132/33 kV alajaamade projekteerimise juhend võrgu laiendamiseks

Globaalne energiatarve kasvab seni nägematu kiirusega. Kiire elektrifitseerumine rasketes tööstusharudes, hüpermõõtmeliste andmekeskuste areng ja suurte mereäärsete taastuvenergiafarmide ühendamine põhjustavad piirkondlike võrkude koormuse tõusu nende soojuspiiride ületamiseni. Katastroofliku võrgukokkukukkumise vältimiseks viivad äriühingud ja EPC (projekteerimine, tarned ja ehitus) tellijad praegu läbi massilisi, põlvkondlikke võrgu laiendamise projekte.

Nende infrastruktuuriuuenduste südamiks on 132/33 kV alajaam.

Erinevalt kohalikest keskmise pinge jaotuskarbidest on 132/33 kV alajaam oluline tugevkoormaga sild kõrgpinge riikliku ülekannepõhjaga ja piirkondlike jaotusvõrkude vahel. Inseneritolerantsid 132 000 volti juures on väga ranged. Üksainus projekteerimisviga selles kihis ei lõpeta lihtsalt tehase tööd, vaid põhjustab terve linna täieliku valgustuse kaotuse.

Kui meie olemas on esimese taseme tootja kasuliku mõõduga elektriseadmetest, siis osaleme ülemaailmsetes ülekande suurprojektides nõustamisega. Kui te koostate uue 132/33 kV alajaama plaani, siis peab teie inseneriteemal arvesse võtma järgmisi olulisi ruumilisi, varundus- ja automaatikaküsimusi, et tagada elektrivõrgu stabiilsus mitmekümne aasta jooksul.

1. Ruumiline topoloogia: AIS vs. GIS

Ajalooliselt oli 132/33 kV alajaamale maa omandamine linna ääres suhteliselt odav ja lihtne. Insenerid valisid loomulikult õhuisoleeritud lülitusseadmete (AIS) topoloogiad. Kuna aga ümbritsev õhk on halb dielektrikum, on 132 kV puhul vajalikud faasifaasi ja faasimaapinna ohutuks vahemaaq väga suured. Tavaliselt nõuab AIS-põhine 132/33 kV alajaam mitmeid hektareid piiratud maad, laiali hargnevaid terasest tornide struktuure ja ulatuslikke vasest maandusvõrke.

Tänapäeval peavad võrgu laiendused sageli tungima tihedatesse eel-linnas- või tööstuspiirkondadesse, kus maa on napp ja liialt kallis. Kaasaegne lahendus on teie 132/33 kV alajaama projekteerimise üleminek kõrgpinge gaasisisaldavate lülitusseadmete (GIS) .

Paigutades juhtmed, katkestid ja eraldusseadmed maandatud alumiiniumtorudesse, mis on täidetud rõhuga SF6-ga (või kaasaegsete keskkonnasõbralike gaasialternatiividega), väheneb dielektriline vahemaa meetritest millimeetriteks.

GIS-põhise 132/33 kV alajaama algne riistvarakauplemise kulutus (CAPEX) on küll kõrgem, kuid tsiviilehituse, maa omandamise ja pikaajalise toimimiskulude (OPEX) olulised säästud teevad selle rahaliselt ülekaalukaks valikuks kaasaegsete võrgu laienduste jaoks.

2. Transformaatori suuruse määramine ja N–1 häireplaneerimine

Kõige kallim ja olulisem varas selle objekti sees on transformaator. Kuna me tegeme koos riikliku võrgutasemega, ei ole need standardsete kaubanduslike üksustega võrreldavad; need on väga eripäraselt kohandatud suurtest võimsatest transformaatoritest kaaluvad 80 kuni 120 tonni.

Uue 132/33 kV alajaama koguvõimsuse määramisel ei saa võrguplaneerijad lihtsalt vastavusse tuua piirkonna praegust maksimaalset koormust. Nad peavad rangelt rakendama „N–1 häirekriteeriumi“.

N–1 reegel nõuab, et 132/33 kV alajaam suudaks taluda absoluutset piirkonna maksimaalset koormust isegi siis, kui selle suurim üksikkomponent ootamatult läheb katki. Seega ei tohiks korralikult projekteeritud 132/33 kV alajaam harilikult relyida ühel suurel transformaatoril. Pigem paigaldavad planeerijad kaks või kolm ühikut paralleelselt töötama.

