Projektēšanas vadlīnijas 132/33 kV apakstacijām tīkla paplašināšanai

Globālā enerģijas pieprasījuma pieaugums notiek bezprecedenta ātrumā. Straujā rūpniecības elektrifikācija, hiperskalas datu centru uzplaukums un milzīgu jūras vēja enerģijas parku integrācija liek esošajiem reģionālajiem elektrotīkliem pārsniegt to termiskās robežas. Lai novērstu katastrofālu tīkla sabrukumu, komunālo pakalpojumu operatori un EPC (inženierzinātnes, iegādes un būvniecības) uzņēmumi pašlaik īsteno milzīgus, paaudžu mēroga tīkla paplašināšanas projektus.

Šo infrastruktūras modernizāciju kodolā atrodas 132/33 kV apakstacija.

Atšķirībā no lokāliem vidsprieguma sadalības kastēm 132/33 kV transformatorstacija darbojas kā būtiska smagās slodzes sakrītne starp augstsprieguma nacionālo pārvades tīklu un reģionālajiem sadalības tīkliem. Inženierijas pieļaujamās novirzes 132 000 voltu līmenī ir neaizvietojamas. Viena vienīga projektēšanas kļūda šajā līmenī ne tikai aptur rūpnīcu darbību, bet arī iegremdē visu pilsētu tumšumā.

Kā pirmās kategorijas ražotājs liela mēroga elektroiekārtām mēs piedāvājam konsultācijas pārvades mega-projektiem visā pasaulē. Ja jūs izstrādājat jaunas 132/33 kV transformatorstacijas plānu, šeit ir būtiskie telpiskie, redundances un automatizācijas apsvērumi, kurus jūsu inženieru komandai ir jārisina, lai nodrošinātu desmitgadēm ilgu tīkla stabilitāti.

1. Telpiskā topoloģija: AIS pret GIS

Vēsturiski zemes iegūšana 132/33 kV transformatorstacijai pilsētas malā bija salīdzinoši lēta un vienkārša. Inženieri dabiski izvēlējās gaisa izolētu slēdžu aprīkojumu (AIS) topoloģiju. Tomēr, tā kā apkāpjais gaiss ir vāja dielektriskā vide, 132 kV līmenī nepieciešamās drošības attālumi starp fāzēm un starp fāzi un zemi ir ļoti lieli. AIS pamatā balstītai 132/33 kV transformatorstacijai parasti nepieciešami vairāki hektāri apjoctas zemes, plašas tērauda konstrukcijas un ievērojamas vara zemēšanas tīkla sistēmas.

Mūsdienās tīklu paplašināšanai bieži jāiekļaujas blīvi apdzīvotās priekšpilsētas vai rūpnieciskās teritorijās, kur zeme ir reta un neiedomājami dārga. Mūsdienu risinājums ir pārcelt savas 132/33 kV transformatorstacijas projektēšanu uz augstsprieguma gāzes izolētu slēdžu aprīkojumu (GIS) .

Ievietojot barošanas vadus, strāvas slēdžus un atslēdzes ierīces noslēgtās, zemētās alumīnija caurulēs, kas piepildītas ar spiediena SF6 gāzi (vai mūsdienu ekoloģiski draudzīgām gāzes alternatīvām), dielektriskais attālums samazinās no metriem līdz dažiem milimetriem.

Kaut arī sākotnējās GIS balstītās 132/33 kV transformatoru apakšstacijas aprīkojuma kapitāltēriņi ir augstāki, milzīgās ietaupījumi būvdarbu, zemes iegādes un ilgtermiņa ekspluatācijas izmaksās padara to par finansiāli izdevīgāko izvēli modernām tīkla paplašināšanām.

2. Transformatora izmēra noteikšana un N-1 avārijas plānošana

Dārgākais un svarīgākais aktīvs šajā objektā ir transformators. Tā kā mēs strādājam ar nacionālās elektrotīkla līmeņiem, šie nav standarta komerciālie vienības; tie ir ļoti pielāgoti lielie jaudas transformatori un sver vairāk nekā 80–120 tonnas.

Nosakot jaunas 132/33 kV transformatorstacijas kopējo jaudu, tīkla plānotāji nevar vienkārši pielāgot to reģiona pašreizējam maksimālajam slodzes līmenim. Viņiem stingri jāpiemēro „N-1 avārijas kritērijs“.

N-1 noteikums paredz, ka 132/33 kV transformatorstacija spēj nodrošināt absolūto maksimālo reģionālo slodzi pat tad, ja tās lielākais atsevišķais komponents negaidīti iznāk no darba. Tāpēc pareizi projektēta 132/33 kV transformatorstacija reti balstās uz vienu lielu transformatoru. Vietoj tam plānotāji izvieto divas vai trīs vienības, kas darbojas paralēli.

Piemēram, ja attīstības industriālajai zonai nepieciešams maksimālais jaudas patēriņš 100 MVA, tad 132/33 kV transformatorstacijai ideāli būtu jābūt projektētai ar diviem 100 MVA vienībām (vai arī ar trim 50 MVA vienībām). Ja viens elektroenerģijas pārvades transformators piedzīvo iekšēju bojājumu vai tiek izslēgts regulārai eļļas filtrācijai, pārējās vienības nekavējoties uzņem slodzi, neizraisot nevienas sekundes pārtraukumu reģionālās elektrotīkla darbībā.

3. Dinamiskā sprieguma regulēšana, izmantojot OLTC

Tīkla paplašināšanas projektos bieži vien ir nepieciešams piegādāt elektroenerģiju lielos ģeogrāfiskos attālumos. Kad elektrība nobrauc simtiem kilometru no tāla hidroelektrostacijas vai vējdzirnavām līdz jūsu 132/33 kV transformatorstacijai, tā spriegums, iespējams, ir ievērojami samazinājies, jo pārvades līnijās pastāv pretestība.

Jūsu 132/33 kV transformatorstacijai ir jānovērš šis sprieguma samazinājums, pirms tā nodod enerģiju tālāk 33 kV tīklā.

Lai to sasniegtu, transformatorstacijas lielajiem transformatoriem ir jānorāda ar augstas veiktspējas Slodzes laikā regulējamām atzarojumu pārslēgām (OLTC) oLTC darbojas būtībā kā mehāniska pārnesumkārba transformatoram, fiziski pievienojot vai atņemot aktīvos tinumus, lai reāllaikā pielāgotu sprieguma attiecību — nepārtraucot strāvas plūsmu. Kad reģionālās elektroenerģijas patēriņa vajadzības vakaros palielinās un pārvades līnijas spriegums kritīs, 132/33 kV apakšstacijā iebūvētais automatizētais OLTC ieslēdzas, nodrošinot, ka izvadošās elektroenerģijas spriegums paliek pilnīgi stabils — tieši 33 000 volti.

4. Īssavienojuma avārijas līmeņi un digitālā automatizācija

132 kV līmenī īssavienojuma strāvas ir ārkārtīgi destruktīvas. Ja tīklā notiek avārija — piemēram, zibens trieciens vai nokritis pārvades tornis — 132/33 kV apakšstacijā iebūvētajiem aizsardzības relejiem ir tikai milisekundes, lai noteiktu avārijas vietu un izslēgtu konkrētos slēdžus, lai to izolētu.

Vēsturiskās transformatoru apakšstacijas balstījās uz lēniem, uzturēšanai intensīviem elektromehāniskajiem relejiem. Modernai, paplašināšanai gatavai 132/33 kV apakšstacijai jābūt būvētai kā pilnīgi digitālam mezglam, kas atbilst IEC 61850 standartam.

Digitālizējot 132/33 kV apakšstaciju, intelektuālie elektroniskie ierīces (IED) komunicē ar augsta ātruma šķiedras optiskajām kabelēm, nevis ar masīviem, vājiem vara vadiem. Tas ļauj centrālajai SCADA (uzraudzības vadības un datu iegūšanas) sistēmai novērot reāllaikā visu 132/33 kV apakšstaciju stāvokli, eļļas temperatūru, gāzes spiedienu un slēdžu statusu no nacionālā tīkla vadības centra, kas atrodas simtiem jūdžu attālumā.

Galīgā stratēģiskā padoms tīkla izstrādātājiem

Augstsprieguma tīkla mezgla projektēšana un aprīkojuma iegāde ir viena no sarežģītākajām loģistikas uzdevumu veikšanām smagajā infrastruktūras sektorā. 132/33 kV apakšstacija ir 40 gadus ilga investīcija, kas faktiski nosaka visu ģeogrāfisko reģionu ekonomiskās izaugsmes potenciālu.

Jūs nevarat atļaut integrācijas neatbilstības starp augstsprieguma slēdžu iekārtām un transformatoriem. Lai novērstu iegādes risku un paātrinātu projekta izpildi, tīkla plānotājiem vajadzētu tieši sadarboties ar vertikāli integrētu, pirmās kategorijas aprīkojuma ražotāju. Iegādājoties savu GIS arhitektūru, aizsardzības relejus un augstas jaudas transformatorus no viena, pierādīta ražotāja, jūs garantējat, ka jūsu jaunajā 132/33 kV apakšstacijā tiks nodrošināta nevienlīdzīga tīkla stabilitāte, maksimāla N-1 redundance un desmitgadēm bezpārtrauktu elektroenerģijas pārvade.