Рекомендации по дизайну
Конструкция распределительной подстанции должна сочетаться с надежностью и качеством электропитания, безопасностью, экономичностью, ремонтопригодностью, простотой эксплуатации и функциональностью.
Важные факторы и стандартизация при проектировании распределительной подстанции
Безопасность жизни и сохранение имущества являются двумя наиболее важными факторами при проектировании подстанции. Необходимо соблюдать коды, и при выборе и применении материалов и оборудования следует соблюдать рекомендуемые практики или стандарты.
Ограничения на эксплуатацию / проектирование
Ниже приведены эксплуатационные и проектные ограничения, которые следует учитывать для обеспечения безопасных условий труда:
- Прерывающие устройства должны функционировать безопасно и надлежащим образом в самых тяжелых условиях, которым они могут подвергаться.
- Случайный контакт с проводниками с напряжением должен быть устранен путем включения проводников, установки защитных барьеров и блокировки.
- Подстанция должна быть спроектирована таким образом, чтобы выполнять техобслуживание цепей и оборудования с помощью этих цепей и оборудования, обесточенных и заземленных.
- Предупреждающие знаки должны быть установлены на электрическом оборудовании, доступном как квалифицированному, так и неквалифицированному персоналу, на ограждениях, окружающих электрооборудование, на дверях доступа к электрическим помещениям, а также на кабелях или кабелях выше 600 В в областях, которые включают другое оборудование.
- Должна быть установлена адекватная система заземления.
- При необходимости необходимо предусмотреть аварийное освещение для защиты от внезапного сбоя освещения.
- Эксплуатационный и обслуживающий персонал должен иметь полные инструкции по эксплуатации и техническому обслуживанию, включая монтажные схемы, оценки оборудования и настройки защитных устройств.
Для распределительных подстанций доступны различные основные схемы. Выбор наилучшей системы или комбинации систем будет зависеть от потребностей процесса электропитания.
В целом, системные затраты увеличиваются с надежностью системы, если качество компонента равно. Максимальная надежность на единицу инвестиций может быть достигнута за счет использования правильно применяемых и хорошо продуманных компонентов.
Рисунок 1 - Пример однолинейной схемы распределительной подстанции с двумя трансформаторами и двумя линиями питания
На рисунке 1 приведен пример однолинейной диаграммы распределительной подстанции с двумя трансформаторами, двумя линиями питания и двумя секциями как на стороне высокого напряжения (HV), так и на низковольтных (LV) сторонах с секционными размыкателями на обоих высоковольтных и напряжения LV.
Такая компоновка обеспечивает избыточность и надежность в случае отказа какого-либо компонента путем передачи питания от одной секции к другой. Кроме того, любой компонент подстанции может быть выведен из эксплуатации для обслуживания.
Если подстанция предназначена для поставки завода-изготовителя, непрерывность обслуживания может быть критической. Некоторые растения могут терпеть перерывы, в то время как другие требуют наивысшей степени непрерывности обслуживания.
Система всегда должна быть сконструирована таким образом, чтобы изолировать неисправности с минимальным нарушением системы и должна обладать функциями, обеспечивающими максимальную надежность, соответствующую требованиям завода и оправданной стоимости.
Большинство энергетических предприятий сегодня поставляют энергию средним и крупным промышленным заказчикам непосредственно на 34, 5, 69, 115, 138, 161 и 230 кВ с использованием специализированных подстанций.
Малые промышленные комплексы могут получать энергию при напряжении до 4 кВ.
Плохое регулирование напряжения вредно для жизни и эксплуатации электрооборудования. Напряжение на оборудовании для утилизации должно поддерживаться в пределах допустимых пределов оборудования при всех нагрузках, или оборудование должно быть выбрано для безопасной и эффективной работы в пределах пределов напряжения.
Для проверки регулирования напряжения используются исследования потока нагрузки и расчеты пуска двигателя.
Внешний вид подстанции
Желательно найти распределительные подстанции как можно ближе к центру нагрузки его зоны обслуживания, хотя это требование часто трудно удовлетворить. Места, которые идеально подходят для инженерных и стоимостных точек зрения, иногда запрещены из-за физических, электрических, соседних или эстетических соображений.
Учитывая требуемые требования к высокому и низкому напряжению и требуемую мощность, недорогой надземный дизайн удовлетворит потребности в электропитании.
Лучшее решение. Тем не менее, для надземного проектирования требуются структурные линии вспомогательной линии передачи (рис. 2), которые часто являются нежелательными структурами для районов. Поэтому входящие линии часто являются подземными кабелями, и вся подстанция спроектирована так, чтобы она была настолько ненавязчивой, насколько это возможно.
Подземные кабели являются более дорогостоящими, чем воздушные линии для того же напряжения и мощности. Установка подземных кабелей в городских районах также часто является неудобной и потенциально опасной.
Местные условия или общесистемная политика могут потребовать озеленения на площадке подстанции или для размещения подстанции внутри здания.
Предусматривается ограждение с предупреждающими знаками или другими защитными кожухами, чтобы не допустить несанкционированного доступа в непосредственной близости от высоковольтных линий и оборудования подстанции. Системы сигнализации и видеонаблюдения становятся обычной практикой для мониторинга и предотвращения вторжения посторонних лиц.
Стандартизация подстанций
Стандарты, рекомендуемая практика и руководства широко используются при передаче требований к проектированию, установке, эксплуатации и обслуживанию подстанций.
Стандарты устанавливают конкретные определения электрических терминов, методы измерения и процедуры испытаний, а также размеры и номинальные характеристики оборудования.
Рекомендуемая практика предлагает методы достижения цели для конкретных условий. Руководства определяют факторы, которые следует учитывать при достижении определенной цели. Все они сгруппированы в качестве документов стандартов.
