Met de snelle ontwikkeling van wereldwijde voor de industriële bouw , upgrades van de energie-infrastructuur en duurzame energieprojecten blijft de vraag naar snel inzetbare , , uiterst betrouwbare en modulaire stroomdistributieapparatuur groeien. Bij de traditionele bouw van onderstations gaat doorgaans een lang proces gepaard, inclusief voor civiele werken, de installatie , de aanschaf van apparatuur , ter plaatse , van secundaire bedrading en de inbedrijfstelling . Voor grootschalige industriële projecten , afgelegen energieprojecten en projecten met strakke schema's worden conventionele benaderingen vaak geconfronteerd met uitdagingen zoals lange bouwperioden, complexe locatiecoördinatie en problemen bij de kwaliteitscontrole..

het Articulated Unit Substation uitgegroeid tot een geavanceerde, geïntegreerde oplossing voor stroomdistributie . Als antwoord op deze uitdagingen is Via een in de fabriek geprefabriceerd ontwerp integreert het systeem belangrijke elektrische componenten, waaronder stroomtransformatoren, , middenspanningsschakelaars, , laagspanningsdistributiesystemen, , beschermings- en besturingsapparatuur en hulpapparatuur in een complete modulaire onderstationeenheid..

De grote montage, elektrische aansluiting en fabriekstests zijn voltooid voordat het naar de projectlocatie wordt vervoerd. Vergeleken met traditionele bouwmethoden vermindert deze aanpak de installatiewerkzaamheden ter plaatse aanzienlijk , verbetert de betrouwbaarheid en consistentie van de apparatuur , verkort de inbedrijfstellingstijd van projecten en verbetert de algehele efficiëntie van het energiesysteem..

Het Articulated Unit Substation wordt op grote schaal toegepast in industrieparken, , stedelijke stroomdistributienetwerken, , duurzame energieprojecten, , zonne-energiecentrales, , windenergieprojecten , , infrastructuurontwikkelingen en tijdelijke stroomvoorzieningssystemen..

Volgens marktonderzoeksgegevens blijft de wereldwijde markt voor geprefabriceerde onderstations een gestage groei ervaren. De uitbreiding van de industriële productie , de snelle bouw van datacentra , de toenemende investeringen in zonne-energie- en windenergieprojecten en de modernisering van elektriciteitsnetten zorgen voor een sterke vraag naar modulaire onderstations en geïntegreerde elektrische oplossingen..

Voor nutsbedrijven , , EPC-aannemers , , industriële ondernemingen en ontwikkelaars van hernieuwbare energie kan een uitgebreid begrip van de structuur, technische specificaties en toepassingsscenario's van Articulated Unit Substations verbeteren de efficiëntie van de projectplanning , het ontwerp van de stroomdistributie optimaliseren en op de lange termijn verminderen. de exploitatie- en onderhoudsrisico's .

I. Wat is een onderstation met gelede eenheden?

Een Articulated Unit Substation is een compleet , in de fabriek ontworpen en vervaardigd stroomdistributiesysteem dat meerdere elektrische componenten combineert tot een volledig geïntegreerde voedingseenheid via een modulaire ontwerpbenadering.

Traditionele onderstationsystemen worden meestal ter plaatse geïnstalleerd via een stapsgewijs proces: middenspanningsschakelaars → stroomtransformator → laagspanningsdistributieapparatuur → beschermings- en controlesysteem . Elk onderdeel wordt afzonderlijk naar de projectlocatie getransporteerd, gevolgd door de mechanische installatie, elektrische aansluitingen , secundaire bedrading en inbedrijfstelling van het systeem.

Daarentegen voltooit een Articulated Unit Substation de belangrijkste ontwerp- en assemblageprocessen tijdens de productie in de fabriek, inclusief het ontwerp van de lay-out van de apparatuur, , interne railverbindingen, , controlecircuitinstallatie , , beveiligingssysteemconfiguratie en fabrieksacceptatietests (FAT) . Na transport naar de locatie zijn alleen de basisvoorbereiding van de fundering, het hijsen en positioneren van de apparatuur, de kabelaansluiting en de uiteindelijke inbedrijfstelling vereist voordat het systeem kan worden ingeschakeld en in gebruik kan worden genomen.

De term 'Articulated' weerspiegelt de gecoördineerde verbinding en interactie tussen meerdere functionele modules binnen het onderstation. Hoewel het systeem uit verschillende onafhankelijke elektrische eenheden bestaat , is het ontworpen, bediend en beheerd als een volledig geïntegreerde oplossing voor stroomdistributie.

Volgens IEEE C37.121-2020 wordt een eenheidssubstation voornamelijk gebruikt voor spanningstransformatie in driefasige energiesystemen en bestaat het uit een transformator samen met de bijbehorende primaire en secundaire elektrische apparatuur . Het omvat driefasige substationtoepassingen met primaire spanningswaarden variërend van 601 V tot 52 kV.

