Силовые подстанции
Ранняя консультация с местным дистрибьютором электроэнергии имеет важное значение для согласования взаимно одобренной подстанции MV / LV в качестве точки приема для конкретного объекта. Обычно эта консультация до того, как будут известны подробные знания о заводе или проекте, но очень важно определить довольно точные требования к нагрузке.
Записи проектных и схемных подстанций MV / LV (сетевое оборудование и типы корпусов)
Необходимо подходить к изготовителям завода, чтобы предоставлять информацию относительно оборудования, которое они поставляют, и это вместе с опытом позволяет установить достаточно надежную нагрузку. Наличие этих знаний позволяет определить рейтинг силовых трансформаторов и соответствующих распределительных устройств.
Все подстанции должны быть спроектированы так, чтобы быть способными к расширению, если не будет очевидно, что такой объект не понадобится. Степень таких положений должна быть взвешена против денежных затрат и согласовываться как жизнеспособное предложение.
В зависимости от характера системы подстанции могут потребоваться для размещения распределительных устройств MV и / или LV, трансформатора (трансформаторов) и средств защиты и контроля. Они могут быть полностью или частично наружными или закрытыми и могут принимать различные формы.
Стандартное оборудование следует выбирать, насколько это возможно, чтобы обеспечить достаточную стоимость и доставку. Это оборудование должно соответствовать соответствующему стандарту (в Великобритании это будет британский стандарт).
Статья разделена на две части: возможные варианты сетевого питания, которые определяют характер используемого оборудования и как это оборудование выложено и защищено, т. Е. Тип прилагаемого шкафа.
Содержание:
- Подстанции среднего напряжения
- Подстанция с кольцевым блоком
- Дублирующая подстанция питания
- Подстанция с одним питанием
- Подстанции низкого напряжения
- Устранение неисправностей
- Корпуса подстанций
- Наружные подстанции
- Наружные / внутренние подстанции
- Внутренние подстанции
- Кабели подстанции
1. Подстанции среднего напряжения
Существует три распространенных способа подачи источника 11 кВ на участок: с помощью кольцевой магистрали, с помощью дублирующих фидеров или с помощью радиального фидера или одного шпона из радиального фидера.
Дублирование может быть обеспечено либо автоматическим, либо ручным оборудованием для переключения.
1.1 Подстанция с кольцевым блоком
Кольцевой блок состоит из двух входных изоляторов с ручным управлением и тройной схемы на трансформатор 11 кВ / 400 В / 230 В. Тие-выключение может управляться автоматическим выключателем или предохранителем, обеспечивающим защиту трансформатора и действующим в качестве резервной системы для сети потребителей LV.
Это очень распространенная схема.
Если участок содержит трехфазные двигатели в разных точках, удаленных от подстанции, конструктор может предоставить центр управления двигателем (MCC) на подстанции либо в составе главной распределительной плиты, либо рядом с ней.
В качестве альтернативы может быть установлено несколько цепей для подачи пускателей двигателей на узлах, расположенных ближе к двигателям.
Основной распределительный щит может также поставлять местные общие услуги, такие как освещение и малую мощность, непосредственно в дополнение к схемам для более удаленных распределительных плат.
Рисунок 1 - Типичный кольцевой блок, включающий автоматический выключатель в тройной цепи
Предпочтительно использовать центры управления двигателем (MCC) для технологических установок, таких как пищевые или химические производства, где производство автоматически контролируется. Перекрестные соединения между контрольным оборудованием и контроллером привода могут быть более легко осуществлены.
Дублирующие расходные материалы также могут быть экономически обеспечены панелью управления двигателем.
Главный блок 11kV Ring (фото кредит: powercontrolservices.com.au)
Если расходные материалы предназначены только для малой мощности и освещения, то главный распределительный щит LV может быть менее разработан с помощью предохранителей, MCCB и плавких предохранителей. Там, где используются разделительные плиты, необходим изолирующий выключатель на 400 В для обеспечения безопасности предохранителей.
