Kompaktná príručka pre výber a inžinierstvo rozvodne

 

1. Úvod

 

Kompaktná rozvodňa je prefabrikovaný rozvodný systém elektrickej energie zostavený v továrni. Integruje vysokonapäťové{1}}rozvádzače, výkonový transformátor a nízkonapäťové{2}}distribučné zariadenia, spolu s meracími, ochrannými, riadiacimi a pomocnými zariadeniami, všetky sú inštalované v uzavretom kryte. V praxi ide o kompletnú jednotku na transformáciu energie „pripravenú-na{5}}použitie“.

Väčšina komponentov je pred{0}}inštalovaná a testovaná pred dodaním a celý systém sa dodáva ako jeden integrovaný balík. Tento prístup zlepšuje konzistentnosť a znižuje-stavebné práce na mieste, a preto sa kompaktné rozvodne používajú v moderných energetických sieťach.

Tento koncept bol pôvodne vyvinutý v Európe a často sa označuje ako „skriňová rozvodňa európskeho-štýlu“. Dnes sa kompaktné rozvodne stali kľúčovou súčasťou inteligentných distribučných systémov, najmä v projektoch solárnych rozvodní a veterných elektrární, kde je rýchle nasadenie a spoľahlivosť nevyhnutné.

V spoločnosti SCOTECH pán Li, inžinier transformátorov s viac ako 30-ročnými skúsenosťami v teréne, často opisuje kompaktnú rozvodňu ako „produkt, ktorý vyzerá jednoducho zvonku, ale vo veľkej miere závisí od technických detailov vo vnútri“.

 

2. Technické požiadavky a špecifikácie​​​​​​​

 

 

 

2.1 Základné technické požiadavky

Systém musí spĺňať nasledujúce minimálne výkonnostné normy:

• Izolačný výkon: stabilný v podmienkach menovitého napätia
• Odolnosť voči skratu-: väčšia alebo rovná 20 kA / 3 s
• Limit nárastu teploty: Menej ako alebo rovný 65 K
• Trieda ochrany (vonkajšia): nie nižšia ako IP23D
• Odpor uzemnenia: menší alebo rovný 4Ω
• Kompatibilné s frekvenciou miestnej siete (50 Hz / 60 Hz) v závislosti od regiónu projektu

V skutočných projektoch sú problémy s uzemnením a ventiláciou oveľa bežnejšie ako samotné poruchy transformátora, najmä v pobrežných oblastiach a oblastiach s vysokou{0}}vlhkosťou.

 

2.2 Všeobecné prevádzkové podmienky

Kompaktná rozvodňa je zvyčajne navrhnutá pre nasledujúce podmienky prostredia:

• Teplota okolia: -40 stupňov až +40 stupňov (prispôsobiteľné pre extrémne podnebie)
• Nadmorská výška: Menšia alebo rovná 1 000 m (vyššia nadmorská výška vyžaduje návrh zníženia)
• Žiadne silné vibrácie alebo mechanické otrasy
• Žiadne korozívne plyny alebo silné prašné prostredie
• Vyhýbajte sa záplavovým-miestam, ktoré sú náchylné na inštaláciu alebo nízko{1}}položeným oblastiam
• Vyžadujú sa dobre{0}}vetrané prevádzkové podmienky

Pán Li spomenul, že púštne projekty a pobrežné projekty môžu využívať rovnakú kompaktnú štruktúru rozvodne, ale interné antikorózne a chladiace stratégie môžu byť úplne odlišné.

 

2.3 Technická špecifikácia Kontrolné body

V inžinierskej praxi musí byť pred cenovou ponukou a výrobou jasne definovaných niekoľko kľúčových parametrov:

• Menovitá kapacita (rozsah kVA)
• Menovitá úroveň napätia (10kV / 20kV / 35kV systémy)
• Požiadavky na značku komponentov (ABB, Schneider, Siemens atď.)
• Úroveň ochrany (IP hodnotenie)
• Materiál krytu (kovová alebo nekovová{0} konštrukcia)

Tieto parametre priamo ovplyvňujú štruktúru nákladov, dodaciu lehotu a kompaktnú konfiguráciu návrhu rozvodne. Sú tiež kritické pri hodnotení výrobcov kompaktných rozvodní pre medzinárodné projekty.

 

3. Medzinárodné normy a súlad

 

 

Pre globálne projekty je nevyhnutný súlad s medzinárodnými normami. Kompaktný dizajn rozvodne sa musí zhodovať s požiadavkami IEC a regionálnej siete, aby sa zabezpečilo prijatie na rôznych trhoch.

