1. عملية تصميم المحطات الفرعية: نهج مرحلي

استغرقت محطة فرعية بقدرة 110 كيلوفولت 16 شهرًا من الفكرة إلى التنشيط لأن الفريق تخطى دراسات تدفق الحمل في المرحلة المبكرة. تتابعت هذه الرقابة الفردية إلى ثلاثة تغييرات رئيسية في المعدات وتجاوز الميزانية البالغة 1.2 مليون دولار. لا ينجح تصميم المحطات الفرعية إلا عند اتباع منهجية مرحلية صارمة. تنتج كل مرحلة نتائج محددة تؤكد صحة المجموعة التالية من القرارات.

تبدأ العملية المكونة من ست مراحل بالجدوى واختيار الموقع. يجمع المهندسون توقعات الأحمال والقيود البيئية ومتطلبات الربط البيني للشبكة. الناتج عبارة عن رسم تخطيطي أولي من سطر واحد وتخطيط مفاهيمي. تجري المرحلة الثانية دراسات عميقة للنظام: تحليل الدائرة القصيرة، وتدفق الحمل، والاستقرار العابر. تسفر هذه الدراسات عن مستويات تيار الدائرة القصيرة، وملامح الجهد، ومتطلبات تشغيل الكسارة التي تدفع جميع تقييمات المعدات.

تختار المرحلة الثالثة المعدات الأساسية — المحولات، والمفاتيح الكهربائية، وقضبان التوصيل، والمفاعلات. ترتبط كل مواصفات بأرقام دراسة النظام. تنتهي المرحلة الرابعة من التخطيط المادي والأعمال المدنية وشبكة التأريض. تصمم المرحلة الخامسة بنية الحماية والتحكم وSCADA. تشمل المرحلة السادسة البناء والاختبار والتشغيل. يجب أن تتضمن كل عملية تسليم بين المراحل قائمة مرجعية رسمية لمراجعة التصميم.

أحد أنماط الفشل الشائعة هو إجراء دراسات النظام بعد طلب المعدات بالفعل. وهذا يفرض تنازلات في تنسيق الحماية ويمكن أن يترك المحولات عرضة للضرر من خلال الخطأ. اتبع التسلسل. دع الأرقام تقود خيارات الأجهزة.

2. دراسات النظام الرئيسية: الدائرة القصيرة، وتدفق الأحمال، وتنسيق الحماية

لا يمكنك تغيير حجم قاطع الدائرة أو ضبط التقاط التتابع دون معرفة الحد الأقصى لتيار العطل المتاح. دراسات النظام ليست أوراقًا اختيارية. فهي العمود الفقري التحليلي لكل المواصفات الفنية. الدراسات الأساسية الثلاث هي تحليل ماس كهربائى، وتحليل تدفق الحمل، وتنسيق الحماية.

يقوم تحليل الدائرة القصيرة بحساب تيارات الأعطال ثلاثية الطور والخط إلى الأرض في كل ناقل. بالنسبة لمحطة فرعية نموذجية بقدرة 110 كيلو فولت مع شبكة منبع بقدرة 2500 ميجا فولت أمبير، غالبًا ما يقع مستوى الصدع المتماثل ثلاثي الطور بين 20 كيلو أمبير و40 كيلو أمبير. يمكن أن يتجاوز الخطأ أحادي الطور إلى الأرض 30 كيلو أمبير إذا كان المحايد مؤرضًا بقوة. تحدد هذه الأرقام تصنيف انقطاع قواطع الدائرة الكهربائية، والتحمل القصير لقضبان التوصيل، والحدود الحرارية لمحولات التيار.

يؤكد تحليل تدفق الحمل ملفات تعريف الجهد وتحميل المعدات في ظل سيناريوهات التوليد القصوى والدنيا. يتحقق المهندسون من أن مبدلات حنفية المحولات يمكنها الحفاظ على الجهد الثانوي في حدود 0.95-1.05 pu. كما أنها تحدد الخطوط المحملة بشكل زائد وعجز الطاقة التفاعلية. ثم يعتمد تنسيق الحماية على كلتا الدراستين. باستخدام منحنيات الوقت الحالي (TCCs)، يقوم المصممون بتعيين أقراص وقت الترحيل وتيارات الالتقاط بحيث يتم إزالة الخطأ الموجود في وحدة التغذية قبل تشغيل الحماية الاحتياطية للمحول. تعد فترات التنسيق التي تتراوح من 0.2 إلى 0.3 ثانية بين الأجهزة المتسلسلة من الممارسات القياسية.