Это должно быть настолько блокировано, что доступ к предохранителям невозможен до тех пор, пока переключатель не будет открыт.
Рисунок 2 - Типичный кольцевой блок, включающий в себя предохранитель в тройной цепи
Типичный кольцевой блок показан на рисунке 1 выше, где тройник управляется автоматическим выключателем и на рисунке 2 ниже, где для этой цели используется предохранитель.
1.2 Дублирующая подстанция питания
Более сложный и дорогостоящий дизайн подстанции показан на рисунке 3. Это обеспечит прочную мощность для сайта, где важна безопасность поставок.
Как правило, выключатель шины остается открытым, а две половинки платы снабжаются соответствующими каналами. Если произошел сбой одного из входящих кабелей, шинный выключатель замкнут, а неисправный кабель изолируется его автоматическим выключателем.
Блокировка гарантирует, что только два из трех автоматических выключателей (т. Е. Управление питающими кабелями и переключателем шины) будут закрыты в любой момент времени. С этой системой каждый прием должен обеспечивать полную нагрузку сети.
Рисунок 3 - Дублирующая подстанция 11 кВ
1.3 Подстанция с одним питанием
Если потребитель может принять прерывание в поставке, нет необходимости переходить на счет дублирующего фида, будь то с кольцевым блоком или двумя отдельными кабелями.
Один кабель, снабжающий коммутатор 11 кВ, может использоваться, как показано на рисунке 4, и это может зависеть от Дистрибьютора электроэнергии.
Рисунок 4 - Одиночное кабельное подключение к подстанции 11 кВ
2. Подстанции низкого напряжения
При нагрузках до 300 кВА мощность обычно предоставляется от локальной сети органов власти при 400 В. Что касается подстанций MV, то для основного коммутатора потребителя могут быть предусмотрены одиночные или дублированные каналы.
Довольно часто эти доски разделены на секции, один из которых снабжает несущественное растение и другое необходимое оборудование. В случае сбоя сети основные принадлежности могут быть обеспечены дублирующим сетевым кабелем или, скорее всего, из резервной генераторной установки.
Как правило, основной распределительный щит представляет собой сборку на заводе, часто имеющую составную конструкцию, включающую в себя автоматические выключатели, предохранители и выключатели. Пускатели двигателей также могут быть включены или могут составлять отдельную плату MCC.
Существует ряд общих моментов, которые часто не учитываются в отношении конструкции подстанции (например, схемы цепей), что упрощает понимание общепринятых рейтингов.
Широкий сайт, такой как верфь или крупный нефтехимический завод, может иметь общую нагрузку, измеренную в мегаваттах. Поэтому необходимо иметь ряд подстанций.
Комплект распределительного устройства низкого напряжения (фото кредит: alhailswitchgear.com)
Цепи, поставляющие токоприемное оборудование, не должны иметь падение напряжения, превышающее 4, 0% от номинального напряжения при расчетном токе. Однако может потребоваться использование проводника, большего, чем требуется для падения напряжения, для удовлетворения условий запуска двигателя.
Кроме того, кабели и защитные устройства должны быть спроектированы так, чтобы соответствовать предполагаемому току повреждения.
Поэтому для определения размера кабеля необходимо учитывать:
- Постоянный рейтинг полной нагрузки
- Падение напряжения в условиях полной нагрузки
- Отключение пускового напряжения двигателя
- Предполагаемый кратковременный ток короткого замыкания.
Каждое из этих условий подвержено дополнительным ограничениям. Например, при полной нагрузке необходимо учитывать влияние низкого напряжения и коэффициента малой мощности. Эти условия также будут относиться к падению напряжения.
Кроме того, должна быть обеспечена постоянная максимальная грузоподъемность, несмотря на близость к другим кабелям и высокую температуру окружающей среды. Ситуация с запуском двигателя также будет затруднена из-за низкого напряжения сети и коэффициента мощности.
Ток повреждения, очевидно, зависит от характеристик подачи. Целесообразно предусмотреть некоторое укрепление системы снабжения с течением времени.