 

3.1 Základné normy IEC

Medzi najdôležitejšie medzinárodné normy patria:

• IEC 62271-202: Prefabrikované rozvodne
• Séria IEC 60076: Výkonové transformátory
• IEC 60439 / IEC 61439: Nízkonapäťové-rozvádzače
• Séria IEC 62271: Vysokonapäťové-rozvádzače a ovládacie zariadenia

V zahraničných projektoch zákazníci zvyčajne venujú veľkú pozornosť správam FAT, údajom o náraste teploty a certifikácii komponentov, a nie iba samotnému štandardnému číslu.

 

3.2 Regionálne štandardné rozdiely

Rôzne trhy majú rôzne očakávania zhody. Európa sa riadi najmä požiadavkami IEC a CE, zatiaľ čo Spojené štáty americké uplatňujú normy ANSI/IEEE. Projekty na Blízkom východe často vyžadujú kódy siete-špecifické pre služby, najmä pre prostredia s vysokou-teplotou.

 

4. Štruktúra systému a funkčný dizajn

 

4.1 Vysokonapäťový oddiel

Vysoko{0}}napäťová priehradka sa stará o ovládanie, prepínanie a ochranu prichádzajúceho napájania. Zvyčajne zahŕňa vákuové ističe, odpojovače, prúdové transformátory a zvodiče prepätia. Jeho primárnou funkciou je zabezpečiť bezpečné pripojenie k sieti a izoláciu porúch.

 

4.2 Oddelenie transformátora

Transformátorový priestor je hlavnou jednotkou na premenu energie. Kompaktný transformátor rozvodne môže byť olejový-ponorený alebo suchý{2}}v závislosti od požiadaviek aplikácie. Typy ponorené do oleja-sú široko používané vo vonkajších inštaláciách kvôli lepšiemu chladiacemu výkonu, zatiaľ čo suché{5}}transformátory sú uprednostňované v prostrediach citlivých na oheň-.

 

4.3 Nízkonapäťový-oddiel

Nízkonapäťové oddelenie je zodpovedné za konečnú distribúciu energie, meranie, ochranu a kompenzáciu jalového výkonu. Zaisťuje stabilné výstupné napätie a bezpečnú prevádzku pre koncových užívateľov.

 

5. Klasifikácia kompaktných rozvodní

​​​​​​​

 

Štruktúra a funkcia kompaktnej rozvodne sa líši v závislosti od aplikačných scenárov.

Z funkčného hľadiska možno systémy rozdeliť na rozvodne -typu rozvodne a rozvodne typu generačného- typu. Ten sa bežne používa v projektoch solárnych rozvodní a veterných elektrární, kde sa výkon zvyšuje pred integráciou do siete.

Štrukturálne môžu rozloženia zahŕňať I-typ, U-typ, L-typ a modulárne kontajnerové konfigurácie. Na základe inštalačného priestoru, dopravných obmedzení a požiadaviek na údržbu sa vyberajú rôzne prístupy k návrhu kompaktných rozvodní.

Dôležité je aj prispôsobenie sa prostrediu. Kompaktné rozvodne môžu byť prispôsobené na odolnosť proti korózii na pobreží, prevádzke pri vysokých-teplotách v púšti alebo vo veľkých-nadmorských výškach.

 

6. Prehľad výberu elektrického zariadenia

 

Kompaktná rozvodňa integruje viacero elektrických komponentov, z ktorých každý je vybraný na základe systémových požiadaviek a konštrukčných podmienok kompaktnej rozvodne.

Vysokonapäťové komponenty zahŕňajú vákuové ističe, záťažové spínače, izolátory, prúdové transformátory a zvodiče prepätia. Tie zaisťujú bezpečné spínanie a ochranu prichádzajúcej energie.

Medzi nízkonapäťové komponenty patria lisované ističe, vzduchové ističe, stýkače, relé, merače a kondenzátorové batérie. Ich výkon priamo ovplyvňuje spoľahlivosť kompaktnej rozvodne a kvalitu napájania.

 

7. Princípy výberu kľúčového zariadenia

 

7.1 Logika výberu ističa

Vákuové ističe sú preferované pre priemyselné aplikácie kvôli ich vysokej vypínacej schopnosti a dlhej životnosti. Sú vhodné pre časté spínacie operácie a prostredia s vysokým poruchovým prúdom.

Na druhej strane prepínače záťaže sú nákladovo-efektívnejšie a používajú sa v systémoch so stabilnou záťažou. Nedokážu však prerušiť skratové-prúdy a musia sa používať s poistkami.

Pri exportných projektoch musia výrobcovia kompaktných rozvodní pred konečným výberom potvrdiť preferenciu značky, požiadavky na manuálnu alebo motorizovanú prevádzku a technické špecifikácie.

