Električna postaja: sestavni deli, vrste, zasnova in aplikacije

Anelektrična postajaje eden tistih delov elektroenergetskega sistema, ki ga večina ljudi le redko opazi, vendar je od njega odvisno skoraj vsako zanesljivo električno omrežje. Elektrika mora potovati skozi različne napetostne ravni, preden doseže domove, tovarne, poslovne zgradbe, podatkovne centre ali projekte obnovljivih virov energije. Podpostaje to omogočajo.

Odvisno od uporabe lahko električna postaja transformira napetost, preklaplja tokokroge, ščiti opremo, spremlja električne pogoje in nadzoruje, kako se energija premika skozi omrežje. V velikem prenosnem omrežju lahko transformatorska postaja pokriva ogromno območje in vsebuje visoko{1}}napetostne transformatorje, odklopnike, zbiralke, zaščitne sisteme in drugo opremo. Manjša razdelilna postaja je lahko veliko bolj kompaktna.

Pri javnih podjetjih, izvajalcih EPC, industrijskih obratih, razvijalcih obnovljivih virov energije in drugih energetskih projektih je projektiranje transformatorskih postaj redko povezano z enim kosom opreme. Transformator, stikalna naprava, zaščitni sistem, ozemljitveni sistem in krmilna oprema morajo delovati skupaj.

Kaj je električna podpostaja?

Anelektrična postajaje objekt, kjer se električna energija transformira, preklaplja, krmili, ščiti ali distribuira.

Osnovna ideja je dokaj preprosta. Električno energijo, proizvedeno v elektrarni, je običajno treba dvigniti na višjo napetost, preden lahko potuje na velike razdalje. Transformator v generatorski postaji poveča napetost, zmanjša tok in tako pomaga omejiti izgube pri prenosu.

Ko se električna energija približuje končnemu uporabniku, transformatorske postaje postopoma znižujejo napetost na ravni, ki so primerne za regionalno distribucijo in končno porabo.

Tipična močna pot je videti nekako takole:

Proizvodnja električne energije → Stop-transformator → Prenosna transformatorska postaja → Distribucijska transformatorska postaja → Porabniki

Dejanske ravni napetosti se razlikujejo od enega omrežja do drugega. Prenosne postaje lahko delujejo na110 kV, 220 kV, 330 kV, 500 kV, 765 kV, ali višje. Distribucijska omrežja pogosto uporabljajo srednje{1}}nivoje napetosti, kot je npr10 kV, 11 kV, 20 kV ali 35 kV.

Torej, čeprav je transformacija napetosti glavni del tega, kar počne transformatorska postaja, to zagotovo ni celotna zgodba.

Kaj počne električna postaja Ali?

Električna postaja ima več delovnih mest, ki so tesno povezana.

Z drugimi besedami, električna transformatorska postaja ni le prostor, kjer je nameščen transformator. Je pomembna nadzorna in zaščitna točka v električnem omrežju.

Glavne komponente električne postaje

Oprema v transformatorski postaji je odvisna od napetosti, zmogljivosti, lokacije in namena. Kljub temu je več glavnih komponent skupnih številnim napravam.

Močnostni transformator

Themočnostni transformatorje običajno eden največjih kosov opreme v atransformatorska postaja.

Njegova glavna naloga je spreminjanje napetosti z ene ravni na drugo ob učinkovitem prenosu električne energije. Prenosna transformatorska postaja bi lahko na primer zmanjšala 220 kV na 110 kV, distribucijska transformatorska postaja pa bi lahko znižala srednjo napetost na nižjo izkoriščeno napetost.

Veliki oljni-transformatorji se pogosto uporabljajo za-zmogljive transformatorske postaje, ker lahko prenesejo velike moči in zagotavljajo učinkovito hlajenje.

Odvisno od projekta lahko transformator vključujevklopljen-obremenitveni preklopnik (OLTC), izklopljen-preklopnik tokokroga, ONAN ali ONAF hlajenje, Buchholzova štafeta, naprava za razbremenitev tlaka, indikatorji temperature olja in navitja, rezervoar konzervatorja in oprema za spletno spremljanje.