يوضح الجدول أدناه مستويات الدائرة القصيرة النموذجية لجهود المحطات الفرعية المشتركة، بافتراض مساهمة الشبكة القوية.

قم بإجراء هذه الدراسات باستخدام برامج مثل ETAP، أو DIgSILENT PowerFactory، أو PSS/E. قم دائمًا بتصميم تكوين الشبكة الأسوأ - الحد الأقصى للتوليد وجميع الخطوط في الخدمة.

3. اختيار المعدات: المحولات، والمفاتيح الكهربائية، وقضبان التوصيل

اختيار المعدات هو المكان الذي تتصادم فيه التكلفة الرأسمالية والتشغيل مدى الحياة وقيود الموقع. إذا أخطأت في الفهم، فسوف تدفع ثمنه مرتين - مرة في أمر الشراء ومرة ​​في ميزانية الصيانة. أكبر ثلاثة قرارات هي نوع المحول، ووسط عزل المفاتيح الكهربائية، وتكوين قضيب التوصيل.

3.1 نوع المحول: النوع المغمور بالزيت مقابل النوع الجاف

تهيمن المحولات المغمورة بالزيت على المحطات الفرعية التي تزيد عن 35 كيلو فولت بسبب تبريدها الفائق وتصنيفات BIL الأعلى. تستخدم الوحدة النموذجية بقدرة 110 كيلو فولت / 20 كيلو فولت و50 ميجا فولت أمبير الزيت المعدني مع الزيت القسري وتبريد الهواء القسري. وتتراوح خسائر الحمل الكامل لهذه الوحدة من 150 كيلووات إلى 200 كيلووات. المحولات المغمورة بالزيت توفر تكلفة أولية أقل لكل MVA وقدرة أفضل على التحميل الزائد، ولكنها تتطلب أنظمة إخماد الحرائق وحفر لاحتواء النفط عند تركيبها داخل المباني أو بالقرب منها.

مصنعي المحولات المغمورة بالزيت ، مصنع OEM / ODM

Jiangsu Dingxin Electric هي الشركة المصنعة للمحولات المغمورة بالزيت في الصين ومصنع المحولات المغمورة بالزيت OEM / ODM ، المحولات المغمورة بالزيت المخصص عبر الإنترنت.

عرض المنتج →

المحولات من النوع الجاف، على وجه الخصوص تصاميم لفائف الزهر من راتنجات الايبوكسي ، تتفوق في المحطات الفرعية الحضرية، والأقبية تحت الأرض، والمواقع ذات قواعد مكافحة الحرائق الصارمة. تعمل وحدة الراتنج المصبوب بقدرة 35 كيلو فولت / 0.4 كيلو فولت و2.5 ميجا فولت أمبير على تبديد الحرارة من خلال الحمل الحراري للهواء الطبيعي، مما يؤدي إلى التخلص من مضخات الزيت والمشعات. وتتمثل العقوبة في تكلفة أولية أعلى - ما يقرب من 20 إلى 30٪ أكثر من وحدة مكافئة مملوءة بالنفط - وبصمة أكبر لنفس كيلو فولت أمبير. يقارن الجدول أدناه بين التقنيتين عبر ستة عوامل قرار.

مصنعي محولات النوع الجاف، مصنع محولات النوع الجاف

Jiangsu Dingxin Electric هي الشركة المصنعة لمحولات النوع الجاف المخصصة في الصين ومصنع محولات النوع الجاف OEM / ODM ، محول النوع الجاف المخصص عبر الإنترنت.

عرض المنتج →

3.2 المفاتيح الكهربائية: AIS مقابل GIS

تستخدم المفاتيح الكهربائية المعزولة بالهواء (AIS) الهواء الجوي كوسيط عازل. إنه الخيار الافتراضي للمحطات الفرعية الخارجية 35-220 كيلو فولت مع مساحة واسعة. يشغل خليج AIS واحد بقدرة 110 كيلو فولت حوالي 8 م × 12 م. وعلى النقيض من ذلك، فإن المفاتيح الكهربائية المعزولة بالغاز (GIS) تحتوي على جميع الأجزاء الحية في أنابيب محكمة الغلق مملوءة بغاز SF6. يتقلص نفس الخليج 110 كيلو فولت إلى حوالي 2 م × 6 م. يعد نظام المعلومات الجغرافية إلزاميًا للمحطات الفرعية الداخلية الحضرية والمواقع الساحلية حيث يؤدي التلوث الملحي إلى تدهور عوازل AIS في غضون عامين.