 

7.2 Výber nízkonapäťového ističa

Nízkonapäťové ističe{0} je potrebné vybrať na základe charakteristík zaťaženia:

• Menovitý prúd: 1,25–1,5 × zaťažovací prúd
• Úroveň napätia: 0,4kV systémový štandard
• Póly: 1P / 2P / 3P / 4P
• Vypínacia kapacita: hodnoty Icu / Ics
• Výber vypínacej krivky na základe typu zaťaženia

Správny výber ističa je dôležitý pre celkový výkon ochrany kompaktnej rozvodne a dlhodobú{0}}stabilitu prevádzky.

 

8. Výber transformátora a plánovanie kapacity

 

Kompaktný rozvodný transformátor je hlavnou súčasťou celého systému. Vo väčšine prípadov jeho výber priamo ovplyvňuje efektivitu, bezpečnosť a dlhodobú{1}}stabilitu prevádzky.

Olejové-transformátory sú široko používané vo vonkajších aplikáciách, pretože majú lepší odvod tepla a relatívne nižšiu cenu. Suché transformátory -typu sú na druhej strane bežnejšie vo vnútorných prostrediach alebo prostrediach citlivých na oheň-, kde sú vyššie bezpečnostné požiadavky.

Kapacita sa zvyčajne vypočítava na základe skutočnej požiadavky na zaťaženie s dodatočnou 10–20 % rezervou na budúce rozšírenie. Štandardný rozsah je zvyčajne od 50 kVA do 2500 kVA, v závislosti od veľkosti projektu a scenára aplikácie.

V projektoch obnoviteľnej energie závisí výber kompaktného transformátora rozvodne aj od výkonu meniča, napätia pripojenia do siete a podmienok prostredia na mieste.

 

9. Štruktúra krytu a mechanické prevedenie

 

Materiály

• Kov: oceľ, nehrdzavejúca oceľ, hliník-pozinkované platne
• Nekovové -kovy: GRC, sklolaminátový betón, kompozitné panely

 

Štrukturálne vlastnosti

• Úplne uzavretý dizajn odolný voči poveternostným vplyvom
• Krytie IP43 a vyššie
• Modulárny alebo integrovaný dopravný dizajn

Výber materiálu krytu je dôležitou súčasťou dizajnu kompaktnej rozvodne, najmä pre pobrežné, vlhké alebo púštne prostredia, kde sa odolnosť proti korózii a tepelný výkon stávajú kritickými.

 

10. Požiadavky na základy a inštaláciu

 

Stabilný základ je nevyhnutný pre bezpečnú prevádzku. Pevnosť betónu nesmie byť nižšia ako C30 a rozmerová tolerancia by mala byť do 5 mm.

Základ by mal byť zdvihnutý aspoň 300 mm nad úroveň terénu, aby sa zabránilo hromadeniu vody. Odpor uzemnenia sa musí udržiavať v rozmedzí 4 Ω, čím sa zaisťuje elektrická bezpečnosť v poruchových podmienkach.

Okolo zariadenia by mal byť vyhradený primeraný priestor na údržbu, zvyčajne nie menej ako 1,2 m.

V prípade vonkajších kompaktných rozvodní sa na zlepšenie dlhodobej spoľahlivosti odporúča aj správne odvodnenie a-antikorózna úprava.

 

11. Inštalácia a uvedenie do prevádzky

 

Pred zapnutím napájania je potrebné vykonať sériu základných testov vrátane testovania izolačného odporu, overenia uzemnenia, kontrol ochranného relé a testov prevádzky bez{0}}zaťaženia.

Počas inštalácie musí byť riadne zabezpečené mechanické vyrovnanie medzi kompaktnou rozvodňou a základom. Elektrické pripojenia musia tiež spĺňať prísne požiadavky na kontrolu krútiaceho momentu a izoláciu.

V závislosti od potrieb projektu môže byť poskytnutá voliteľná podpora, ako je diaľkové uvedenie do prevádzky alebo{0}}technická pomoc na mieste, aby sa zabezpečilo hladké spustenie a spoľahlivá prevádzka.

Pre medzinárodné projekty EPC mnohí výrobcovia kompaktných rozvodní tiež poskytujú dokumentáciu pre uvedenie do prevádzky, záznamy FAT a služby technickej podpory ako súčasť dodávky.

 

Záver

Kompaktná rozvodňa je teraz základným riešením infraštruktúry pre moderné rozvody energie. S rastúcim dopytom zo solárnych rozvodní, veterných elektrární a modernizácie mestskej siete sa úloha kompaktných rozvodní v globálnych energetických projektoch naďalej rozširuje.

Pán Li verí, že budúce projekty kompaktných rozvodní budú venovať väčšiu pozornosť efektívnosti dopravy, modulárnej náhrade a integrácii obnoviteľnej energie, a nie iba základným funkciám distribúcie energie.