Projekti obnovljivih virov energije imajo svoje zahteve.Sončne elektrarne, vetrne elektrarne, in baterijski sistemi za shranjevanje energije lahko uporabljajotransformatorji za povečanje generatorja-, kolektorske transformatorje ali posebej zasnovane transformatorje za priključitev na omrežje.

vezje Breakers

A odklopnikprenaša tok med običajnim delovanjem in po potrebi prekine tokokrog.

Če pride do napake, zaščitni rele zazna nenormalno stanje in pošlje sprožilni signal odklopniku. Odklopnik nato odpre tokokrog in pomaga preprečiti širjenje napake.

Visok{0}}napetostne transformatorske postaje lahko uporabljajo SF₆ odklopnike ali novejše tehnologije, zasnovane z manjšim vplivom na okolje. Vakuumski odklopniki so pogosti v srednje{2}}napetostnih aplikacijah.

Prava izbira je odvisna od nivoja napetosti, toka napake, prekinitvene zmogljivosti, delovnih pogojev in projektnih zahtev.

Odklopniki in izolatorji

Odklopniki, pogosto imenovani izolatorji, se uporabljajo predvsem za zagotavljanje električne izolacije med vzdrževanjem.

Običajno niso namenjeni za prekinitev velikih okvarnih tokov. Namesto tega delujejo po izklopu-napetosti ustreznega tokokroga, kar vzdrževalnemu osebju omogoča delo na opremi z jasno fizično izolacijsko točko.

To je pomembna razlika:odklopniki prekinjajo tok, medtem ko odklopniki zagotavljajo izolacijo.

Zbirke

Zbirke so prevodne povezave, ki povezujejo vhodna in odhodna vezja znotraj postaje.

Uporabljajo se lahko različni projektienojna zbiralka, dvojna zbiralka, obročno vodilo, odklopnik-in--pol, ali druge dogovore. Ni enotne konfiguracije, ki najbolje deluje povsod.

Razporeditev zbiralk vpliva na zanesljivost, fleksibilnost vzdrževanja, izolacijo napak in stroške projekta. Kritične transformatorske postaje lahko uporabljajo bolj zapletene ureditve, ker zagotavljajo večjo prilagodljivost med vzdrževanjem ali okvarami opreme.

Tokovni transformatorji

A tokovni transformator (CT)pretvori visok primarni tok v nižji, standardiziran sekundarni tok, ki ga je mogoče varno izmeriti z zaščitno in merilno opremo.

CT-ji se običajno uporabljajo za zaščito pred prevelikim tokom, zaščito pred-zemeljsko napako, diferencialno zaščito, merjenje energije in splošno spremljanje moči.

Pomembno je določiti razmerje in natančnost CT. Zlasti zaščitni CT-ji morajo pravilno delovati med visokimi okvarnimi tokovi, zato je treba upoštevati razred točnosti, obremenitev, značilnosti nasičenosti in zahteve za zaščito.

Napetostni transformatorji in potencialni transformatorji

Napetostni transformatorji (VT), znani tudi kot potencialni transformatorji (PT), znižajo visoke sistemske napetosti na varnejše ravni za merjenje in zaščito.

Zagotavljajo napetostne signale merilnikom, relejem, krmilni opremi in nadzornim sistemom brez neposrednega povezovanja teh nizko-napetostnih tokokrogov z visoko-napetostnim sistemom.

Prenapetostni odvodniki

Napajalni sistemi lahko doživijo prehodne prenapetosti, ki jih povzročijo udari strele in preklapljanje.

Prenapetostni odvodnikipomagajo zaščititi transformatorje, stikalne naprave, kable in drugo opremo z omejevanjem teh napetostnih sunkov in zagotavljanjem poti za udarno energijo do tal.