تبلغ تكلفة نظام المعلومات الجغرافية 2-3 مرات أكثر من نظام AIS لنفس التصنيفات. ولكن عندما تتجاوز تكاليف الأرض 500 دولار للمتر المربع، فإن البصمة الأصغر غالبًا ما تقلب إجمالي تكلفة التركيب لصالح نظم المعلومات الجغرافية. تكون صيانة نظام المعلومات الجغرافية أقل بالنسبة لجهات الاتصال الأساسية، على الرغم من أن مراقبة الغاز واكتشاف التسرب تضيف طبقة تكلفة متخصصة.

3.3 تكوين بسبار

تعد تخطيطات الحافلة الفردية أرخص ولكنها تتطلب انقطاعًا كاملاً للمحطة للصيانة. توفر أنظمة الحافلات المزدوجة أو أنظمة الكسارة والنصف مرونة تشغيلية. بالنسبة لمحطة فرعية بجهد 220 كيلوفولت مزودة بستة مغذيات، يضيف تكوين القاطع ونصف حوالي 30% إلى التكلفة الرأسمالية لمجموعة المفاتيح الكهربائية ولكنه يلغي انقطاع المحطة بالكامل أثناء صيانة القاطع. اختر مخطط الناقل بناءً على معيار الموثوقية N-1 الخاص بالمرافق.

4. تخطيط المحطات الفرعية وتصميم التأريض

التخطيط المادي والتأريض لا ينفصلان. يحدد موضع المعدات طول مسار تيار الخلل، والذي يؤثر بشكل مباشر على جهد الخطوة واللمس. يعمل التصميم الجيد التصميم أيضًا على تبسيط خنادق الكابلات وتقليل أعمال الحفر وتسريع عملية البناء.

ابدأ بالرسم التخطيطي ذو الخط الواحد وقم بتعيين الخلجان الفعلية. ضع حجرة المحولات بجوار مبنى المفاتيح الكهربائية لتقليل طول قناة الناقل. بالنسبة للمحطات الخارجية المعزولة بالهواء، حافظ على الحد الأدنى من الخلوصات من مرحلة إلى مرحلة ومن مرحلة إلى الأرض وفقًا للمواصفة IEC 61936-1. عند 110 كيلو فولت، يبلغ الخلوص القياسي من الطور إلى الطور 1300 ملم ومن الطور إلى الأرض 1100 ملم. وبالنسبة لجهد 220 كيلوفولت، ترتفع هذه الأرقام إلى 2100 ملم و1800 ملم على التوالي.

يهدف تصميم التأريض إلى الحصول على مقاومة أرضية إجمالية تبلغ 1 أوم أو أقل للمحطات الفرعية الكبيرة و5 أوم لمحطات التوزيع الصغيرة. تتكون الشبكة عادة من موصلات نحاسية عارية مدفونة بعمق 0.5-0.7 متر، وتشكل شبكة بمسافة 4-6 متر. عندما تتجاوز مقاومة التربة 500 أوم-م، يجب نشر قضبان أرضية رأسية أو معالجة كيميائية. حساب الفولتية اللمسية والخطوة في ظل تيار الشبكة الأسوأ. يبلغ جهد اللمس المسموح به لمدة 0.5 ثانية على سطح الصخور المكسرة حوالي 660 فولت. إذا تجاوز جهد اللمس المحسوب هذا، فقم بتشديد تباعد الشبكة أو أضف عزل السطح.

تستخدم الحماية من الصواعق طريقة الكرة المتدحرجة. بالنسبة لمحطة فرعية من المستوى الثاني للحماية، يبلغ نصف قطر الكرة 30 مترًا. ضع أسلاك الدرع أو صواري الصواعق بحيث تقع جميع المعدات النشطة داخل منطقة الحماية. يوفر الصاري الذي يبلغ ارتفاعه 20 مترًا مسافة حماية جانبية تبلغ حوالي 24 مترًا على ارتفاع 12 مترًا للمعدات.

5. أنظمة الحماية والتحكم: من المرحلات إلى SCADA

يجب أن تكون الحماية سريعة وانتقائية ويمكن الاعتماد عليها. عادة ما تكون الحماية الأساسية لمحولات الطاقة التي تزيد عن 10 ميجا فولت أمبير عبارة عن مرحل تفاضلي حالي مع ضبط توافقي. يكتشف هذا التتابع الأخطاء الداخلية من خلال مقارنة التيارات الداخلة والخارجة من كل ملف. بالنسبة لمحول 110/20 كيلو فولت، 50 ميجا فولت أمبير، يتم ضبط الالتقاط التفاضلي النموذجي عند 0.2-0.3 لكل وحدة مع ميل يتراوح بين 30-40% لتجنب التعثر في تشبع الأشعة المقطعية أثناء الأعطال الخارجية.