3. Зазор разломов
Автоматические выключатели и предохранители должны быть способны очищать неисправности до перегрева кабелей. Они также должны быть способны принимать механические, тепловые и электрические напряжения, налагаемые недостатками. Трансформаторы, сборные шины, кабельные коробки и изоляторы также должны быть подходящими для уровня неисправности.
Для обеспечения правильного выбора предохранителей производители предлагают различные характеристики предохранителей. Эти изменения охватывают ток, напряжение, время / ток, интеграл Джоуля, отсечки, рассеивание мощности и частоту, включая постоянный ток.
Подрядчик должен убедиться, что он устанавливает предохранители, соответствующие требованиям. Сбой предохранителя может привести к взрыву или выбросу пламени.
Особенно важно обеспечить, чтобы предохранители на подстанциях (которые подвержены самым высоким уровням отказов в системе) имеют достаточную пропускную способность и снабжены правильной плавкой вставкой для защиты выходных кабелей.
4. Корпуса подстанций
Подстанции могут быть как наружными, так и внутренними типами или их комбинацией. Подстанции на площадке вообще ничем не отличаются от основных подстанций, имеющих одно и то же оборудование и компоновку, но обычно в меньших масштабах.
Необходимо принять все меры предосторожности в отношении безопасности, доступа, защиты и т. Д., Как и к основным подстанциям.
4.1 Наружные подстанции
Там, где все оборудование установлено на открытом воздухе, корпуса должны иметь защиту от атмосферных воздействий (т. Е. Подходят для всех соответствующих внешних воздействий). Обычно это относится к подстанциям MV.
Трансформаторы автоматически подходят для наружного монтажа, но при использовании жидкостных конструкций они должны быть снабжены дренажными установками, как описано ниже.
Кольцевые блоки используются как внутри, так и снаружи, и доступны конструкции, подходящие для этого. Распределительные шкафы необходимы для кабельных фидеров LV.
Для ограждения оборудования для формирования подстанции предусмотрены перила или антивандальное ограждение (рис. 5).
Рисунок 5 - Типичная компоновка открытой подстанции
Существуют также упакованные подстанции MV / LV, в которых используется стандартное внутреннее оборудование, установленное внутри атмосферостойкого корпуса. Трансформатор может быть снаружи
корпус, который содержит распределительные устройства MV и LV, разделенные коридором.
Возможно, потребуется помещение для доступа сзади к распределительным щитам.
Заявляемым преимуществом для этого типа подстанции является то, что он позволяет заранее подготовить фундамент и готов принять собранное оборудование непосредственно от производителя. Он не так популярен сегодня из-за экономических соображений, но имеет то преимущество, что обслуживание на распределительном устройстве возможно в любую погоду.
Экономичное расположение открытых подстанций - это так называемая интегрированная конструкция, которая имеет распределительные устройства, установленные на кабельных коробках трансформатора, что позволяет
с естественным охлаждением трансформатора (рис. 6).
Рисунок 6 - Типичная многотрансформаторная подстанция
4.2 Наружные / внутренние подстанции
Более условное расположение подстанций MV состоит в том, чтобы иметь наружные трансформаторы с внутренними распределительными щитами 11 кВ и 400 В.
Трансформаторы размещаются в пристройке к коммутационному залу, и могут быть отдельные камеры для распределительных щитов 11 кВ и 400 В, аккумулятор и зарядное устройство и элементы управления.
Часто бывает удобно иметь отдельную диспетчерскую для установок, которые включают в себя более одной подстанции, резервное поколение, комбинированные теплоэнергетические системы и технологические установки, требующие секвенирования и блокировки.
Такая компоновка предпочтительнее для городских или городских подстанций из-за удобства использования стандартных распределительных устройств, а не более дорогих атмосферных конструкций. Разница в стоимости между внутренними и наружными трансформаторами невелика, и из-за необходимости обеспечить достаточную вентиляцию тенденция заключается в том, чтобы установить их снаружи с защитой от вандализма.
Общей практикой для многотрансформаторных подстанций является наличие защищенных от атмосферных воздействий камер для распределительных устройств MV и LV и измерение и установка трансформаторов в открытые ручки, как показано на рисунке 7.
