Rafmagnsaðveitustöð: Íhlutir, gerðir, hönnun og notkun

Anrafvirkier einn af þeim hlutum raforkukerfisins sem flestir taka sjaldan eftir, en nánast hvert einasta raforkukerfi er háð því. Rafmagn þarf að fara í gegnum mismunandi spennustig áður en það nær til heimila, verksmiðja, atvinnuhúsnæðis, gagnavera eða endurnýjanlegrar orku. Aðveitustöðvar gera það mögulegt.

Það fer eftir notkuninni, aðveitustöð getur umbreytt spennu, skipt um hringrás, verndað búnað, fylgst með rafmagnsaðstæðum og stjórnað því hvernig afl fer í gegnum netið. Í stóru flutningsneti getur aðveitustöð þekjast stórt svæði og innihalda háspennuspennubreyta, aflrofa, strauma, verndarkerfi og annan búnað. Minni aðveitustöð gæti verið mun þéttari.

Fyrir veitur, EPC verktaka, iðnaðarmannvirki, endurnýjanlega orkuframleiðendur og önnur raforkuverkefni, snýst hönnun aðveitustöðvar sjaldan um einn búnað. Spennirinn, rofabúnaðurinn, verndarkerfið, jarðtengingarkerfið og stjórnbúnaðurinn verða allir að vinna saman.

Hvað er aðveitustöð?

Anrafvirkier aðstaða þar sem rafmagni er umbreytt, skipt um, stjórnað, verndað eða dreift.

Grunnhugmyndin er frekar einföld. Rafmagn sem framleitt er í virkjun þarf venjulega að hækka í hærri spennu áður en það kemst langar leiðir. Spenni í rafstöð eykur spennuna, dregur úr straumi og hjálpar því til við að takmarka flutningstap.

Eftir því sem rafmagn kemst nær endanlegum notanda lækka tengivirki spennuna smám saman niður í þau stig sem henta fyrir svæðisdreifingu og lokanotkun.

Dæmigerð aflleið lítur einhvern veginn svona út:

Orkuvinnsla → Step-Up Transformer → Sendiveitustöð → Dreifingarstöð → Neytendur

Raunveruleg spennustig er mismunandi frá einu neti til annars. Aðveitustöðvar geta starfað kl110 kV, 220 kV, 330 kV, 500 kV, 765 kV, eða hærra. Dreifikerfi nota oft meðal-spennustig eins og10 kV, 11 kV, 20 kV eða 35 kV.

Svo þó að spennubreyting sé stór hluti af því sem tengivirki gerir, þá er það vissulega ekki öll sagan.

Hvað gerir rafmagnsaðveitustöð Gera?

Rafmagnsstöð hefur nokkur störf og þau eru nátengd.

Með öðrum orðum, aðveitustöð er ekki einfaldlega staður þar sem spenni er settur upp. Það er mikilvægur eftirlits- og verndarpunktur innan raforkukerfisins.

Helstu íhlutir rafvirkja

Búnaðurinn inni í tengivirki fer eftir spennustigi þess, getu, staðsetningu og tilgangi. Samt eru nokkrir helstu þættir algengir í mörgum uppsetningum.

Power Transformer

Theaflspennirer venjulega einn stærsti búnaðurinn í atengivirki.

Meginhlutverk þess er að breyta spennu frá einu stigi til annars á sama tíma og raforku er flutt á skilvirkan hátt. Flutningsaðveitustöð gæti til dæmis dregið úr 220 kV í 110 kV, en dreifivirki gæti lækkað miðspennu niður í lægri nýtingarspennu.

Stórir-olíuspennar í kaf eru mikið notaðir fyrir há-afkastagetu aðveitustöðvar vegna þess að þeir geta séð um háa orku og veita skilvirka kælingu.

Það fer eftir verkefninu, spenni getur falið í sérá-hlaða kranaskipti (OLTC), slökkva á-hringrásarskipti, ONAN eða ONAF kæling, Buchholz boðhlaup, þrýstiléttartæki, olíu- og vindahitamælir, verndartankur og vöktunarbúnaður á netinu.