Njihova izbira je odvisna od sistemske napetosti, pogojev ozemljitve, začasne prenapetosti in koordinacije izolacije. V primerjavi z močnostnim transformatorjem je razmeroma majhen sestavni del, vendar njegova vloga vsekakor ni nepomembna.

Zaščitni releji

Zaščitni releji so v bistvu del zaščitnega sistema{0}}napajalnih postaj, ki sprejema odločitve.

Spremljajo tok, napetost, frekvenco, fazna razmerja in druge električne parametre. Ko ugotovijo nenormalno stanje, lahko pošljejo signal za izklop ustreznemu odklopniku.

Skupne zaščitne funkcije vključujejonadtok, zemeljska napaka, diferencialna, prenapetostna, podnapetostna, nadfrekvenčna, podfrekvenčna in distančna zaščita.

Sodobni numerični releji lahko združujejo več zaščitnih funkcij z merjenjem, beleženjem dogodkov, komunikacijo in daljinskim nadzorom. Zaradi tega so zaščitni sistemi transformatorskih postaj znatno zmogljivejši od starejših elektromehanskih modelov.

Sistem ozemljitve

Zanesljiv ozemljitveni sistem je bistvenega pomena za zaščito opreme in varnost osebja.

Ozemljitveni sistem zagotavlja nadzorovano pot za tok napake in pomaga vzdrževati napetost dotika in koraka v sprejemljivih mejah. Uporablja se tipična ozemljitvena mreža transformatorske postajevkopani vodnikiinozemljitvene elektrodepriključen na transformatorske rezervoarje, okvirje opreme, jeklene konstrukcije in druge prevodne dele.

Zasnova ozemljitve je odvisna od dejavnikov, kot so upornost tal, razpoložljivi okvarni tok, čas-odprave napake, dimenzije mreže in veljavne varnostne zahteve.

Vrste Električne razdelilne postaje

Obstaja več načinov za razvrstitev električne postaje. Najpogostejši pristopi temeljijo na njegovi funkciji, nivoju napetosti, okolju namestitve ali uporabi.

Podpostaja Step{0}}Up

A step{0}}up stationpoveča napetost, ki jo proizvede proizvodni objekt, na višjo prenosno napetost.

Generator lahko proizvaja električno energijo pri relativno nizki napetosti v primerjavi s prenosnim omrežjem. Povečevalni transformator-generatorja zviša to napetost, preden električna energija vstopi v prenosni sistem.

Višja prenosna napetost pomeni nižji tok za enako raven moči, kar pomaga zmanjšati izgube v prenosnih vodih.

Podpostaja Step{0}}Down

Podpostaja-nižje deluje ravno nasprotno.

Zmanjša visoko napetost prenosa na nižjo napetost za regionalno ali lokalno distribucijo. Na primer, daljnovod 220 kV lahko napaja transformatorsko postajo, kjer je napetost zmanjšana na 110 kV ali 35 kV.

Od tam lahko dodatna distribucijska oprema dodatno zmanjša napetost, preden električna energija doseže porabnike.

Razdelilna postaja

A razdelilno postajose običajno nahaja bližje električnemu bremenu.

Zmanjša srednjo{0}}napetostno moč na nižjo distribucijsko napetost in napaja več izhodnih tokokrogov. Razdelilne transformatorske postaje lahko služijo stanovanjskim skupnostim, komercialnim razvojem, tovarnam, infrastrukturnim projektom in drugim obremenitvam.

Njihova zasnova je pogosto bolj kompaktna kot pri veliki prenosni postaji, čeprav je zahtevana zmogljivost lahko še vedno znatna.

Preklopna podpostaja

Stikalna transformatorska postaja v glavnem opravlja preklopne in zaščitne funkcije, ne pa večjo transformacijo napetosti.

Lahko poveže različna prenosna ali distribucijska vezja, razdeli omrežje na odseke in izboljša operativno prilagodljivost. Na nekaterih lokacijah se stikalne postaje uporabljajo za izboljšanje zanesljivosti brez namestitve velikih energetskih transformatorjev.

Industrijska postaja

Industrijska razdelilna postaja oskrbuje z električno energijo velike industrijske objekte, kot so tovarne, rudniki, jeklarne, kemične tovarne in predelovalni obrati.

Ti projekti imajo pogosto zahtevne zahteve glede zanesljivosti in kakovosti električne energije. Visoki zagonski tokovi, veliki motorji,harmoniki, občutljiva oprema in neprekinjeni proizvodni procesi lahko vplivajo na načrtovanje transformatorske postaje.

Podatkovni centri so še en dober primer. Njihovi električni sistemi morda zahtevajo redundantne transformatorje, visoko-kakovostno zaščito, harmonično upravljanje in skrbno usklajene rezervne napajalne sisteme.

Postaja za obnovljive vire energije

Velike sončne fotonapetostne elektrarne, vetrne elektrarne in sistemi za shranjevanje energije iz baterij običajno zahtevajo namensko električno infrastrukturo za priključitev na omrežje.

Postaja za obnovljivo energijo lahko vključuje kolektorske transformatorje, srednje{0}}napetostne stikalne naprave, močnostne transformatorje, zaščitne sisteme, merjenje, kompenzacijo jalove moči in opremo za priključitev na omrežje.

Zasnova transformatorja mora upoštevati proizvodni profil projekta, zahteve kod-omrežja, harmonike, pogoje okolja in pogoje delovanja.

Notranje in zunanje postaje

Podpostaje lahko razvrstimo tudi glede na to, kje je oprema nameščena.

Zunanja podpostaja

Zunanje transformatorske postaje se pogosto uporabljajo zasrednje{0}} in visoko{1}}napetostne aplikacije.

Večja oprema je nameščena na prostem na betonskih temeljih ali jeklenih konstrukcijah. Ta ureditev zagotavlja dovolj prostora za velike transformatorje, odklopnike, zbiralke in visoko{1}}napetostne povezave.

Zunanje razdelilne postaje so pogosto praktična izbira za velike prenosne in distribucijske projekte, zlasti tam, kjer je na voljo dovolj zemlje.

Notranja podpostaja

V notranji postaji je glavna oprema nameščena znotraj namenske zgradbe ali ograjenega prostora.

Ta pristop je lahko uporaben, če je zemljišče omejeno ali ko je oprema potrebna dodatna zaščita pred prahom, vlago, onesnaženjem ali nepooblaščenim dostopom.

Mestne transformatorske postaje, industrijski objekti in projekti s strogimi prostorskimi omejitvami lahko uporabljajo notranje stikalne naprave in suhe-transformatorje za ustvarjanje bolj kompaktne namestitve.

AIS proti GIS postajam

Visoko{0}}napetostne transformatorske postaje običajno delimo nazračno{0}}izolirane transformatorske postaje (AIS)ins plinom{0}}izolirane transformatorske postaje (GIS).

AIS uporablja atmosferski zrak kot glavni izolacijski medij med komponentami pod napetostjo. Na splošno zahteva več prostora, vendar je oprema razmeroma dostopna za vizualni pregled in vzdrževanje.

GIS postavlja visokonapetostne-komponente v zaprta kovinska ohišja z uporabo izolacijskega plina ali drugega izolacijskega medija. Rezultat je lahko veliko manjši odtis, kar je še posebej uporabno v mestih, industrijskih območjih, podzemnih napravah in drugih-prostorsko omejenih lokacijah.

Med AIS in GIS ni univerzalnega zmagovalca. Izbira je običajno odvisna od razpoložljivega zemljišča, proračuna projekta, nivoja napetosti, okoljskih pogojev, strategije vzdrževanja in zahtevanega odtisa.

Projektiranje električne postaje

Oblikovanje anelektrična postajase začne z razumevanjem električnega sistema, ki mu mora služiti.

Inženirji najprej pogledajo pričakovano obremenitev, nivoje napetosti, nivoje napak, zahteve glede zanesljivosti, prihodnjo širitev in priključno točko omrežja. Ti dejavniki oblikujejo skoraj vsako poznejšo oblikovalsko odločitev.

Zmogljivost transformatorjaje eden od prvih večjih premislekov. Transformator mora prenesti pričakovano obremenitev, ne da bi bil po nepotrebnem prevelik. Hkrati je pogosto potrebno razumno nadomestilo za prihodnjo rast.

Neprekinjeno delovanje pri prekomerni obremenitvi lahko poveča temperaturo navitja in olja, pospeši staranje izolacije in skrajša življenjsko dobo transformatorja.

Pogoji-kratkega stikapotrebujejo tudi skrbno pozornost. Odklopniki, zbiralke, transformatorji, CT-ji, kabli in druge glavne komponente morajo imeti primerno odpornost na kratek-stik in prekinitvene sposobnosti.

Usklajevanje zaščiteje drugo ključno vprašanje. Dober zaščitni sistem bi moral hitro izolirati napako in se hkrati izogniti nepotrebnim izklopom zdrave opreme. Sliši se preprosto, a za pravilno koordinacijo so lahko potrebne podrobne sistemske študije.

Thefizična postavitevzadeve tudi. Pred začetkom gradnje je treba upoštevati električne odmike, vzdrževalni dostop, napeljavo kablov, požarno zaščito, drenažo, prezračevanje, hrup, transport opreme in prihodnjo širitev.

Pri večjih projektih projektiranje transformatorskih postaj običajno vključuje električne študije, specifikacije opreme, načrtovanje zaščite in nadzora, gradbeništvo, načrtovanje ozemljitve, podrobno načrtovanje in zagon.

Izbira transformatorja transformatorske postaje

Za komunalne službe in izvajalce EPC, izbira pravegatransformator transformatorske postajeje eden najpomembnejših delov projekta.

Specifikacija transformatorja običajno zajema nazivno moč, primarno in sekundarno napetost, frekvenco, vektorsko skupino, impedanco, območje odcepa, raven izolacije, izgube, dvig temperature, način hlajenja in veljavne standarde.

Specifikacija za-oljni transformatorlahko zajema tudi transformatorsko olje, razporeditev konzervatorjev, opremo za hlajenje, puše, menjalnik pipe, nadzorne naprave in druge dodatke.

Za notranje instalacije, asuh{0}}transformatorje lahko praktična možnost, kjer je primerna za požarno varnost, namestitev v zaprtih prostorih, okoljske razmere ali zahteve vzdrževanja.

Izbira transformatorja ne sme temeljiti le na nazivni vrednosti MVA ali kVA. Delovno okolje je precej pomembno.

Temperatura okolja, nadmorska višina namestitve, profil obremenitve, harmoniki, značilnosti proizvodnje obnovljive energije, pričakovani pogoji preobremenitve in zahteve omrežja lahko vplivajo na zasnovo transformatorja.

Za projekt obnovljive energije, na primer, ima lahko transformator zelo drugačen profil delovanja kot običajni industrijski transformator. Velja isto osnovno načelo transformacije napetosti, vendar so lahko podrobnosti zasnove precej drugačne.

Standardi za električne postaje

Oprema transformatorskih postaj je običajno zasnovana, izdelana in preizkušena v skladu z ustreznimi mednarodnimi, nacionalnimi standardi in standardi-specifičnimi za projekt.

Za močnostne transformatorje,IEC 60076je eden glavnih mednarodnih standardov. Odvisno od lokacije projekta in zahtev stranke lahko veljata tudi standarda IEEE in ANSI.

Stikalne naprave, odklopniki, merilni transformatorji, zaščitna oprema in druge komponente transformatorskih postaj imajo lastne veljavne standarde.

Za mednarodne projekte je dobro potrditi zahtevane standarde zgodaj v postopku javnega naročanja. V nasprotnem primeru bo oprema, ki je na papirju videti tehnično ustrezna, kasneje morda potrebovala dodatna testiranja, dokumentacijo ali spremembe dizajna.

Zakaj je zanesljivost podpostaje pomembna

Težava s transformatorsko postajo redko ostane izolirana.

Napaka transformatorja, napaka zbiralke, okvara zaščite ali okvara odklopnika lahko prekine napajanje veliko večjega območja. Za industrijske obrate in podatkovne centre ima lahko že razmeroma kratek izpad resne operativne in finančne posledice.

Zato kritične razdelilne postaje pogosto uporabljajo redundantne transformatorje, razdeljene zbiralke, rezervno zaščito, neodvisne krmilne napajalnike in večplastno spremljanje.

Vse bolj pomembno postaja tudi spremljanje stanja transformatorjev.Testiranje olja, analiza raztopljenega plina (DGA), spremljanje temperature, spremljanje puš in spletno spremljanje delne izpraznitve lahko pomagajo prepoznati nastajajoče težave, preden se spremenijo v večje okvare.

Pogosto je veliko lažje in veliko ceneje obravnavati zgodnje opozorilo kot nepričakovano okvaro transformatorja.

Električne razdelilne postaje v sodobnih elektroenergetskih sistemih

Vloga velektrična postajase spreminja, ko elektroenergetika postaja bolj decentralizirana in bolj digitalna.

Sončne elektrarne, vetrne elektrarne, baterijski sistemi za shranjevanje energije, infrastruktura električnih vozil, podatkovni centri in velike industrijske obremenitve ustvarjajo nove zahteve v omrežju.

Hkrati sodobne transformatorske postaje uporabljajo inteligentne elektronske naprave, komunikacijska omrežja, daljinski nadzor, avtomatiziran nadzor in sisteme digitalne zaščite. Operaterji lahko pridobijo veliko več informacij o stanju opreme in delovanju omrežja, kot so lahko v preteklosti.

Projekti obnovljivih virov energije so še posebej zanimivi, ker tokovi energije niso več vedno predvidljivi ali eno-smerni. Podpostaja bo morda morala obravnavati spreminjajoče se nivoje proizvodnje, zahteve glede jalove moči, harmonike in zahteve omrežne-kode čez dan.

Zaradi tega so zmogljivost transformatorja, koordinacija zaščite, kakovost električne energije in spremljanje sistema vse bolj pomembni.

Zaključek

Anelektrična postajaje kritičen del elektroenergetskega sistema. Spreminja napetost, nadzoruje pretok moči, ščiti električno opremo, izolira napake in zagotavlja nadzor, potreben za zanesljivo delovanje omrežja.

Transformator je morda najbolj vidna in draga komponenta, vendar je le en del sistema.Močnostni transformatorji, stikalne naprave, odklopniki, zaščitni releji, CT-ji, VT-ji, zbiralke, prenapetostni odvodniki, ozemljitveni sistemi in nadzorna opremavsi morajo delati skupaj.

Za javna podjetja, izvajalce EPC, industrijske objekte, razvijalce obnovljivih virov energije in druge energetske projekte se dobro načrtovanje transformatorskih postaj začne z razumevanjem dejanskih delovnih pogojev in ne zgolj z izbiro opreme iz standardnega kataloga.

Ker povpraševanje po električni energiji še naprej narašča, širitev obnovljivih virov energije in shranjevanja baterij se pospešuje, obremenitve z visoko-gostoto, kot so podatkovni centri z umetno inteligenco, povzročajo večji pritisk na omrežje, bo potreba po zanesljivih transformatorskih postajah postala še pomembnejša.

Za proizvajalce transformatorjev kot nprTransformator Yawei, to pomeni razvoj rešitev, ki se lahko prilagodijo različnim napetostnim nivojem, zmogljivostim, okoljem namestitve in zahtevam projekta. Ne glede na to, ali gre za prenosno postajo, distribucijsko postajo, projekt obnovljivih virov energije, industrijski objekt ali drugo energetsko infrastrukturo, transformator ostaja osrednji del zanesljivega električnega sistema.

Kontaktirajte zdaj