Op de Chinese markt worden soortgelijke producten gewoonlijk genoemd geprefabriceerde substations , , pakketsubstations of compacte substations . Volgens GB/ 17467-2020 High-voltage/Low-voltage Prefabricated Substation Standard is een geprefabriceerd onderstation een compleet elektrisch samenstel dat hoogspanningsschakelapparatuur en laagspanningsdistributieapparatuur integreert binnen , T dezelfde behuizingsstructuur .

Een typisch onderstation bestaat hoofdzakelijk uit de volgende belangrijke componenten:

1. Stroomtransformator

De stroomtransformator is het kernonderdeel van een Articulated Unit Substation , verantwoordelijk voor het omzetten van elektrische energie tussen verschillende spanningsniveaus. Veel voorkomende spanningscombinaties zijn 33 kV/11 kV, , 69 kV/13,8 kV , , 132 kV/33 kV en 220 kV/33 kV.

Het systeem kan worden uitgerust met een olie-ondergedompelde transformator of een epoxyhars-gegoten droge transformator.

• In olie ondergedompelde transformatoren hebben een grote capaciteit, uitstekende warmteafvoerprestaties en een hoge operationele betrouwbaarheid. Ze worden veel gebruikt in elektriciteitsnetprojecten , , grote industriële faciliteiten en onderstations voor hernieuwbare energie.

• Droge transformatoren van epoxyhars bieden voordelen zoals geen risico op olielekkage, hoge brandveiligheidsprestaties en lage onderhoudsvereisten. Ze worden vaak toegepast in commerciële gebouwen, , datacentra, , stedelijke stroomdistributiesystemen en andere locaties met strikte veiligheids- en milieueisen.

2. Middenspanningsschakelapparatuur

Het middenspanningsschakelapparaat is verantwoordelijk voor de stroomdistributielijnen , de bescherming van en de isolatie van apparatuur binnen het onderstation.

Het omvat doorgaans:

• Vacuümstroomonderbrekers (VCB)

• SF₆-stroomonderbrekers

• Laadschakelaars

• Schakel schakelaars uit

• Aardingsschakelaars

Deze apparaten maken snelle foutonderbreking , veilig onderhoud van apparatuur en flexibele aanpassing van bedrijfsmodi mogelijk, waardoor de betrouwbaarheid en veiligheid van het middenspanningsstroomdistributiesysteem wordt gegarandeerd..

3. Laagspanningsdistributiesysteem

Het laagspanningsdistributiesysteem levert elektrische stroom aan eindgebruikers en eindbelastingen.

Het omvat doorgaans:

• Inkomend laagspanningsschakelapparaat

• Uitgaande feederpanelen

• Condensatorkasten met vermogensfactorcorrectie

• Intelligente monitoringmodules

De systeemconfiguratie moet worden aangepast op basis van de belastingskarakteristieken, inclusief het aantal uitgaande feeders, de nominale kortsluitcapaciteit , en de vereisten voor back-upcircuits, waardoor een stabiele en efficiënte laagspanningsstroomdistributie wordt gegarandeerd..

4. Beschermings- en controlesysteem

Moderne substations maken steeds vaker gebruik van digitale beveiligings- en controleoplossingen om de operationele betrouwbaarheid en het automatiseringsniveau te verbeteren.

De belangrijkste functies zijn onder meer:

• Overstroombeveiliging

• Kortsluitbeveiliging

• Aardfoutbeveiliging

• Temperatuurbewaking

• Communicatie en monitoring op afstand

Door gebruik te maken van het IEC 61850-communicatieprotocol kan het systeem het aantal besturingskabels verminderen, de efficiëntie van de gegevensoverdracht verbeteren, intelligente bediening en onderhoud ondersteunen en geavanceerde functies mogelijk maken, zoals het op afstand monitoren , van de toestand en voorspellend onderhoud..

5. Behuizingsstructuur

De onderstationbehuizing beschermt niet alleen de interne elektrische apparatuur, maar zorgt ook voor een betrouwbare werking onder verschillende omgevingsomstandigheden.

Belangrijke ontwerpoverwegingen zijn onder meer:

• Waterdichte bescherming

• Bescherming tegen stof

• Corrosiebestendigheid

• UV-bestendigheid

• Mechanische impactbescherming

Gemeenschappelijke beschermingsklassen zijn IP54 , , IP55 en IP65.

Voor ruwe omgevingen zoals kustgebieden, gebieden met hoge temperaturen en woestijnlocaties zijn aanvullende ontwerpmaatregelen vereist, waaronder verbeterde corrosiewerende coatings , verbeterde afdichtingsstructuren , geoptimaliseerde ventilatiesystemen en geavanceerde oplossingen voor thermisch beheer om de betrouwbaarheid van de apparatuur op de lange termijn te garanderen.

II. Typische technische specificaties

Technische specificaties van het gelede eenheidssubstation

Het ontwerp van een Articulated Unit Substation is zeer flexibel en kan worden aangepast aan verschillende toepassingsscenario's, , netspanningsniveaus en belastingsvereisten . Typische technische specificaties zijn als volgt:

De configuratie van een Articulated Unit Substation kan worden aangepast aan specifieke projectvereisten.