Endurnýjanleg orkuverkefni hafa sínar eigin kröfur.Sólarbú, vindorkuverum, og rafhlöðuorkugeymslukerfi kunna að notarafall straumbreyta-upp, safnaraspennum eða sérhönnuðum spennum fyrir nettengingu.

Hringrás Brotar

A aflrofiber straum við venjulega notkun og truflar rafrásina þegar þörf krefur.

Ef bilun kemur upp skynjar varnarliðið óeðlilegt ástand og sendir útrásarmerki til aflrofans. Brotarinn opnar þá hringrásina og hjálpar til við að koma í veg fyrir að bilunin breiðist út.

Há-aðveitustöðvar kunna að nota SF₆ aflrofa eða nýrri tækni sem er hönnuð með minni umhverfisáhrif. Tómarúmsrofar eru algengir í meðalspennunotkun.-

Rétt val fer eftir spennustigi, bilunarstraumi, truflunargetu, rekstrarskilyrðum og verkþörfum.

Aftenglar og einangrarar

Aftenglar, oft kallaðir einangrar, eru aðallega notaðir til að veita rafeinangrun við viðhald.

Þeim er venjulega ekki ætlað að trufla stóra bilunarstrauma. Þess í stað eru þær notaðar eftir að viðkomandi hringrás hefur verið af-orku, sem gerir viðhaldsstarfsmönnum kleift að vinna á búnaði með skýran líkamlegan einangrunarpunkt.

Þetta er mikilvægur greinarmunur:aflrofar rjúfa straum, en aftengingar veita einangrun.

Rútur

Rútur eru leiðandi tengingar sem tengja saman inn- og útrásir innan aðveitustöðvarinnar.

Mismunandi verkefni geta notaðeinni rútu, tvöföld rúta, hringrúta, rofi-og-hár-, eða annað fyrirkomulag. Það er engin ein uppsetning sem virkar best alls staðar.

Fyrirkomulagið á riðlinum hefur áhrif á áreiðanleika, sveigjanleika í viðhaldi, bilunareinangrun og verkkostnað. Mikilvægar aðveitustöðvar geta notað flóknara fyrirkomulag vegna þess að þær veita meiri sveigjanleika við viðhald eða bilanir í búnaði.

Núverandi Transformers

A straumspennir (CT)breytir háum frumstraumi í lægri, staðlaðan aukastraum sem hægt er að mæla á öruggan hátt með verndar- og mælibúnaði.

CT eru almennt notaðir fyrir yfirstraumsvörn,-jarðbilunarvörn, mismunavörn, orkumælingu og almenna aflvöktun.

Það er mikilvægt að fá CT hlutfallið og nákvæmni rétt. Sérstaklega þurfa verndar-CTs að virka rétt við mikla bilunarstrauma, þannig að nákvæmniflokkur, byrði, mettunareiginleikar og verndarkröfur þarf að hafa í huga.

Spennuspennarar og hugsanlegir spennubreytarar

Spennuspennar (VTs), einnig þekktir sem hugsanlegir spennir (PTs), draga úr háspennu kerfisins í öruggari stig fyrir mælingar og vernd.

Þeir gefa spennumerki til mæla, liða, stjórnbúnaðar og eftirlitskerfis án þess að tengja þessar lágspennurásir beint við-háspennukerfið.

Bylgjur

Rafkerfi geta orðið fyrir tímabundinni ofspennu af völdum eldinga og rofaaðgerða.

Bylgjurhjálpa til við að vernda spennubreyta, rofabúnað, snúrur og annan búnað með því að takmarka þessar spennubylgjur og veita slóð fyrir bylgjuorku til jarðar.

Val þeirra fer eftir kerfisspennu, jarðtengingu, tímabundinni yfirspennu og einangrunarsamhæfingu. Það er tiltölulega lítill hluti miðað við aflspennir, en hlutverk hans er vissulega ekki smávægilegt.