تشتمل الحماية الاحتياطية على عناصر التيار الزائد على جوانب الجهد العالي والجهد المنخفض. يتم ضبط مرحلة التقاط التيار الزائد على 125-150% من تيار الحمل الكامل للمحول؛ غالبًا ما يتم ضبط التقاط التيار الزائد الأرضي على 20-30٪ من تيار الحمل الكامل للأنظمة المؤرضة بشكل حساس. تبدأ الحماية من فشل الكسارة في رحلة لجميع القواطع المجاورة إذا لم يقم الكسارة الأساسية بمسح الخطأ خلال 150-200 مللي ثانية.

تعتمد بنية نظام التحكم الآن عالميًا IEC 61850 لأتمتة المحطات الفرعية. تتواصل المرحلات الرقمية ووحدات الدمج ووحدات التحكم في الخليج عبر حافلة المحطة باستخدام رسائل GOOSE للتشابك ورسائل الوسائط المتعددة لواجهات SCADA. تعمل المواصفة القياسية IEC 61850 على تقليل الأسلاك النحاسية بنسبة 60-80% مقارنة بالأنظمة السلكية الصلبة. عندما تقوم الأداة المساعدة بتشغيل واجهة SCADA قديمة، تقوم بوابة البروتوكول بتحويل DNP3 أو Modbus إلى ناقل المحطة. حدد دائمًا أنه يجب تخزين إعدادات الترحيل الوقائية بتنسيق غير متطاير وأن تتم مزامنة جميع سجلات الأحداث مع الوقت عبر ساعة SNTP أو IRIG-B الرئيسية.

6. اعتبارات خاصة لمحطات الطاقة المتجددة

المحطة الفرعية لمزرعة الطاقة الشمسية ليست نسخة مصغرة من محطة تحويل المرافق. يجب أن يتعامل مع المحتوى التوافقي العالي، وتدفق الطاقة ثنائي الاتجاه، وخطر الجزر غير المقصودة. تجاهل هذه العوامل، وسوف تواجه سوء تشغيل التتابع وتعثر العاكس.

يتركز التشوه التوافقي الناتج عن المحولات عادةً عند الترددات ذات الترتيب المنخفض - الخامس والسابع والحادي عشر والثالث عشر. يجب أن يظل إجمالي التشوه التوافقي (THD) عند نقطة التوصيل البيني أقل من 5% وفقًا لمعايير IEEE 519. وعندما يتجاوز التشوه التوافقي هذا الحد، يضيف المهندسون مرشحات مضبوطة سلبية أو مرشحات توافقية نشطة. يمكن للمرشح السلبي المضبوط على التوافقي الخامس بعامل جودة 20 أن يقلل هذا التيار التوافقي بنسبة 80٪. المرشحات النشطة، على الرغم من أنها أكثر تكلفة، تتكيف مع نقاط تشغيل العاكس المتغيرة.

يتطلب الكشف عن الجزر مجموعة من الأساليب السلبية (انخفاض/زيادة الجهد، وانخفاض/زيادة التردد) والطرق النشطة (إزاحة التردد، وتغير تصدير الطاقة التفاعلية). يجب أن يقوم مرحل مكافحة الجزيرة بفصل المحطة خلال ثانيتين من فقدان الشبكة. يتطلب اختيار المحولات أيضًا الاهتمام. يجب أن يتحمل محول الخدمة العاكس المخصص إجهاد اللف الإضافي الناتج عن التيارات التوافقية. محولات تحويل الطور يمكن استخدامها لإنشاء تكوينات مقوم متعدد النبضات التي تلغي أوامر توافقية محددة قبل وصولها إلى الشبكة، مما يقلل من تكلفة المرشح والبصمة.