Voor grote industriële parken omvatten typische configuraties 11 kV/0,4 kV- of 22 kV/0,4 kV -systemen met transformatorcapaciteiten variërend van 2500 kVA tot 5000 kVA.

Voor projecten op het gebied van hernieuwbare energie zijn de belangrijkste overwegingen onder meer 35 kV-opvoersystemen , met grote capaciteit, stroomtransformatoren , beschermingssystemen voor netverbindingen en bewakingsfuncties op afstand..

Bij stedelijke energiedistributieprojecten wordt doorgaans prioriteit gegeven aan een compact ontwerp, een geluidsarme werking, een esthetisch uiterlijk en intelligente bedienings- en beheermogelijkheden.

Veel voorkomende typen unit-substations op de Chinese markt

III. Analyse van kerncomponenten

1. Stroomtransformator

De stroomtransformator is het kernonderdeel van een Articulated Unit Substation en bepaalt de algehele de stroomvoorzieningscapaciteit , energie-efficiëntie van en de operationele betrouwbaarheid van het systeem.

Bij de selectie van transformatoren moet rekening worden gehouden met de volgende sleutelfactoren:

Laadvereisten

De huidige belastingsvraag en toekomstige uitbreidingsvereisten moeten worden berekend, inclusief:

• Industriële productieapparatuur

• Motorbelastingen

• HVAC-systemen

• Verlichtingssystemen

• IT-apparatuur

• Apparatuur voor hernieuwbare energie

Als de capaciteit van de transformator onvoldoende is, kan dit leiden tot langdurige overbelasting, verhoogde temperatuurstijging, versnelde veroudering van de isolatie en een kortere levensduur.

Aan de andere kant verhoogt een overmatige transformatorcapaciteit de initiële investeringskosten en nullastverliezen, waardoor de algehele bedrijfsefficiëntie afneemt.

Daarom reserveert het technische ontwerp gewoonlijk een passende capaciteitsmarge om toekomstige belastinggroei op te vangen.

Kortsluitingsniveau

De maximale kortsluitstroom , het onderbreekvermogen van de stroomonderbreker en het weerstandsvermogen van de rail moeten zorgvuldig worden geëvalueerd tijdens de selectie van de transformator.

Grote industriële projecten vereisen doorgaans een kortsluitvastheidsniveau van:

• 25kA

• 31,5kA

• 40kA of hoger

om een ​​veilige werking onder foutomstandigheden te garanderen.

Mogelijkheid voor spanningsregeling

Industriële belastingen ondergaan vaak aanzienlijke schommelingen, waardoor transformatoren met uitstekende spanningsregelprestaties nodig zijn.

Veel voorkomende methoden voor spanningsaanpassing zijn onder meer:

• Off-circuit kraanwisselaar (OCTC)

• On-load kraanwisselaar (OLTC)

Voor toepassingen met kritische belasting, zoals:

• Staalfabrieken

• Chemische fabrieken

• Datacentra

• Grote productiefaciliteiten

On-load tap changer (OLTC) -transformatoren worden op grotere schaal toegepast omdat ze de spanning kunnen regelen zonder de stroomvoorziening te onderbreken, waardoor de systeemstabiliteit en de stroomkwaliteit worden verbeterd.

2. Schakelsysteem

Het schakelsysteem voert functies uit zoals vermogensregeling, bescherming en elektrische isolatie. . Vacuümstroomonderbrekers bieden uitstekende vlamdovende prestaties, weinig onderhoud en een lange levensduur, en worden veel gebruikt in 10 kV, 20 kV en 35 kV middenspanningssystemen.

SF₆-stroomonderbrekers bieden een hoger uitschakelvermogen en worden voornamelijk toegepast in hoogspanningstransmissiesystemen en onderstations met grote capaciteit . Met de toenemende eisen op het gebied van milieubescherming adopteren sommige markten echter geleidelijk milieuvriendelijkere alternatieven.

Lastschakelaars worden gebruikt voor het normaal schakelen van lasten, de stroomvoorziening van ringnetwerken en basisbeveiligingsfuncties, en worden vaak aangetroffen in distributienetwerken en compacte onderstations. . Scheidingsschakelaars bieden een zichtbaar isolatiepunt tijdens onderhoud van apparatuur, waardoor de veiligheid van het bedienend personeel wordt gewaarborgd.

3. Beschermings- en controlesysteem

Moderne substations maken op grote schaal gebruik van op microprocessors gebaseerde bescherming, intelligente bewakingssystemen en communicatienetwerken.

De belangrijkste functies zijn onder meer:

• Realtime monitoring van abnormale stroom, abnormale spanning, aardfouten en abnormale temperatuuromstandigheden;

• Snelle foutdetectie en beveiligingswerking;

• Isolatie van storingsgebieden via stroomonderbrekers en beveiligingslogica , terwijl de stroomvoorziening naar niet-getroffen gebieden behouden blijft.

Het IEC 61850-communicatieprotocol is een belangrijke standaard geworden voor moderne onderstations. De voordelen zijn onder meer:

• Het verminderen van het aantal besturingskabels;

• Verbetering van de interoperabiliteit van apparatuur;

• Ondersteuning van bediening en onderhoud op afstand;

• Faciliteren van data-analyse en intelligent operationeel management.