Verndunarliðar

Verndarlið eru í meginatriðum ákvörðun-sem er hluti af verndarkerfi tengivirkja.

Þeir fylgjast með straumi, spennu, tíðni, fasatengslum og öðrum rafmagnsbreytum. Þegar þeir bera kennsl á óeðlilegt ástand geta þeir sent útfallsmerki til viðkomandi aflrofa.

Algengar verndaraðgerðir eru mayfirstraumur, jarðbrestur, mismunur, yfirspenna, undirspenna, oftíðni, undirtíðni og fjarlægðarvörn.

Nútíma töluleg gengi geta sameinað nokkrar verndaraðgerðir við mælingu, atburðaskráningu, samskipti og fjarvöktun. Þetta hefur gert aðveitustöðvarvarnarkerfin talsvert hæfari en eldri rafvélahönnun.

Jarðtengingarkerfi

Áreiðanlegt jarðtengingarkerfi er nauðsynlegt fyrir bæði búnaðarvernd og öryggi starfsmanna.

Jarðtengingarkerfið veitir stýrða leið fyrir bilunarstraum og hjálpar til við að halda snerti- og skrefspennum innan viðunandi marka. Dæmigerð aðveitustöð jarðtengingarnet notargrafnir leiðaraogjarðtengdar rafskauttengt við spennigeyma, búnaðargrind, stálvirki og aðra leiðandi hluta.

Hönnun jarðtengingar fer eftir þáttum eins og viðnám jarðvegs, tiltækum bilunarstraumi, bilunartíma-hreinsunar, ristvíddum og viðeigandi öryggiskröfum.

Tegundir af Rafmagns aðveitustöðvar

Það eru nokkrar leiðir til að flokka rafvirki. Algengustu aðferðirnar eru byggðar á virkni þess, spennustigi, uppsetningarumhverfi eða notkun.

Stíga upp-aðveitustöð

A auka-aðveitustöðinaeykur spennuna sem framleidd er af framleiðslustöð í hærri flutningsspennu.

Rafall getur framleitt rafmagn á tiltölulega lágri spennu miðað við flutningskerfið. Rafallinn stígur upp-spennirinn hækkar þá spennu áður en rafmagn fer inn í flutningskerfið.

Hærri flutningsspenna þýðir minni straum fyrir sama aflstig, sem hjálpar til við að draga úr tapi í flutningslínum.

Stígðu-Niður aðveitustöð

Stíga-aðveitustöð gerir hið gagnstæða.

Það lækkar háa flutningsspennu í lægri spennu fyrir svæðisbundna eða staðbundna dreifingu. Til dæmis getur 220 kV flutningslína fóðrað tengivirki þar sem spennan er lækkuð í 110 kV eða 35 kV.

Þaðan getur viðbótardreifingarbúnaður lækkað spennuna enn frekar áður en rafmagn berst til neytenda.

Dreifingarstöð

A dreifiveitustöðer almennt staðsett nær rafhleðslunni.

Það dregur úr meðalspennu-afl í lægri dreifispennu og veitir nokkrum útrásarrásum. Dreifingarstöðvar geta þjónað íbúðabyggðum, atvinnuuppbyggingum, verksmiðjum, innviðaverkefnum og öðru álagi.

Hönnun þeirra er oft fyrirferðarmeiri en á stóru tengivirki, þó að afkastageta sem krafist er geti enn verið veruleg.

Skipt um aðveitustöð

Rofi aðveitustöð framkvæmir aðallega rofi og verndaraðgerðir frekar en meiriháttar spennubreytingar.

Það getur tengt mismunandi flutnings- eða dreifingarrásir, skipt netkerfi í hluta og bætt sveigjanleika í rekstri. Á sumum stöðum eru aðveitustöðvar notaðar til að bæta áreiðanleika án þess að setja upp stóra aflspenna.

Iðnaðaraðveitustöð

Iðnaðaraðveitustöð sér fyrir rafmagni til stórra iðnaðarmannvirkja eins og verksmiðja, námur, stálverksmiðjur, efnaverksmiðjur og vinnslustöðvar.

