Jedinica od lijevane smole od 35 kV / 0,4 kV, 2,5 MVA raspršuje toplinu kroz prirodnu konvekciju zraka, eliminirajući uljne pumpe i radijatore. Kazna je veći početni trošak—otprilike 20–30% više od ekvivalentne jedinice punjene uljem—i veći otisak za isti kVA. Tablica u nastavku uspoređuje dvije tehnologije kroz šest faktora odlučivanja.

Proizvođači suhih transformatora, Tvornica suhih transformatora

Jiangsu Dingxin Electric je kineski proizvođač suhih transformatora po narudžbi i OEM/ODM tvornica suhih transformatora, prilagođenih suhih transformatora na mreži.

Pogledajte proizvod →

3.2 Rasklopna oprema: AIS nasuprot GIS-u

Zračno izolirani razvodni uređaj (AIS) koristi atmosferski zrak kao izolacijski medij. To je zadani izbor za vanjske trafostanice 35–220 kV s dovoljno prostora. Jedno 110 kV AIS polje zauzima otprilike 8 m × 12 m. Nasuprot tome, rasklopni uređaji izolirani plinom (GIS) zatvaraju sve dijelove pod naponom u zabrtvljene cijevi ispunjene SF6. Isto polje od 110 kV smanjuje se na oko 2 m × 6 m. GIS je obavezan za urbane unutarnje trafostanice i obalna mjesta gdje bi onečišćenje solju degradiralo AIS izolatore unutar dvije godine.

GIS košta 2-3 puta više od AIS-a za iste ocjene. Ali kada troškovi zemljišta premašuju 500 USD po kvadratnom metru, manja površina često okreće ukupne instalirane troškove u korist GIS-a. Održavanje GIS-a je manje za primarne kontakte, iako nadzor plina i otkrivanje curenja dodaju specijalizirani sloj troškova.

3.3 Konfiguracija sabirnice

Planovi s jednim autobusom su najjeftiniji, ali zahtijevaju prekid rada cijele stanice radi održavanja. Sheme dvostruke sabirnice ili poluprekidača pružaju radnu fleksibilnost. Za trafostanicu od 220 kV sa šest napojnih vodova, konfiguracija prekidača i pol dodaje oko 30% kapitalnih troškova rasklopnog uređaja, ali eliminira potpune ispade stanice tijekom održavanja prekidača. Odaberite shemu sabirnice na temelju N-1 kriterija pouzdanosti komunalnog poduzeća.

4. Izgled trafostanice i dizajn uzemljenja

Fizički raspored i uzemljenje su neodvojivi. Položaj opreme određuje duljinu puta struje kvara, što izravno utječe na napon koraka i dodir. Dobro osmišljen raspored također pojednostavljuje rovove za kabele, smanjuje zemljane radove i ubrzava izgradnju.

Započnite s jednolinijskim dijagramom i dodijelite fizičke otvore. Postavite polje transformatora uz zgradu rasklopnog uređaja kako biste smanjili duljinu kanala sabirnice. Za vanjske stanice izolirane zrakom, održavajte minimalne razmake između faza i između faza i zemlje prema IEC 61936-1. Na 110 kV, standardni razmak između faza je 1300 mm, a razmak između faze i zemlje je 1100 mm. Za 220 kV ove brojke rastu na 2100 mm odnosno 1800 mm.

Dizajn uzemljenja ima za cilj ukupni otpor uzemljenja od 1 ohma ili manje za velike podstanice i 5 ohma za male distribucijske stanice. Mreža se obično sastoji od golih bakrenih vodiča ukopanih 0,5-0,7 m duboko, tvoreći mrežu s razmakom od 4-6 metara. Tamo gdje otpornost tla prelazi 500 ohm-m, morate postaviti okomite šipke za uzemljenje ili kemijski tretman. Izračunajte napon dodira i koraka pod strujom mreže u najgorem slučaju. Dopušteni napon dodira za vrijeme čišćenja od 0,5 sekundi na površini od drobljenog kamena je oko 660 V. Ako izračunati napon dodira premašuje to, smanjite razmak rešetke ili dodajte površinsku izolaciju.