مصنعي محولات مقوم تحويل الطور ، مصنع OEM / ODM

Jiangsu Dingxin Electric هي الشركة المصنعة لمحولات مقوم تحويل الطور المخصصة في الصين ومصنع محولات مقوم تحويل الطور OEM / ODM، محول مقوم تحويل الطور المخصص عبر الإنترنت

عرض المنتج →

بالنسبة لمزارع الرياح، فإن وميض الجهد الكهربي وإمكانية المرور ذات الجهد المنخفض (LVRT) هي التي تقود تصميم المحطة الفرعية. تتراوح مقاومة المحول عادةً بين 8% و12% للحد من انخفاض الجهد أثناء بدء تشغيل التوربين. تأكد من أن منحنى LVRT لتوربينات الرياح يتوافق مع متطلبات كود الشبكة - فالبقاء متصلاً لحالة الجهد الصفري لمدة 150 مللي ثانية هو أمر شائع.

7. المعايير الدولية: IEC مقابل IEEE/ANSI – ما تحتاج إلى معرفته

المحول المصمم وفقًا للمواصفة إيك 60076 لن يلبي بالضرورة متطلبات معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات C57.12.00 دون تعديلات التصميم. وتظهر الاختلافات في حدود ارتفاع درجة الحرارة ومستويات العزل وظروف اختبار الضوضاء. ومشاريع التصدير التي تفشل في التوفيق بين هذه المعايير في مرحلة المواصفات ستواجه حتما عملية إعادة صياغة مكلفة.

ويسلط الجدول أدناه الضوء على ثلاث نقاط اختلاف حرجة.

بالنسبة لمجموعة المفاتيح الكهربائية، تحدد المواصفة IEC 62271-1 الجهد المقنن والتيار بشكل مختلف عن IEEE C37. عند تحديد المعدات، اذكر المعيار المطبق بشكل صريح واطلب شهادة الامتثال. تعمل الشركات المصنعة القادرة على تقديم منتجات مزدوجة الشهادة على التخلص من مخاطر المواءمة. أ محول مثبت على الوسادة على الطراز الأوروبي على سبيل المثال، يمكن تصميمها لتلبية متطلبات تنسيق العزل IEC وIEEE مع تعديلات طفيفة على مسافة زحف الجلبة.

2000KVA 11KV مصنعي محولات الطاقة الأوروبية للمحطات الفرعية ، المصنع - Jiangsu Dingxin Electric Co.، Ltd.

Jiangsu Dingxin Electric هي الصين OEM 2000KVA 11KV مصنعي ومحولات طاقة المحطات الفرعية الأوروبية، الجملة الأوروبية لمحولات الطاقة الفرعية، تحويل طاقة المحطات الفرعية الأوروبية

عرض المنتج →

8. تقدير التكلفة والجدول الزمني للمشروع

واقعية الميزانية تفصل بين المشاريع المعتمدة والمقترحات الموضوعة على الرفوف. عادةً ما تكلف محطة AIS الفرعية الخارجية بقدرة 110 كيلو فولت مع محولين بقدرة 50 ميجا فولت أمبير وستة فتحات تغذية ما بين 4 ملايين دولار و7 ملايين دولار من المعدات والبناء. تستهلك حزمة المحولات وحدها 30-35% من هذا الإجمالي. وتمثل المفاتيح الكهربائية ما بين 20 إلى 25%، بينما تضيف الأعمال المدنية والأساسات ما بين 15 إلى 20%. يغطي المبلغ المتبقي الحماية والتحكم ونظام SCADA والتشغيل.

تتبع الجداول الزمنية نمطًا يمكن التنبؤ به. تستغرق مرحلة التصميم والشراء لمحطة 110 كيلوفولت من 5 إلى 7 أشهر. يستغرق البناء المدني وتركيب المعدات من 6 إلى 8 أشهر. يمتد التشغيل ومزامنة الشبكة لمدة 2-3 أشهر إضافية. ويستغرق البرنامج بأكمله، بدءًا من العقد الموقع وحتى التشغيل التجاري، مدة تتراوح بين 12 و18 شهرًا. تضيف محطة GIS بقدرة 220 كيلو فولت مع المزيد من الفتحات ومعدلات الجهد العالي ما يقرب من 4 إلى 6 أشهر لمرحلتي التصميم والتركيب.

غالبًا ما تنشأ تجاوزات التكلفة من ثلاثة مصادر: التغييرات المتأخرة في متطلبات الربط البيني للشبكة، والظروف الأرضية غير المتوقعة التي تتطلب تكديسًا عميقًا، والجداول الزمنية الممتدة لاختبار قبول المصنع (FAT) بسبب عدم تطابق المواصفات. تخصيص نسبة 10-15% للطوارئ من ميزانية المعدات وتثبيت شروط اتفاقية الربط البيني قبل إصدار أوامر الشراء الرئيسية.