Þessar framkvæmdir gera oft miklar kröfur um áreiðanleika og aflgæði. Háir startstraumar, stórir mótorar,harmonika, viðkvæmur búnaður og stöðugt framleiðsluferli geta allir haft áhrif á hönnun aðveitustöðvar.

Gagnaver eru annað gott dæmi. Rafkerfi þeirra gætu þurft óþarfa spennubreyta, hágæða vernd, samhljóða stjórnun og vandlega samræmd varaaflkerfi.

Endurnýjanleg orkuvirki

Stórar sólarljósavirkjanir, vindorkuver og rafhlöðuorkugeymslukerfi þurfa almennt sérstaka rafmannvirki fyrir nettengingu.

Aðveitustöð fyrir endurnýjanlega orku getur falið í sér söfnunarspenna, meðal-spennubúnað, aflspenna, verndarkerfi, mælingu, viðbragðsafljöfnun og nettengibúnað.

Spennihönnunin þarf að gera grein fyrir framleiðslusniði verkefnisins, kröfum kerfis-kóða, harmonikum, umhverfisaðstæðum og rekstrarskilyrðum.

Innanhúss vs utanhúss aðveitustöðvar

Einnig er hægt að flokka tengivirki eftir því hvar búnaðurinn er settur upp.

Útiaðveitustöð

Úti tengivirki eru mikið notaðar fyrirmiðlungs- og há-spennuforrit.

Meiriháttar búnaður er settur upp utandyra á steyptum undirstöðum eða stálvirkjum. Þetta fyrirkomulag veitir nóg pláss fyrir stóra spennubreyta, aflrofa, rúllur og háspennutengingar.

Aðveitustöðvar utandyra eru oft hagkvæmur kostur fyrir stór flutnings- og dreififramkvæmdir, sérstaklega þar sem nægilegt landrými er fyrir hendi.

Aðveitustöð innanhúss

Í tengivirki innanhúss er meiriháttar búnaður settur upp í sérstakri byggingu eða girðingu.

Þessi nálgun getur verið gagnleg þegar land er takmarkað eða þegar búnaður þarfnast frekari verndar gegn ryki, raka, mengun eða óviðkomandi aðgangi.

Aðveitustöðvar í þéttbýli, iðnaðarmannvirki og verkefni með strangar plásstakmarkanir kunna að nota innandyra rofabúnað og þurra-tegund spennu til að búa til þéttari uppsetningu.

AIS vs GIS tengivirki

Há-aðveitustöðvum er almennt skipt íloft-einangruð tengivirki (AIS)oggas-einangruð tengivirki (GIS).

AIS notar andrúmsloftið sem aðal einangrunarmiðilinn á milli rafstraða íhluta. Það þarf almennt meira pláss en búnaðurinn er tiltölulega aðgengilegur fyrir sjónræna skoðun og viðhald.

GIS setur háspennuíhluti inni í lokuðum málmhlífum með því að nota einangrunargas eða annan einangrunarmiðil. Niðurstaðan getur verið mun minna fótspor, sem er sérstaklega gagnlegt í borgum, iðnaðarsvæðum, neðanjarðarmannvirkjum og öðrum stöðum þar sem rýmið er -þröngt.

Það er enginn alhliða sigurvegari á milli AIS og GIS. Valið kemur venjulega niður á lausu landi, fjárhagsáætlun verkefnisins, spennustigi, umhverfisaðstæðum, viðhaldsstefnu og nauðsynlegu fótspori.

Hönnun rafvirkja

Að hanna anrafvirkibyrjar á því að skilja rafkerfið sem það þarf að þjóna.

Verkfræðingar líta fyrst á væntanlegt álag, spennustig, bilanastig, áreiðanleikakröfur, framtíðarstækkun og nettengipunkt. Þessir þættir móta næstum hverja síðari hönnunarákvörðun.

Transformer getuer eitt af fyrstu stóru athugunum. Spennirinn þarf að þola væntanlegt álag án þess að vera óþarflega stór. Á sama tíma er oft nauðsynlegt að taka tillit til framtíðarvaxtar.