Näiteks kui areneva tööstuspiirkonna vajadus tippkoorma suhtes on 100 MVA, tuleks 132/33 kV alajaam tavaliselt projekteerida kahe 100 MVA ühikuga (või kolme 50 MVA ühikuga). Kui üks võimsuse edastustransformaator läheb sisemise vea tõttu välja käiku või võetakse tavapärase õli filtreerimise ajaks välja käigust, siis jäävad ülejäänud ühikud kohe koorma kanda ilma ühegi sekundita katkestuseta piirkondliku võrgu teeninduses.

3. Dünaamiline pinge reguleerimine OLTC abil

Võrgu laiendamise projektid hõlmavad sageli elektri toomist väga suurtest geograafilistest kaugustest. Enne kui elekter jõuab sadade kilomeetrite kauguselt kaugelt hüdroelektrijaamalt või tuuleparkidest teie 132/33 kV alajaama, on see tõenäoliselt pinge langusest mõjutatud oluliselt, kuna transpordiliinide takistus põhjustab pingekao.

Teie 132/33 kV alajaam peab selle languse enne edasiandmist 33 kV võrku kõrvaldama.

Selle saavutamiseks tuleb alajaama suured võimsustransformaatorid määrata tugevate OLTC (On-Load Tap Changers) oLTC toimib põhimõtteliselt transformaatori mehaanilisena käigukastina, muutes reaalajas aktiivsete mähiste arvu – lisades või eemaldades neid füüsiliselt – nii, et reguleerida pinge suhet ilma võimsusvoogu katkestamata. Kui piirkondlik võimsustarve tõuseb õhtul ja ülekannejuhtmete pinge langeb, aktiveerub 132/33 kV alajaamas asuv automaatne OLTC, tagades, et väljuv võimsus jääks täpselt stabiilselt 33 000 volti.

4. Lühisevoolu väärtused ja digitaalne automaatika

132 kV juures on lühisevoolud väga hävitavad. Kui võrgus tekib veakäik – näiteks äikese löök või langenud ülekannepost – peavad 132/33 kV alajaamas asuvad kaitserelaidid tuvastama veakäigu asukoha ja lülitama välja konkreetseid kaitselülitid veakäigu isoleerimiseks vaid millisekundites.

Vanad alajaamad olid sõltuvad aeglastest, hooldust nõudvatest elektromehaanilistest releedest. Kaasaegne, laiendatav 132/33 kV alajaam tuleb ehitada täielikult digitaalse sõlmena, mis vastab IEC 61850 standardile.

132/33 kV alajaama digiteerimisel suhtlevad intelligentsed elektroonilised seadmed (IED) kiirkihutega optiliste kiudude kaudu mitte massiivsete, haavatavate vasest juhetepakkide kaudu. See võimaldab kesksele SCADA-süsteemile (Supervisory Control and Data Acquisition) jälgida kogu 132/33 kV alajaama reaalajas seisundit – sealhulgas olekut, õlitemperatuure, gaasirõhku ja lülitite staatusi – riiklikust võrgukontrollikeskusest sadakondade miilide kauguselt.

Lõplik strateegiline nõuanne võrguarendajatele

Kõrgpinge võrgusõlme projekteerimine ja varustuse tellimine on üks keerukamaid logistilisi ülesandeid rasketes infrastruktuuriprojektides. 132/33 kV alajaam on 40-aastane investeering, mis määrab tegelikult terve geograafilise piirkonna majanduskasvu potentsiaali.

Te ei saa endale lubada integratsiooni mittesobivusi oma kõrgpinge lülitusseadmete ja transformaatorite vahel. Osturiski vältimiseks ja projektide tähtaegade kiirendamiseks peaksid võrguplaneerijad koostööd tegema otseselt vertikaalselt integreeritud, esimese astme seadmete tootjaga. Kui teie GIS-arhitektuur, kaitserelaid ja suure võimsusega transformaatorid ostetakse üksteisest sõltumatult tõestatud ühest ettevõttest, tagate te, et teie uue 132/33 kV alajaama käivitamine tagab ebatavalise võrgustabiilsuse, täieliku N-1 varunduse ja kümnendite pikkuse ilma katkestusteta elektriülekande.