4. Behuizing en constructief ontwerp

De behuizingsstructuur bepaalt het aanpassingsvermogen aan de omgeving en de betrouwbaarheid van de apparatuur.

Voor waterdichte bescherming omvat het ontwerp doorgaans:

• Waterdichte afdichtingsstrips;

• Regendichte constructies;

• Kabelafdichtingsapparaten.

Voor corrosiebescherming omvatten gebruikelijke oplossingen:

• Gegalvaniseerde stalen platen;

• Roestvrij stalen constructies;

• Anti-corrosie coatingsystemen.

Voor kustprojecten is een verbeterde bescherming tegen zoutsproeicorrosie vereist.

Voor thermisch beheer moet het ontwerp van de behuizing het volgende omvatten:

• Goede ventilatieopeningen;

• Geoptimaliseerde luchtstroomkanalen;

• Koelventilatorsystemen.

In omgevingen met hoge temperaturen geforceerde luchtkoelsystemen en temperatuurregelapparatuur nodig zijn om een ​​stabiele werking te behouden. kunnen extra

5. Aardingssysteem

Het aardingssysteem garandeert de veiligheid van het personeel en een betrouwbare werking van de apparatuur.

De belangrijkste functies zijn onder meer:

• Het voorkomen van elektrische schokken;

• Het verminderen van foutspanning;

• Biedt een veilig ontladingspad voor bliksemstromen.

Typische ontwerpvereisten zijn onder meer:

• Aardingsweerstand ≤ 4Ω;

• Betrouwbare aarding van de transformator;

• Aansluiting van de metalen behuizing op het aardingssysteem;

• Bliksembeveiligingsaarding voldoet aan lokale normen.

Voor grote industriële projecten moet rekening worden gehouden met aanvullende factoren, waaronder:

• Equipotentiaalverbinding;

• Aardingsroosterontwerp;

• Bodemweerstandsomstandigheden.

IV. Belangrijkste voordelen

Vergeleken met traditionele civiel gebouwde substations integreren gelede unit-substations meerdere elektrische functionele modules in een zeer compact systeem. Door prefabricage in de fabriek en modulaire productie verbeteren ze de constructie-efficiëntie en operationele betrouwbaarheid.

1. Aanzienlijk verminderde ruimtebehoefte

Traditionele onderstations vereisen meestal:

• Onafhankelijke schakelruimtes;

• Transformatorfunderingen;

• Laagspanningsverdeelruimtes;

• Controlekamers;

• Kabelgleuven;

• Hulpgebouwen.

Dit resulteert in hoge civiele bouwkosten en grote landbezetting.

Door een geïntegreerd ontwerp kan het benodigde installatieoppervlak aanzienlijk worden verminderd. Bij sommige stedelijke distributieprojecten kan de voetafdruk met meer dan 60% worden verkleind vergeleken met traditionele oplossingen.

Dit voordeel is vooral belangrijk bij:

• Stedelijke gebieden;

• Commerciële gebouwen;

• Industrieterreinen;

• Locaties met hoge grondkosten.

2. Sterk verkorte installatieperiode

Traditionele onderstations omvatten meerdere bouwfasen, waaronder:

• Civiele werken;

• Aanschaf van apparatuur;

• Installatie op locatie;

• Kabel leggen;

• Secundaire bedrading;

• Inbedrijfstelling van het systeem.

Het hele proces duurt vaak enkele maanden.

Voor onderstations met gelede eenheden , belangrijke processen zoals:

• Structurele productie;

• Elektrische montage;

• Interne bedrading;

• Prestatietesten

worden in de fabriek voltooid.

De werkzaamheden op locatie bestaan ​​voornamelijk uit:

• Voorbereiding van de fundering;

• Heffen en positioneren van apparatuur;

• Kabelaansluiting;

• Definitieve inbedrijfstelling en bekrachtiging.

Dit verkort de bouwtijd aanzienlijk.

De snelle implementatiemogelijkheid biedt duidelijke voordelen bij:

• Hernieuwbare energieprojecten;

• Overzeese engineeringprojecten;

• Tijdelijke stroomvoorzieningstoepassingen.

3. Handiger transport en logistiek

Traditionele installatiemethoden vereisen het transport van meerdere onafhankelijke apparaten, waaronder:

• Transformatoren;

• Schakelpanelen;

• Schakelkasten;

• Hulpapparatuur.

Na levering op de locatie zijn uitgebreide montagewerkzaamheden vereist.

Met gelede unit-substations wordt het merendeel van de productie- en integratiewerkzaamheden in de fabriek voltooid, wat helpt om:

• Verminder transportbatches;

• Vereenvoudig het beheer van locatieapparatuur;

• Minimaliseer installatiefouten;

• Verkort de coördinatietijd.

Voor buitenlandse projecten kan sterk geïntegreerde apparatuur de risico's van de projectoplevering effectief verminderen.