Stöðug notkun við óhóflega álag getur aukið vinda- og olíuhitastig, flýtt fyrir öldrun einangrunar og stytt endingartíma spenni.

Skammrásar-skilyrðiþarf líka vandlega athygli. Aflrofar, rafrásir, spennar, rafstraumar, snúrur og aðrir helstu íhlutir verða að hafa viðeigandi skammhlaupsþol og truflunargetu.

Samhæfing verndarer annað lykilatriði. Gott varnarkerfi ætti að einangra bilun fljótt og forðast óþarfa ferð á heilbrigðum búnaði. Það hljómar einfalt, en að ná réttri samhæfingu getur krafist ítarlegra kerfisrannsókna.

Thelíkamlegt skipulagskiptir líka máli. Það þarf að huga að rafmagnsheimildum, viðhaldsaðgangi, kapalleiðum, brunavarnir, frárennsli, loftræstingu, hávaða, búnaðarflutningum og framtíðarstækkun áður en framkvæmdir hefjast.

Fyrir stærri verkefni felur hönnun tengivirkis venjulega í sér rafmagnsrannsóknir, búnaðarforskriftir, verndar- og stjórnunarhönnun, mannvirkjagerð, jarðtengingarhönnun, nákvæma skipulagsvinnu og gangsetningu.

Val á aðveituspenni

Fyrir veitur og EPC verktaka, velja réttspenni tengivirkiser einn mikilvægasti hluti verkefnisins.

Spenniforskriftin nær venjulega yfir nafnafl, aðal- og aukaspennu, tíðni, vektorhóp, viðnám, svið, einangrunarstig, tap, hitastigshækkun, kæliaðferð og viðeigandi staðla.

Fyrir olíu-aflbreytir, forskriftingetur einnig tekið til spennuolíu, uppröðun kera, kælibúnaðar, hlaupa, kranaskipta, eftirlitstækja og annarra fylgihluta.

Fyrir innanhússuppsetningar, aþurr-tegund spennirgetur verið hagnýtur valkostur þar sem brunaöryggi, uppsetning innanhúss, umhverfisaðstæður eða viðhaldskröfur gera það viðeigandi.

Val á spenni ætti ekki að byggja eingöngu á MVA eða kVA einkunn. Rekstrarumhverfið skiptir töluverðu máli.

Umhverfishiti, uppsetningarhæð, álagssnið, harmonikk, eiginleikar endurnýjanlegrar orkuframleiðslu, væntanleg yfirálagsskilyrði og netkröfur geta allt haft áhrif á hönnun spenni.

Fyrir endurnýjanlega orkuverkefni, til dæmis, getur spennirinn upplifað mjög mismunandi rekstrarsnið en hefðbundinn iðnaðarspennir. Sama grundvallarregla um spennuumbreytingu gildir, en hönnunarupplýsingarnar geta verið mjög mismunandi.

Staðlar fyrir rafvirki

Aðveitustöðvarbúnaður er venjulega hannaður, framleiddur og prófaður í samræmi við viðeigandi alþjóðlega, innlenda og-verkefnissértæka staðla.

Fyrir aflspenna,IEC 60076er einn af helstu alþjóðlegum stöðlum. Það fer eftir staðsetningu verkefnisins og kröfum viðskiptavina, IEEE og ANSI staðlar gætu einnig átt við.

Rofabúnaður, aflrofar, hljóðfæraspennar, verndarbúnaður og aðrir aðveitustöðvaríhlutir hafa sína eigin gildandi staðla.

Fyrir alþjóðleg verkefni er gott að staðfesta nauðsynlega staðla snemma í innkaupaferlinu. Að öðrum kosti gæti búnaður sem lítur út fyrir að vera tæknilega hentugur á pappír þurft viðbótarprófanir, skjöl eða breytingar á hönnun síðar.

Hvers vegna áreiðanleiki aðveitustöðvar skiptir máli

Vandamál aðveitustöðvar helst sjaldan einangrað.