Рисунок 7 - Кабели подстанции
В тех случаях, когда распределительное устройство MV находится под различным управлением операциями со стороны низкого напряжения, более обычная конструкция подстанции, вероятно, является лучшей. Кроме того, гораздо более гибко обслуживать специальную защиту, расширения, нестандартные рейтинги или массовые закупки компонентов.
Однако эти преимущества должны быть сопоставлены с несомненными контр-преимуществами упакованных конструкций, требующих меньшей связи на месте между гражданской и электротехникой, защиты чувствительного оборудования от погодных условий и краж во время транспортировки и на месте, более низких затрат на проектирование и установку, коротких сроков завершения, и предыдущее тестирование в качестве единицы на заводе.
Также уменьшается вероятность ошибки при подключении.
Следует отметить, что для размещения распределительного устройства, измерительного и распределительного оборудования имеется ряд материалов, таких как сталь, стекловолокно и бетон. Расширения также доступны от некоторых производителей.
4.3 Внутренние подстанции
Подземные подстанции требуют невоспламеняющегося оборудования, чтобы сделать их безопасными или мерами предосторожности для ограничения пожароопасности. В основном существует два типа внутренней подстанции.
Первый включает отдельные компоненты, такие как распределительные устройства, контрольные и измерительные панели, установленные в помещении (комнатах). Расположение зависит от имеющегося места, размера оборудования и значимости сегрегации.
Второй, становящийся все более популярным, - это упакованная подстанция. Это не следует путать с дизайном наружного пакета, который совершенно другой.
Внутренняя упакованная подстанция представляет собой единый трансформаторный узел со встроенным распределительным устройством низкого напряжения, размещенным в специально разработанном внутреннем корпусе, который может поставляться в виде полного блока или разделяться на секции для транспортировки.
Распределительное устройство MV может быть встроено в устройство, но более вероятно, что кабель 11 кВ будет подключен к ближайшей подстанции в упакованную подстанцию.
Особым преимуществом такой подстанции MV / LV является то, что она может быть расположена в центре нагрузки в районе, который она обслуживает, даже на заводском этаже. Он чрезвычайно компактен и, как и наружный эквивалент, требует минимум работы на площадке.
Пакетная подстанция состоит из утвержденного выбора трансформатора, автоматического выключателя MV и распределительного щита LV как один комплект. (фото: ei-eng.com)
5. Кабели подстанции
Подводная кабельная разводка может выполняться в траншеях или каналах для наружных подстанций или из верхних поддонов и проемов внутри помещений.
Привлекательной альтернативой для большой внутренней установки является подвальное помещение с поддонами, поддерживающими кабели, идущие непосредственно под оборудованием. Такая компоновка облегчает изменения и дополнения на более позднем этапе, если известно, что завод или процесс могут подвергаться изменениям.
Это также удобно, если есть отдельная диспетчерская, потому что управляющая кабельная система становится значимой, так что ее можно объединить в достаточно большие мультикоры для распространения на соответствующие элементы управления, реле, блокировки и технологическую установку.
Для установок небольшого размера кабельная траншея является удовлетворительной. Всегда верно, что, когда кабели входят в здание, есть проблемы предотвращения доступа воды и паразитов.
Лучшая компоновка состоит в том, чтобы кабельная траншея в здании была выше, чем снаружи. Это показано на рисунке 7 выше. Однако есть много зданий, где кабели берутся из траншеи подземного уровня снаружи в траншею подземного уровня внутри здания, не пропуская воду в здание.
Набор соляных глазированных воздуховодов, установленных на уровне 200 мм над уровнем пола траншеи, предотвращает попадание обычной дождевой воды в здание, особенно если они запечатаны слабой бетонной смесью водонепроницаемого цемента или какого-либо проприетарного герметика, такого как Денсопласт, который достаточно эластичный, чтобы обеспечить умеренное относительное перемещение кабелей.
Ссылка // Справочник по практике электромонтажа Джеффри Стокса