4. Beter controleerbare productkwaliteit

Traditionele substations brengen een grote hoeveelheid werk ter plaatse met zich mee, wat kan worden beïnvloed door:

• Bouwomgeving;

• Ervaring van werknemers;

• Weersomstandigheden;

• Druk op de projectplanning.

Fabrieksmatige productie maakt het mogelijk:

• Gestandaardiseerde montage;

• Gecontroleerde productieprocessen;

• Fabrieksacceptatietesten;

• Parameterverificatie.

Typische fabriekstests zijn onder meer:

• Isolatietesten;

• Contactweerstandstesten;

• Beveiligingsfunctietests;

• Communicatietesten;

• Tests voor temperatuurstijging.

Dit zorgt voor een stabielere en consistentere productkwaliteit.

5. Hogere veiligheid en aanpassingsvermogen aan het milieu

De gesloten structuur vermindert de impact van externe omgevingsfactoren door:

• Voorkomen van onbedoeld contact door personeel;

• Het risico op binnendringen van dieren verminderen;

• Minimaliseren van stofverontreiniging;

• Verbetering van de weerbestendigheid.

Voor verschillende omgevingsomstandigheden:

Kustgebieden:

• Verbeterde bescherming tegen zoutsproeicorrosie;

• Vochtbestendig ontwerp;

• Anticondensmaatregelen.

Woestijngebieden:

• Hogere stofbeschermingsniveaus;

• Verbeterde warmteafvoer;

• UV-bestendige bescherming.

Koude klimaatgebieden:

• Startsystemen bij lage temperatuur;

• Verwarmingssystemen;

• Ontwerpen voor thermische isolatie.

6. Uitstekend uitbreidingsvermogen

De moderne vraag naar industriële energie blijft veranderen als gevolg van:

• Fabrieksuitbreiding;

• Nieuwe productielijnen;

• Verhoogde capaciteit voor hernieuwbare energie;

• Uitbreiding van het datacenter.

Het modulaire ontwerp van unit-substations maakt toekomstige uitbreiding mogelijk door:

• Het toevoegen van extra transformatoreenheden;

• Het vergroten van de standby-capaciteit;

• Moduleconfiguraties aanpassen.

Dit maakt ze bijzonder geschikt voor:

• Industrieterreinen;

• Hernieuwbare energiebases;

• Grote logistieke centra.

7. Eenvoudiger gebruik en onderhoud

Het gestandaardiseerde modulaire ontwerp vereenvoudigt toekomstig onderhoud.

Operators kunnen de status van de apparatuur controleren via:

• Online monitoringsystemen;

• Apparaten voor temperatuurbewaking;

• Systemen voor elektrische parameterverwerving.

Met intelligente configuraties kan het systeem het volgende bereiken:

• Gegevensmonitoring op afstand;

• Foutalarmen;

• Operatieanalyse;

• Voorspellend onderhoud.

Dit biedt aanzienlijke waarde voor:

• Onbemande onderstations;

• Overzeese projecten;

• Afgelegen industriële faciliteiten.

V. Typische toepassingsscenario's

1. Stedelijke distributienetwerken

Met de versnelling van de verstedelijking worden traditionele onderstations geconfronteerd met uitdagingen zoals:

• Beperkte beschikbaarheid van land;

• Strenge eisen voor omringende omgevingen;

• De gevolgen van de bouw voor omwonenden.

Gelede unit-substations kunnen op grote schaal worden toegepast in:

• Commerciële centra;

• Woonwijken;

• Metroprojecten;

• Openbare gebouwen.

Hun voordelen zijn onder meer:

• Kleine voetafdruk;

• Gemakkelijke geluidsbeheersing;

• Verbeterd uiterlijk;

• Hogere bouwsnelheid.

Bij een moderniseringsproject voor het stadsnetwerk aan de kust werden bijvoorbeeld traditionele civiel gebouwde onderstations vervangen door geprefabriceerde 10kV-onderstations . Het systeem integreerde:

• Hoogspanningsinkomende feeders;

• Vermogenstransformatoren;

• Laagspanningsdistributiesystemen.

Uitgerust met een intelligent monitoringsysteem, werd het volgende bereikt:

• Spanningsbewaking;

• Huidige data-acquisitie;

• Temperatuurbewaking;

• Foutalarmen op afstand.

2. Industriële parken en productiefaciliteiten

Productie-industrieën, metaalverwerkingsfabrieken, chemische industrieën en autofabrieken stellen extreem hoge eisen aan de betrouwbaarheid van de stroomvoorziening.

Onderstations met gelede units kunnen worden geconfigureerd volgens de bedrijfsvereisten, waaronder:

• Meerdere parallelle operationele eenheden;

• Dubbele voedingssystemen;

• Intelligente beveiligingssystemen.

Een overzees industriepark heeft bijvoorbeeld meerdere compacte onderstations van 2500 kVA gebruikt . Via een modulaire stroomverdelingsindeling heeft het project het volgende bereikt:

• Regionale stroomvoorziening;

• Verminderde lijnverliezen;

• Verbeterde stroombetrouwbaarheid.