Стандарты используются для определения небольшого числа, согласованного сообществом подстанций альтернативных решений из целого ряда возможных решений. Это позволяет покупателям выбрать конкретное стандартное решение, зная, что несколько поставщиков будут готовы поставлять этот стандарт, и производители разных производителей смогут взаимодействовать друг с другом.
И наоборот, это позволяет поставщикам подготовить небольшое количество решений, зная, что большое количество клиентов будет определять эти решения. Можно избежать дорогостоящего и неудобного индивидуального «единственного в своем роде» дизайна и изготовления.
Например, из почти бесконечного диапазона значений напряжения для 3-проводного низкочастотного оборудования распределительной подстанции 60 Гц NEMA C84.1 стандартизирует только семь: 2, 400, 4, 160, 4, 800, 6, 900, 13, 800, 23, 000 и 34, 500 V.
Значительный опыт и опыт в разработке и обслуживании стандартов обеспечивают высокую степень уверенности в том, что решения, реализованные в соответствии со стандартом, будут выполняться, как ожидалось.
Стандарты также позволяют покупателям кратко и всесторонне излагать свои требования и позволяют поставщикам кратко и всесторонне излагать эффективность своих продуктов.
Существует несколько органов, публикующих стандарты, относящиеся к подстанциям. Среди них:
IEEE
Описание - Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) является некоммерческой транснациональной профессиональной ассоциацией, состоящей из 38 обществ, из которых Общество энергетики и энергетики (PES) участвует в планировании, исследованиях, разработке, строительстве, установке и эксплуатации оборудования и систем для безопасной, надежной и экономической генерации, передачи, распределения, измерения и контроля электрической энергии ».
ПЭС включает в себя несколько комитетов, посвященных различным аспектам подстанций, которые публикуют большое количество стандартов, применимых к подстанциям.
Для получения дополнительной информации посетите сайт www.ieee-pes.org.
NEMA
Описание - Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) является торговой ассоциацией электротехнической промышленности, которая производит продукцию, используемую для производства, передачи и распределения, контроля и конечного использования электроэнергии.
NEMA является форумом для разработки технических стандартов, отвечающих интересам отрасли и пользователей; пропаганда отраслевой политики по законодательным и нормативным вопросам; сбора, анализа и распространения отраслевых данных.
Для получения дополнительной информации посетите сайт www.nema.org.
ANSI
Описание - Американский национальный институт стандартов (ANSI) контролирует создание, обнародование и использование тысяч норм и руководящих принципов, которые непосредственно влияют на предприятия практически во всех секторах, включая распределение энергии.
ANSI также активно участвует в программах аккредитации, которые оценивают соответствие стандартам, включая общепризнанные межсекторальные программы, такие как системы управления качеством ISO 9000 (качество) и ISO 14000 (экологические).
Для получения дополнительной информации см. Www.ansi.org.
NFPA
Описание - Национальная ассоциация противопожарной защиты (NFPA) - международная некоммерческая организация, созданная в 1896 году для снижения всемирного бремени пожаров и других опасностей в отношении качества жизни путем предоставления и пропаганды консенсусных кодов и стандартов, исследований, обучения и образования.
NFPA разрабатывает, публикует и распространяет более 300 консенсусных кодов и стандартов, направленных на минимизацию вероятности и последствий пожаров и других рисков. Особый интерес для подстанций представляет Национальный электрический кодекс (NEC).
Для получения дополнительной информации см. Www.nfpa.org.
IEC
Описание. Технический комитет Международной электротехнической комиссии (МЭК) является организацией для подготовки и публикации Международных стандартов для всех электрических, электронных и связанных с ними технологий. Они известны как «электротехника».
IEC предоставляет платформу для компаний, отраслей и правительств для проведения совещаний, обсуждения и разработки международных стандартов, которые они требуют. Все международные стандарты МЭК полностью основаны на консенсусе и представляют потребности основных заинтересованных сторон каждой страны, участвующей в работе МЭК.
Каждая страна-член, независимо от того, насколько велика или мала, имеет один голос и говорит о том, что входит в международный стандарт МЭК.
Для получения дополнительной информации см. Www.iec.ch.
ISO
Описание. Международная организация по стандартизации (ИСО) является неправительственной организацией, которая образует мост между государственным и частным секторами.
Многие из его институтов-членов являются частью правительственной структуры своих стран или уполномочены их правительством, в то время как другие члены имеют свои корни однозначно в частном секторе, которые были созданы национальными партнерствами отраслевых ассоциаций.
ISO позволяет достичь консенсуса по решениям, которые отвечают как требованиям бизнеса, так и более широким потребностям общества.
Для получения дополнительной информации см. Www.iso.org.
МСЭ
Описание. Международный союз электросвязи (МСЭ) является учреждением Организации Объединенных Наций по вопросам информационно-коммуникационных технологий и глобальным координационным центром для правительств и частного сектора в области развития сетей и услуг.
В течение 145 лет МСЭ координировал совместное использование радиочастотного спектра в глобальном масштабе, содействовал международному сотрудничеству в области назначения спутниковых орбит, работал над улучшением инфраструктуры электросвязи в развивающемся мире, установил мировые стандарты, которые способствовали бы бесшовному объединению широкого спектра систем связи, и рассмотрели глобальные проблемы нашего времени, такие как смягчение последствий изменения климата и укрепление кибербезопасности.
Для получения дополнительной информации см. Www.iut.int.
Ссылка // Системы распределения, подстанции и интеграция распределенного поколения Джона Д. Макдональда, Бартоша Войцчика, Байрона Флинна и Илии Волоха