Bilun í spenni, bilun í rásarstöng, bilun í vörn eða bilun í aflrofa getur truflað rafmagn á miklu stærra svæði. Fyrir iðjuver og gagnaver getur jafnvel tiltölulega stutt stöðvun haft alvarlegar rekstrarlegar og fjárhagslegar afleiðingar.

Þess vegna nota mikilvægar aðveitustöðvar oft óþarfa spennubreyta, skiptaðar rúllur, varavörn, sjálfstæða stjórnaflgjafa og mörg lög af vöktun.

Vöktun spennuástands er líka að verða mikilvægari.Olíuprófun, greining á uppleystu gasi (DGA), hitastigseftirlit, bushingvöktun og netvöktun á hluta losunar getur hjálpað til við að bera kennsl á vandamál sem þróast áður en þau breytast í meiriháttar bilanir.

Það er oft miklu auðveldara, og mun ódýrara, að takast á við snemmbúna viðvörun en óvænta spennubilun.

Rafmagnsaðveitustöðvar í nútíma raforkukerfum

Hlutverk þessrafvirkier að breytast eftir því sem stóriðjan verður dreifðari og stafrænni.

Sólarorkuver, vindorkuver, rafhlöðuorkugeymslukerfi, innviði rafbíla, gagnaver og mikið iðnaðarálag skapa nýjar kröfur á netið.

Á sama tíma nota nútíma aðveitustöðvar greindar rafeindatæki, samskiptanet, fjarvöktun, sjálfvirka stjórn og stafræn verndarkerfi. Rekstraraðilar geta fengið miklu meiri upplýsingar um ástand búnaðar og afköst netkerfisins en þeir gátu áður.

Verkefni endurnýjanlegrar orku eru sérstaklega áhugaverð vegna þess að orkuflæði er ekki lengur alltaf fyrirsjáanlegt eða einstefnumiðað. Aðveitustöð gæti þurft að sinna breyttum framleiðslustigum, hvarfaflsþörf, harmonikum og netkóða-þörf yfir daginn.

Þetta gerir frammistöðu spenni, verndarsamhæfingu, orkugæði og kerfiseftirlit sífellt mikilvægara.

Niðurstaða

Anrafvirkier mikilvægur hluti raforkukerfisins. Það breytir spennu, stjórnar aflflæði, verndar rafbúnað, einangrar bilanir og veitir eftirlitið sem þarf til að halda netinu í gangi á áreiðanlegan hátt.

Spennirinn er kannski sýnilegasti og dýrasti íhluturinn, en hann er aðeins einn hluti kerfisins.Aflspennar, rofabúnaður, aflrofar, varnarliðar, CT, VT, straumstangir, yfirspennustopparar, jarðtengingarkerfi og stjórnbúnaðurallir verða að vinna saman.

Fyrir veitur, EPC verktaka, iðnaðarmannvirki, endurnýjanlega orkuframleiðendur og önnur raforkuverkefni, byrjar góð aðveitustöð hönnun á því að skilja raunveruleg rekstrarskilyrði frekar en einfaldlega að velja búnað úr stöðluðum vörulista.

Eftir því sem eftirspurn eftir raforku heldur áfram að vaxa, stækkun endurnýjanlegrar orku og rafhlöðugeymslu hraðar og há-þéttleiki eins og gervigreind gagnaver setja meiri þrýsting á netið, verður þörfin fyrir áreiðanlegar aðveitustöðvar aðeins mikilvægari.

Fyrir spenniframleiðendur eins ogYawei Transformer, þetta þýðir að þróa lausnir sem geta lagað sig að mismunandi spennustigum, getu, uppsetningarumhverfi og verkefniskröfum. Hvort sem umsóknin er aðveitustöð, dreifivirki, endurnýjanlega orkuverkefni, iðnaðarmannvirki eða önnur raforkumannvirki, þá er spennirinn áfram miðlægur hluti af áreiðanlegu rafkerfi.

Hafðu samband núna