Zaštita od munje koristi metodu kotrljajuće sfere. Za trafostanicu II stupnja zaštite polumjer sfere je 30 m. Postavite zaštitne žice ili gromobranske stupove tako da sva oprema pod naponom bude unutar zone zaštite. Jarbol visok 20 m osigurava bočnu zaštitnu udaljenost od približno 24 m na visini opreme od 12 m.

5. Sustavi zaštite i upravljanja: od releja do SCADA

Zaštita mora biti brza, selektivna i pouzdana. Primarna zaštita za energetski transformator iznad 10 MVA obično je strujni diferencijalni relej s harmonijskim ograničenjem. Ovaj relej otkriva unutarnje kvarove uspoređujući struje koje ulaze i izlaze iz svakog namota. Za transformator od 110/20 kV, 50 MVA, tipično diferencijalno podizanje postavljeno je na 0,2–0,3 po jedinici s nagibom od 30–40% kako bi se izbjeglo okidanje pri zasićenju CT-a tijekom vanjskih kvarova.

Rezervna zaštita uključuje vremenske nadstrujne elemente na visokonaponskoj i niskonaponskoj strani. Fazna nadstruja je postavljena na 125-150% struje punog opterećenja transformatora; Prekomjerna struja uzemljenja često se postavlja na 20–30% struje punog opterećenja za osjetljivo uzemljene sustave. Zaštita od kvara prekidača pokreće isključenje svih susjednih prekidača ako primarni prekidač ne otkloni kvar unutar 150–200 ms.

Arhitektura upravljačkog sustava sada univerzalno prihvaća IEC 61850 za automatizaciju trafostanica. Digitalni releji, jedinice za spajanje i kontroleri odjeljaka komuniciraju preko sabirnice stanice koristeći GOOSE poruke za međusobno zaključavanje i MMS za SCADA sučelja. IEC 61850 smanjuje bakreno ožičenje za 60–80% u usporedbi s ožičenim shemama. Kada uslužni program upravlja naslijeđenim SCADA sučeljem, pristupnik protokola pretvara DNP3 ili Modbus u sabirnicu stanice. Uvijek odredite da se postavke zaštitnih releja pohranjuju u trajnom formatu i da su svi zapisi događaja vremenski sinkronizirani putem SNTP ili IRIG-B glavnog sata.

6. Posebna razmatranja za podstanice za obnovljivu energiju

Trafostanica solarne farme nije smanjena verzija komunalne rasklopne stanice. Mora se nositi s visokim harmonijskim sadržajem, dvosmjernim protokom snage i rizikom od nenamjernog otočića. Zanemarite ove čimbenike i suočit ćete se s pogrešnim radom releja i isključivanjem pretvarača.

Harmonijska izobličenja iz pretvarača obično se koncentriraju na frekvencijama niskog reda—5., 7., 11. i 13. Ukupno harmonijsko izobličenje (THD) na točki međusobnog povezivanja trebalo bi ostati ispod 5% prema IEEE 519. Kada THD prijeđe ovu granicu, inženjeri dodaju pasivne podešene filtre ili aktivne harmoničke filtre. Pasivni filtar podešen na 5. harmonik s faktorom kvalitete 20 može smanjiti struju harmonika za 80%. Aktivni filtri, iako su skuplji, prilagođavaju se promjenjivim radnim točkama pretvarača.

Detekcija otoka zahtijeva kombinaciju pasivnih metoda (pod/prenapon, pod/previsok frekvencija) i aktivnih metoda (pomak frekvencije, varijacija izvoza jalove snage). Relej protiv otočića mora isključiti postrojenje unutar 2 sekunde od gubitka mreže. Izbor transformatora također zahtijeva pažnju. Namjenski inverterski transformator mora izdržati dodatno naprezanje namota od harmonijskih struja. Fazni transformatori može se koristiti za stvaranje konfiguracija višeimpulsnog ispravljača koji poništavaju određene harmonijske redove prije nego što dođu do mreže, smanjujući troškove filtra i otisak.

Proizvođači transformatora ispravljača s promjenom faze, tvornica OEM/ODM

Jiangsu Dingxin Electric je kineski proizvođač transformatora ispravljača s promjenom faze i OEM/ODM tvornica transformatora s promjenom faze, prilagođeni transformator ispravljača s pomakom faze online

Pogledajte proizvod →

Za vjetroelektrane, mogućnost treperenja napona i niskog napona (LVRT) pokreću dizajn trafostanice. Impedancija transformatora obično je između 8% i 12% kako bi se ograničio pad napona tijekom pokretanja turbine. Pobrinite se da LVRT krivulja vjetroturbina odgovara zahtjevima mrežnog koda — uobičajena je obveza ostati spojen za stanje nultog napona tijekom 150 ms.

7. Međunarodni standardi: IEC nasuprot IEEE/ANSI – Što trebate znati

Transformator izgrađen prema IEC 60076 neće nužno ispuniti zahtjeve IEEE C57.12.00 bez prilagodbi dizajna. Razlike se pojavljuju u granicama porasta temperature, razinama izolacije i uvjetima ispitivanja buke. Izvozni projekti koji ne uspiju uskladiti te standarde u fazi specifikacije neizbježno se suočavaju sa skupim preradama.

Tablica u nastavku ističe tri kritične točke odstupanja.

Za sklopne uređaje, IEC 62271-1 definira nazivni napon i struju drugačije od IEEE C37. Prilikom specifikacije opreme izričito navedite važeći standard i zahtijevajte potvrdu o sukladnosti. Proizvođači sposobni za isporuku dvostruko certificiranih proizvoda eliminiraju rizike usklađivanja. A Transformator u europskom stilu montiran na podlogu , na primjer, može se konstruirati da zadovolji i IEC i IEEE zahtjeve za koordinaciju izolacije s manjim izmjenama puzne staze čahura.

2000KVA 11KV Europski proizvođači energetskih transformatora trafostanica, tvornica - Jiangsu Dingxin Electric Co., Ltd.

Jiangsu Dingxin Electric je Kina OEM 2000KVA 11KV proizvođači i tvornica energetskih transformatora za europske trafostanice, veleprodaja energetskih transformatora za europske trafostanice, transformacija snage za europske trafostanice

Pogledajte proizvod →

8. Procjena troškova i vremenski okvir projekta

Proračunski realizam odvaja odobrene projekte od odloženih prijedloga. 110 kV greenfield vanjska AIS trafostanica s dva transformatora od 50 MVA i šest polja za napajanje obično košta između 4 i 7 milijuna USD u opremi i izgradnji. Samo paket transformatora troši 30-35% od tog ukupnog iznosa. Rasklopna oprema čini 20-25%, dok građevinski radovi i temelji dodaju još 15-20%. Preostali iznos pokriva zaštitu, upravljanje, SCADA i puštanje u pogon.

Vremenske crte slijede predvidljiv obrazac. Faza projektiranja i nabave za 110 kV stanicu traje 5-7 mjeseci. Građevina i ugradnja opreme traju 6-8 mjeseci. Puštanje u pogon i sinkronizacija mreže traje dodatnih 2-3 mjeseca. Cijeli program, od potpisanog ugovora do komercijalne operacije, traje 12-18 mjeseci. GIS stanica od 220 kV s više polja i višim naponima dodaje otprilike 4-6 mjeseci za faze projektiranja i instalacije.

Prekoračenja troškova najčešće potječu iz tri izvora: kasnih promjena u zahtjevima za mrežno povezivanje, nepredviđenih uvjeta na tlu koji zahtijevaju duboke stupove i produženog rasporeda testiranja prihvaćanja tvornice (FAT) zbog neusklađenosti specifikacija. Dodijelite 10–15% nepredviđenih troškova na proračun za opremu i popravite uvjete ugovora o međusobnom povezivanju prije izdavanja velikih narudžbi.