Tijdens toekomstige uitbreidingen kunnen snel extra voedingseenheden worden toegevoegd om aan de toenemende vraag naar elektriciteit te voldoen.

3. Hernieuwbare energieprojecten

Fotovoltaïsche zonne-energiecentrales en windparken bevinden zich meestal in afgelegen gebieden waar de omgevingsomstandigheden complex zijn en de bouwschema's veeleisend zijn.

Deze projecten vereisen doorgaans voltooiing van het volledige stroomconversieproces:

Laagspanningsstroomopwekking → Spanningsverhoging → Middenspanningsnetaansluiting

Veel voorkomende configuraties zijn onder meer:

• 0,8 kV/35 kV

• 690V/35kV

• 1,14 kV/35 kV

De apparatuur integreert:

• Opvoertransformatoren;

• Hoogspanningsschakelaars;

• Beveiligingsapparaten;

• Bewakingssystemen.

Dit geïntegreerde ontwerp vermindert de installatiewerklast ter plaatse en verbetert de efficiëntie van de projectconstructie.

4. Infrastructuur- en transportprojecten

Projecten zoals:

• Spoorwegen;

• Luchthavens;

• Havens;

• Stedelijke spoortransitsystemen

stellen extreem hoge eisen aan de continuïteit van de stroomvoorziening.

Tegelijkertijd worden deze projecten vaak geconfronteerd met:

• Strakke bouwschema's;

• Complexe bouwomgevingen;

• Gedistribueerde stroomvoorzieningslocaties.

Onderstations met gelede eenheden kunnen snel zorgen voor:

• Stroom voor mechanische apparatuur;

• Verlichting voeding;

• Vermogen van het controlesysteem.

Ze worden veel gebruikt in:

• Spoorwegstroomsystemen;

• Voeding van havenmachines;

• Luchthavenfaciliteiten;

• Stedelijke transportinfrastructuur.

5. Tijdelijke stroomvoorziening en noodstroomtoepassingen

Noodsituaties zoals:

• Herstel na een ramp;

• Tijdelijke bouwplaatsen;

• Grootschalige evenementen;

• Industriële projecten op korte termijn

vereisen een snelle en betrouwbare inzet van energie.

Functie van gelede unit-substations :

• Mobiliteit;

• Snelle installatie;

• Herbruikbaarheid.

Vergeleken met tijdelijke traditionele distributiesystemen kunnen ze het volgende aanzienlijk verbeteren:

• Operationele veiligheid;

• Betrouwbaarheid van de stroomvoorziening;

• Implementatie-efficiëntie.

VI. Installatiehandleiding

1. Stedelijke distributienetwerken

Met de voortdurende ontwikkeling van de verstedelijking worden traditionele onderstations geconfronteerd met uitdagingen zoals beperkte landvoorraden, strikte eisen aan de omliggende omgeving en de gevolgen van de bouw voor bewoners. Gelede eenheidssubstations kunnen op grote schaal worden toegepast in commerciële centra, woonwijken, metroprojecten en openbare gebouwen. Hun belangrijkste voordelen zijn onder meer een compacte footprint, gemakkelijke geluidsbeheersing, aantrekkelijk uiterlijk en snelle implementatie.

Bij een moderniseringsproject voor het net van een kuststad werd een geprefabriceerd onderstation van 10 kV toegepast ter vervanging van de traditionele civiel gebouwde onderstations. Het systeem integreerde inkomende middenspanningsschakelaars, stroomtransformatoren en laagspanningsdistributieapparatuur in één enkele eenheid. Er werd een intelligent monitoringsysteem geïnstalleerd om spanningsmonitoring, stroommeting, temperatuurmonitoring en alarmfuncties op afstand te realiseren.

2. Industriële parken en productiefaciliteiten

Productiefabrieken, metaalverwerkende industrieën, chemische bedrijven en autofabrieken stellen extreem hoge eisen aan de betrouwbaarheid van de stroomvoorziening. Articulated Unit Substations kunnen worden geconfigureerd met meerdere parallel werkende units, dubbele voedingssystemen en intelligente beveiligingssystemen volgens de eisen van de klant.

Een overzees industriepark heeft bijvoorbeeld meerdere onderstations van 2500 kVA geïnstalleerd . Door middel van een modulair distributieontwerp bereikte het project een regionale stroomvoorziening, verminderde lijnverliezen, verbeterde de stroombetrouwbaarheid en maakte het een snelle uitbreiding mogelijk door tijdens de toekomstige ontwikkeling nieuwe voedingseenheden toe te voegen.

3. Hernieuwbare energieprojecten

Fotovoltaïsche energiecentrales en windparken bevinden zich meestal in afgelegen gebieden waar de omgevingsomstandigheden complex zijn en de bouwschema's veeleisend zijn.

Deze projecten vereisen doorgaans een volledig stroomconversieproces:

Laagspanningsvermogen → Spanningsverhoging → Middenspanningsnetaansluiting

Veel voorkomende configuraties zijn onder meer:

• 0,8 kV/35 kV

• 690V/35kV

• 1,14 kV/35 kV

Het geïntegreerde systeem combineert:

• Opvoertransformator

• Hoogspanningsschakelapparatuur

• Beveiligingsapparaten

• Bewakings- en controlesystemen

Dit vermindert de installatiewerklast ter plaatse aanzienlijk en verbetert de efficiëntie van de projectconstructie.

4. Infrastructuur- en transportprojecten

Spoorwegen, luchthavens, havens en andere infrastructuurprojecten vereisen een zeer betrouwbare stroomvoorziening. Tegelijkertijd gaan deze projecten vaak gepaard met strakke schema's, complexe bouwomgevingen en verspreide stroomvraagpunten.

Articulated Unit Substations kunnen snelle stroomoplossingen bieden voor:

• Spoorwegenergiesystemen

• Voeding van havenapparatuur

• Luchthavenfaciliteiten

• Stedelijke spoortransitsystemen

Zij kunnen snel zorgen voor:

• Voeding voor mechanische apparatuur

• Verlichtingskracht

• Vermogen van het controlesysteem

5. Tijdelijke stroomvoorziening en noodstroomtoepassingen

Herstel na rampen, tijdelijke bouwlocaties, grootschalige evenementen en industriële projecten op korte termijn vereisen een snelle en betrouwbare energie-inzet.

van gelede eenheidssubstations : Functie

• Mobiliteit

• Snelle installatie

• Herbruikbaarheid

Vergeleken met tijdelijke traditionele distributiesystemen verbeteren ze de veiligheid, betrouwbaarheid en implementatie-efficiëntie aanzienlijk.

VI. Installatierichtlijnen

Hoewel Articulated Unit Substations gebruik maken van in de fabriek geprefabriceerde productiemethoden, heeft de kwaliteit van de installatie ter plaatse een directe invloed op de operationele betrouwbaarheid op de lange termijn. Voor grote industriële projecten, duurzame energieprojecten en buitenlandse technische toepassingen moet de installatie strikt voldoen aan de technische vereisten.

1. Voorlopige voorbereiding

Voordat de apparatuur ter plaatse arriveert, moeten de volgende werkzaamheden worden voltooid:

• Funderingsconstructie

• Voorbereiding van kabelgoten en kabelgeleiding

• Installatie van aardingssysteem

De fundering moet voldoen aan eisen voor:

• Gewicht van de uitrusting

• Seismische weerstand

• Afwatering

• Kabelinvoer- en -uitvoeropstelling

Belangrijke inspectiepunten zijn onder meer:

Nauwkeurigheid op funderingsniveau

Het funderingsniveau moet worden gemeten met behulp van:

• Lasermeetapparatuur

• Niveau instrumenten

Een te grote afwijking kan leiden tot:

• Vervorming van de behuizing

• Problemen met het sluiten van de deur

• Ongelijkmatige mechanische belasting van interne apparatuur

Ingebedde componenten

Ingebedde onderdelen moeten nauwkeurig overeenkomen met het basisframe van de apparatuur.

Ontwerp van kabelinvoer

De stichting dient te reserveren:

• Hoogspanningskabelopeningen

• Laagspanningskabelopeningen

• Controle kabelkanalen

Bij het ontwerp moet rekening worden gehouden met:

• Waterdichte bescherming

• Voorkoming van het binnendringen van kleine dieren

• Toekomstig onderhoudsgemak

Buiteninstallaties vereisen normaal gesproken drainagehellingen en structuren tegen wateraccumulatie.

Aardingssysteem

Het aardingssysteem omvat:

• Beschermende aarding

• Werkende aarding

• Bliksembeveiliging aarding

Typische vereisten:

• Aardweerstand ≤4Ω

• Betrouwbare aarding van metalen behuizing

• Veilige aardverbindingen

Bijzondere projecten zoals:

• Datacentra

• Onderstations

• Hernieuwbare energiecentrales

kan een lagere aardingsweerstand vereisen volgens de lokale normen.

2. Inspectie van apparatuur die wordt ontvangen

Inspectie-items omvatten:

Uiterlijkinspectie

Rekening:

• Vervorming van de behuizing

• Oppervlakte krassen

• Integriteit van anticorrosieve coating

• Deursloten en scharnieren

Voor overzeese transportprojecten moet speciale aandacht worden besteed aan:

• Trillingseffecten op zeevervoer

• Vochtschade aan de verpakking

Accessoires Inspectie

Verifiëren:

• Gebruikershandleidingen

• Elektrische tekeningen

• Fabriekstestrapporten

• Certificaten

• Reserveonderdelen

• Bedieningshulpmiddelen

• Aardingsaccessoires

• Reserveonderdelen

Interne apparatuurinspectie

Rekening:

• Transformator staat

• Staat van schakelkast

• Busbar-verbindingen

• Secundaire bedrading

Ervoor zorgen:

• Geen losheid

• Geen schade

• Geen abnormale omstandigheden

3. Tillen en positioneren

Vóór het hijsen moeten een gedetailleerd hijsplan, veiligheidsmaatregelen en personeelsverantwoordelijkheden worden opgesteld.

Er moet geschikte hijsapparatuur worden geselecteerd, zoals:

• Mobiele kranen

• Rupskranen

Het is ten strengste verboden om apparatuur op te tillen met behulp van:

• Niet-standaard hijspunten

• De bovenstructuur van de behuizing

Gebruik door de fabrikant aangewezen hijspunten om:

• Zorg voor evenwicht

• Vermijd botsing

• Voorkom vervorming van de behuizing

• Voorkom verplaatsing van interne apparatuur

Controleer na installatie op de fundering:

• Vlakheid

• Verticale uitlijning

• Conditie van de ankerbout

4. Elektrische aansluitingen

Primaire kabelverbinding

Bevestig dat de kabelspecificaties voldoen aan de vereisten voor:

• Nominale spanning

• Huidig ​​draagvermogen

• Kortsluitvastheid

Na aansluiting:

• Controleer de fasevolgorde van A/B/C

• Bevestig de faserelatie

Dit voorkomt:

• Omgekeerde rotatie van de motor

• Abnormale werking van de apparatuur

Secundaire besturingsbedrading

Inclusief:

• Beveiligingscircuits

• Controlecircuits

• Communicatielijnen

• Signaalverwervingssystemen

Moderne onderstations voor intelligente eenheden omvatten gewoonlijk:

• PLC-controllers

• Intelligente beveiligingsrelais

• Communicatiemodules op afstand

Via IEC 61850-communicatie maakt het systeem het volgende mogelijk:

• Gegevensverzameling

• Conditiebewaking

• Onderhoud op afstand

Aardverbinding

Zorg voor een betrouwbare aarding van:

• Behuizing

• Transformatortank

• Metalen onderdelen van schakelapparatuur

5. Inbedrijfstelling en testen

Individuele apparatuurtests

Transformator testen

Inclusief:

• Testen van isolatieprestaties

• Testen van transformatorverhoudingen

• Wikkelweerstand testen

• Testen van temperatuurregelsystemen

Testen van schakelapparatuur

Inclusief:

• Bediening voor het openen en sluiten van de onderbreker

• Mechanische werkingstesten

• Beveiligingsfunctietests

Testen van het besturingssysteem

Inclusief:

• Verificatie van signaalfeedback

• Testen van de communicatiestatus

• Verificatie van alarmfunctie

Systeemintegratietesten

Verifiëren:

• Beschermingslogica

• Controlefuncties

• Communicatie functies

• In elkaar grijpende relaties

Energietest

Vóór officiële ingebruikname:

• Test bij nullast

• Faseverificatie

• Spanningsmeting

• Waarneming van temperatuurstijging

Bevestigen:

• Geen abnormaal geluid

• Geen abnormale temperatuurstijging

• Geen valse beschermingsoperatie

6. Acceptatie en definitieve exploitatie

Acceptatie omvat:

Technische parameterverificatie

Bevestigen:

• Nominale capaciteit

• Spanningsniveau

• Beschermingsgraad

• Beveiligingsconfiguratie

Elektrische testen

Inbegrepen:

• Isolatietest

• Aardingstest

• Beveiligingsrelaistest

Documentatie beoordeling

Vereiste documenten zijn onder meer:

• Fabriekstestrapporten

• Installatiegegevens

• Inbedrijfstellingsrapporten

• Uitrustingstekeningen

• Onderhoudshandleidingen

Volledige documentatie vormt een belangrijke basis voor toekomstig gebruik en onderhoud.

VII. Toekomstige ontwikkelingstrends

Met de mondiale energietransitie en industriële digitalisering ontwikkelen Articulated Unit Substations zich in de richting van een hogere efficiëntie, een slimmere werking en een beter aanpassingsvermogen aan de omgeving.

1. Intelligentie vergroten

Toekomstige onderstations zullen het volgende integreren:

• Online-monitoring

• Gegevensanalyse

• Afstandsbediening

• Conditievoorspelling

Via intelligente sensoren kunnen systemen het volgende monitoren:

• Temperatuur

• Huidig

• Spanning

• Gedeeltelijke ontlading

• Bedrijfsomstandigheden van apparatuur

Hierdoor is een vroegtijdige detectie van mogelijke storingen mogelijk.

2. Toenemende toepassingen van hernieuwbare energie

De snelle groei van:

• Zonne-energie

• Windenergie

• Energie opslag

zal de vraag naar modulaire onderstations blijven toenemen.

Toekomstige duurzame projecten zullen steeds meer afhankelijk zijn van:

• Geïntegreerde step-up onderstations

• Slimme onderstations

• Digitale monitoringsystemen

3. Verbeterd aanpassingsvermogen aan het milieu

Complexe omgevingen zoals:

• Woestijngebieden

• Kustgebieden

• Koude klimaten

• Tropische zones

vereisen een hogere betrouwbaarheid van de apparatuur.

Toekomstige ontwerpen zullen zich meer richten op:

• Corrosiebestendigheid

• Bescherming tegen vocht

• Warmteafvoer

• Bescherming tegen stof

door:

• