การเลือกสถานีย่อยขนาดกะทัดรัดและคำแนะนำทางวิศวกรรม

 

1. บทนำ

 

สถานีย่อยขนาดกะทัดรัดเป็นระบบจำหน่ายไฟฟ้าสำเร็จรูปที่ประกอบในโรงงาน โดยผสานรวมสวิตช์เกียร์แรงดันสูง- หม้อแปลงไฟฟ้า และอุปกรณ์จ่ายแรงดันต่ำ- พร้อมด้วยอุปกรณ์วัดแสง การป้องกัน การควบคุม และอุปกรณ์เสริม ทั้งหมดติดตั้งอยู่ภายในตู้ที่ปิดสนิท ในทางปฏิบัติ นี่คือหน่วยการแปลงกำลังที่ "พร้อม-ถึง-ใช้" อย่างสมบูรณ์

ส่วนประกอบส่วนใหญ่ได้รับ{0}}การติดตั้งและทดสอบก่อนส่งมอบ และทั้งระบบถูกจัดส่งเป็นแพ็คเกจรวมชุดเดียว แนวทางนี้ปรับปรุงความสม่ำเสมอและลด-งานก่อสร้างไซต์งาน ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมระบบสถานีย่อยขนาดกะทัดรัดจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเครือข่ายไฟฟ้าสมัยใหม่

แนวคิดนี้เดิมพัฒนาขึ้นในยุโรปและมักเรียกกันว่า "สถานีย่อยกล่องสไตล์ยุโรป-" ทุกวันนี้ สถานีไฟฟ้าย่อยขนาดกะทัดรัดได้กลายเป็นส่วนสำคัญของระบบจำหน่ายอัจฉริยะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในโครงการสถานีไฟฟ้าย่อยพลังงานแสงอาทิตย์และสถานีไฟฟ้าย่อยพลังงานลม ซึ่งจำเป็นต้องปรับใช้อย่างรวดเร็วและเชื่อถือได้

ที่ SCOTECH คุณ Li วิศวกรหม้อแปลงไฟฟ้าที่มีประสบการณ์ภาคสนามมากกว่า 30 ปี มักจะอธิบายสถานีย่อยขนาดกะทัดรัดว่าเป็น "ผลิตภัณฑ์ที่ภายนอกดูเรียบง่าย แต่ขึ้นอยู่กับรายละเอียดทางวิศวกรรมภายในเป็นอย่างมาก"

 

2. ข้อกำหนดทางเทคนิคและข้อมูลจำเพาะ​​​​​​​

 

 

 

2.1 ข้อกำหนดทางเทคนิคหลัก

ระบบจะต้องเป็นไปตามมาตรฐานประสิทธิภาพขั้นต่ำดังต่อไปนี้:

• ประสิทธิภาพของฉนวน: มีเสถียรภาพภายใต้สภาวะแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด
• ความสามารถในการทนต่อการลัดวงจร-: มากกว่าหรือเท่ากับ 20kA / 3 วินาที
• ขีดจำกัดอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น: น้อยกว่าหรือเท่ากับ 65K
• ระดับการป้องกัน (กลางแจ้ง): ไม่ต่ำกว่า IP23D
• ความต้านทานต่อสายดิน: น้อยกว่าหรือเท่ากับ 4Ω
• ใช้งานได้กับความถี่กริดท้องถิ่น (50Hz / 60Hz) ขึ้นอยู่กับภูมิภาคของโครงการ

ในโครงการจริง ปัญหาการต่อสายดินและการระบายอากาศเป็นเรื่องปกติมากกว่าความล้มเหลวของหม้อแปลง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริเวณชายฝั่งทะเลและ-บริเวณที่มีความชื้นสูง

 

2.2 สภาพการทำงานทั่วไป

โดยทั่วไปสถานีย่อยขนาดกะทัดรัดได้รับการออกแบบสำหรับสภาพแวดล้อมต่อไปนี้:

• อุณหภูมิแวดล้อม: -40 องศาถึง +40 องศา (ปรับแต่งได้สำหรับสภาพอากาศสุดขั้ว)
• ระดับความสูง: น้อยกว่าหรือเท่ากับ 1,000 ม. (ระดับความสูงที่สูงกว่าต้องมีการออกแบบการลดพิกัด)
• ไม่มีการสั่นสะเทือนอย่างรุนแรงหรือการกระแทกทางกล
• ไม่มีก๊าซกัดกร่อนหรือสภาพแวดล้อมที่มีฝุ่นหนัก
• หลีกเลี่ยงพื้นที่ติดตั้ง-น้ำท่วมหรือต่ำ-
• ต้องมีสภาวะการทำงานที่มีการระบายอากาศที่ดี-

นายหลี่กล่าวว่าโครงการในทะเลทรายและโครงการชายฝั่งอาจใช้โครงสร้างสถานีย่อยขนาดกะทัดรัดเดียวกัน แต่กลยุทธ์การป้องกันการกัดกร่อนและการระบายความร้อนภายใน-อาจแตกต่างกันโดยสิ้นเชิง

 

2.3 จุดควบคุมข้อกำหนดทางเทคนิค

ในการปฏิบัติงานด้านวิศวกรรม จะต้องกำหนดพารามิเตอร์ที่สำคัญหลายประการอย่างชัดเจนก่อนการเสนอราคาและการผลิต:

• พิกัดความจุ (ช่วง kVA)
• ระดับแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด (ระบบ 10kV / 20kV / 35kV)
• ข้อกำหนดแบรนด์ส่วนประกอบ (ABB, Schneider, Siemens ฯลฯ)
• ระดับการป้องกัน (ระดับ IP)
• วัสดุปิดล้อม (โครงสร้างโลหะหรือไม่ใช่-โลหะ)

พารามิเตอร์เหล่านี้ส่งผลโดยตรงต่อโครงสร้างต้นทุน เวลาในการจัดส่ง และการกำหนดค่าการออกแบบสถานีย่อยที่มีขนาดกะทัดรัด นอกจากนี้ยังมีความสำคัญอย่างยิ่งในระหว่างการประเมินผู้ผลิตสถานีย่อยขนาดกะทัดรัดสำหรับโครงการระดับนานาชาติ

 

3. มาตรฐานสากลและการปฏิบัติตาม

 

 

สำหรับโครงการระดับโลก การปฏิบัติตามมาตรฐานสากลถือเป็นสิ่งสำคัญ การออกแบบสถานีย่อยขนาดกะทัดรัดต้องสอดคล้องกับข้อกำหนดของ IEC และกริดระดับภูมิภาคเพื่อให้มั่นใจว่าได้รับการยอมรับในตลาดที่แตกต่างกัน

 

3.1 มาตรฐาน IEC หลัก

มาตรฐานสากลที่สำคัญที่สุด ได้แก่ :

• IEC 62271-202: สถานีย่อยสำเร็จรูป
• IEC 60076 series: หม้อแปลงไฟฟ้ากำลัง
• IEC 60439 / IEC 61439: ชุดสวิตช์เกียร์แรงดันไฟฟ้าต่ำ-
• ซีรีส์ IEC 62271: สวิตช์เกียร์แรงดันสูง-และอุปกรณ์ควบคุม

ในโครงการในต่างประเทศ ลูกค้ามักจะให้ความสำคัญกับรายงาน FAT ข้อมูลการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ และการรับรองส่วนประกอบอย่างใกล้ชิด ไม่ใช่แค่ตัวเลขมาตรฐานเท่านั้น

 

3.2 ความแตกต่างมาตรฐานระดับภูมิภาค

ตลาดที่ต่างกันมีความคาดหวังในการปฏิบัติตามข้อกำหนดที่แตกต่างกัน ยุโรปปฏิบัติตามข้อกำหนด IEC และ CE เป็นหลัก ในขณะที่สหรัฐอเมริกาใช้มาตรฐาน ANSI/IEEE โครงการในตะวันออกกลางมักต้องการ-โค้ดกริดเฉพาะด้านอรรถประโยชน์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง-

 

4. โครงสร้างระบบและการออกแบบฟังก์ชั่น

 

4.1 ช่องไฟฟ้าแรงสูง

ช่องไฟฟ้าแรงสูง-ทำหน้าที่ควบคุมพลังงานขาเข้า การสลับ และการป้องกัน โดยทั่วไปจะประกอบด้วยเบรกเกอร์วงจรสุญญากาศ ตัวตัดการเชื่อมต่อ หม้อแปลงกระแสไฟฟ้า และอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก หน้าที่หลักคือเพื่อให้แน่ใจว่ามีการเชื่อมต่อกริดที่ปลอดภัยและการแยกข้อผิดพลาด

 

4.2 ช่องใส่หม้อแปลง

ช่องหม้อแปลงเป็นหน่วยแปลงพลังงานหลัก หม้อแปลงไฟฟ้าของสถานีย่อยขนาดกะทัดรัดอาจเป็นประเภท-แบบจุ่มน้ำมันหรือแบบแห้ง- ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดการใช้งาน ประเภท-แบบจุ่มน้ำมันถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการติดตั้งกลางแจ้งเนื่องจากประสิทธิภาพการทำความเย็นที่ดีกว่า ในขณะที่หม้อแปลงชนิด-แบบแห้งเป็นที่นิยมมากกว่าในสภาพแวดล้อมที่ไวต่อไฟ-

 

4.3 ช่องจ่ายแรงดันไฟฟ้าต่ำ-

ส่วนแรงดันไฟฟ้าต่ำ-มีหน้าที่รับผิดชอบในการกระจายกำลังขั้นสุดท้าย การวัดแสง การป้องกัน และการชดเชยกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟ ช่วยให้มั่นใจได้ถึงแรงดันไฟฟ้าเอาท์พุตที่เสถียรและการทำงานที่ปลอดภัยสำหรับผู้ใช้ปลายทาง

 

5. การจำแนกประเภทของสถานีไฟฟ้าย่อยขนาดกะทัดรัด

​​​​​​​

 

โครงสร้างและฟังก์ชันของสถานีย่อยขนาดกะทัดรัดจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสถานการณ์การใช้งาน

จากมุมมองของการใช้งาน ระบบสามารถแบ่งออกเป็น-สถานีย่อยประเภทการจำหน่าย และสถานีย่อยประเภทการสร้าง- อย่างหลังนี้มักใช้ในสถานีไฟฟ้าย่อยพลังงานแสงอาทิตย์และโครงการสถานีไฟฟ้าย่อยพลังงานลม ซึ่งมีการยกระดับพลังงานก่อนที่จะรวมโครงข่ายไฟฟ้า

ในเชิงโครงสร้าง เลย์เอาต์อาจรวมถึงประเภท I-, ประเภท U-, ประเภท L- และการกำหนดค่าแบบคอนเทนเนอร์แบบโมดูลาร์ วิธีการออกแบบสถานีย่อยขนาดกะทัดรัดต่างๆ ได้รับการคัดเลือกตามพื้นที่การติดตั้ง ข้อจำกัดในการขนส่ง และข้อกำหนดในการบำรุงรักษา

การปรับตัวต่อสิ่งแวดล้อมก็มีความสำคัญเช่นกัน ระบบสถานีย่อยขนาดกะทัดรัดสามารถปรับแต่งให้ทนต่อการกัดกร่อนตามชายฝั่ง การทำงานที่อุณหภูมิสูง-ในทะเลทราย หรือ-สภาวะระดับความสูงสูง

 

6. ภาพรวมการเลือกอุปกรณ์ไฟฟ้า

 

สถานีย่อยขนาดกะทัดรัดรวมส่วนประกอบทางไฟฟ้าหลายชิ้น โดยแต่ละชิ้นจะถูกเลือกตามความต้องการของระบบและเงื่อนไขการออกแบบสถานีย่อยขนาดกะทัดรัด

ส่วนประกอบแรงดันไฟฟ้าสูง- ได้แก่ เบรกเกอร์วงจรสุญญากาศ สวิตช์โหลด ตัวแยกกระแสไฟฟ้า หม้อแปลงกระแสไฟฟ้า และเครื่องป้องกันไฟกระชาก สิ่งเหล่านี้ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการสลับที่ปลอดภัยและการป้องกันพลังงานที่เข้ามา

ส่วนประกอบแรงดันไฟฟ้าต่ำ- ได้แก่ เซอร์กิตเบรกเกอร์เคสแบบขึ้นรูป เซอร์กิตเบรกเกอร์อากาศ คอนแทคเตอร์ รีเลย์ มิเตอร์ และแผงคาปาซิเตอร์ ประสิทธิภาพการทำงานส่งผลโดยตรงต่อความน่าเชื่อถือของสถานีย่อยขนาดกะทัดรัดและคุณภาพไฟฟ้า

 

7. หลักการเลือกอุปกรณ์ที่สำคัญ

 

7.1 ลอจิกการเลือกเซอร์กิตเบรกเกอร์

เซอร์กิตเบรกเกอร์สุญญากาศเป็นที่ต้องการสำหรับงานอุตสาหกรรม เนื่องจากมีความสามารถในการทำลายสูงและอายุการใช้งานยาวนาน เหมาะสำหรับการดำเนินการสวิตชิ่งบ่อยครั้งและสภาพแวดล้อมที่มีกระแสไฟฟ้าขัดข้องสูง

ในทางกลับกัน โหลดสวิตช์มีความคุ้มค่ามากกว่า-และใช้งานในระบบโหลดที่มีความเสถียร อย่างไรก็ตาม ไม่สามารถรบกวนกระแสลัดวงจร-ได้ และต้องใช้กับฟิวส์

สำหรับโครงการส่งออก ผู้ผลิตสถานีไฟฟ้าย่อยขนาดกะทัดรัดยังต้องยืนยันการเลือกแบรนด์ ข้อกำหนดการทำงานด้วยตนเองหรือแบบใช้มอเตอร์ และข้อกำหนดด้านสาธารณูปโภคก่อนการคัดเลือกขั้นสุดท้าย

 

7.2 การเลือกเบรกเกอร์แรงดันต่ำ

ต้องเลือกเบรกเกอร์แรงดันต่ำ-ตามคุณลักษณะโหลด:

• พิกัดกระแส: 1.25–1.5 × กระแสโหลด
• ระดับแรงดันไฟฟ้า: มาตรฐานระบบ 0.4kV
• เสา: 1P / 2P / 3P / 4P
• ความจุทำลาย: ค่า Icu / Ics
• การเลือกเส้นโค้งการเดินทางตามประเภทโหลด

การเลือกเบรกเกอร์ที่ถูกต้องเป็นสิ่งสำคัญสำหรับประสิทธิภาพการป้องกันสถานีย่อยขนาดกะทัดรัดโดยรวมและ-ความเสถียรในการทำงานในระยะยาว

 

8. การเลือกหม้อแปลงไฟฟ้าและการวางแผนกำลังการผลิต

 

หม้อแปลงไฟฟ้าสถานีย่อยขนาดกะทัดรัดเป็นองค์ประกอบหลักของทั้งระบบ ในกรณีส่วนใหญ่ การเลือกใช้จะส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพ ประสิทธิภาพด้านความปลอดภัย และ-ความเสถียรในการทำงานในระยะยาว

หม้อแปลงจุ่มน้ำมัน-ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานกลางแจ้ง เนื่องจากมีการกระจายความร้อนได้ดีกว่าและต้นทุนค่อนข้างต่ำ ในทางกลับกัน หม้อแปลงชนิดแห้ง-นั้นพบได้ทั่วไปในสภาพแวดล้อมที่ไวต่อไฟหรือในอาคาร-ซึ่งมีข้อกำหนดด้านความปลอดภัยสูงกว่า

โดยปกติกำลังการผลิตจะคำนวณตามความต้องการในการโหลดจริง โดยสำรองส่วนต่างเพิ่มเติม 10–20% สำหรับการขยายในอนาคต โดยทั่วไปช่วงมาตรฐานจะอยู่ที่ 50kVA ถึง 2500kVA ขึ้นอยู่กับขนาดโครงการและสถานการณ์การใช้งาน

ในโครงการพลังงานทดแทน การเลือกหม้อแปลงไฟฟ้าสำหรับสถานีย่อยขนาดกะทัดรัดยังขึ้นอยู่กับเอาต์พุตของอินเวอร์เตอร์ แรงดันไฟฟ้าในการเชื่อมต่อโครงข่าย และสภาพแวดล้อมของไซต์งานด้วย

 

9. โครงสร้างตู้และการออกแบบเครื่องกล

 

วัสดุ

• โลหะ: เหล็ก สแตนเลส อลูมิเนียม-แผ่นเคลือบสังกะสี
• อโลหะ-: GRC คอนกรีตเสริมใยแก้ว แผงคอมโพสิต

 

คุณสมบัติโครงสร้าง

• การออกแบบที่ปิดมิดชิดและทนทานต่อสภาพอากาศ
• ระดับการป้องกัน IP43 และสูงกว่า
• การออกแบบการขนส่งแบบแยกส่วนหรือแบบผสมผสาน

การเลือกวัสดุตู้เป็นส่วนสำคัญของการออกแบบสถานีย่อยขนาดกะทัดรัด โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับสภาพแวดล้อมชายฝั่งทะเล ชื้น หรือทะเลทราย ซึ่งความต้านทานการกัดกร่อนและประสิทธิภาพเชิงความร้อนมีความสำคัญ

 

10. ข้อกำหนดพื้นฐานและการติดตั้ง

 

รากฐานที่มั่นคงถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการทำงานที่ปลอดภัย ความแข็งแรงของคอนกรีตต้องไม่ต่ำกว่า C30 และค่าเผื่อมิติควรอยู่ภายใน 5 มม.

ควรยกฐานรากให้สูงจากระดับพื้นดินอย่างน้อย 300 มม. เพื่อป้องกันการสะสมของน้ำ ต้องรักษาความต้านทานต่อสายดินให้อยู่ภายใน 4Ω เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยทางไฟฟ้าภายใต้สภาวะความผิดปกติ

ควรสงวนพื้นที่บำรุงรักษาเพียงพอรอบๆ อุปกรณ์ โดยปกติแล้วจะต้องไม่ต่ำกว่า 1.2 ม.

สำหรับการติดตั้งสถานีย่อยขนาดกะทัดรัดกลางแจ้ง แนะนำให้ระบายน้ำอย่างเหมาะสมและ-การป้องกันการกัดกร่อนเพื่อปรับปรุง-ความน่าเชื่อถือในระยะยาว

 

11. การติดตั้งและการว่าจ้าง

 

ก่อนการจ่ายไฟ ต้องทำการทดสอบพื้นฐานหลายชุด รวมถึงการทดสอบความต้านทานของฉนวน การตรวจสอบการต่อสายดิน การตรวจสอบรีเลย์ป้องกัน และการทดสอบการทำงานของโหลด-

ในระหว่างการติดตั้ง ต้องมีการจัดตำแหน่งทางกลระหว่างสถานีย่อยขนาดกะทัดรัดและฐานรากอย่างเหมาะสม การเชื่อมต่อไฟฟ้ายังต้องเป็นไปตามข้อกำหนดการควบคุมแรงบิดและฉนวนที่เข้มงวดอีกด้วย

ขึ้นอยู่กับความต้องการของโครงการ คุณสามารถให้การสนับสนุนเพิ่มเติม เช่น คำแนะนำในการทดสอบการใช้งานระยะไกลหรือ{0}}ความช่วยเหลือทางเทคนิคนอกสถานที่ เพื่อให้มั่นใจว่าการเริ่มต้นทำงานจะราบรื่นและการทำงานที่เชื่อถือได้

สำหรับโครงการ EPC ระหว่างประเทศ ผู้ผลิตสถานีย่อยขนาดกะทัดรัดหลายรายยังจัดเตรียมเอกสารการทดสอบการใช้งาน บันทึก FAT และบริการสนับสนุนทางเทคนิคเป็นส่วนหนึ่งของแพ็คเกจการส่งมอบ

 

บทสรุป

ปัจจุบันสถานีย่อยขนาดกะทัดรัดเป็นโซลูชันโครงสร้างพื้นฐานหลักสำหรับระบบจำหน่ายไฟฟ้าสมัยใหม่ ด้วยความต้องการที่เพิ่มขึ้นจากสถานีไฟฟ้าย่อยพลังงานแสงอาทิตย์ สถานีไฟฟ้าย่อยพลังงานลม และการอัพเกรดกริดในเมือง บทบาทของระบบสถานีไฟฟ้าย่อยขนาดกะทัดรัดในโครงการพลังงานระดับโลกยังคงขยายตัวอย่างต่อเนื่อง

นาย Li เชื่อว่าโครงการสถานีไฟฟ้าย่อยขนาดกะทัดรัดในอนาคตจะให้ความสำคัญกับประสิทธิภาพการขนส่ง การเปลี่ยนโมดูลาร์ และการบูรณาการพลังงานหมุนเวียนมากกว่าฟังก์ชันการกระจายพลังงานขั้นพื้นฐานเท่านั้น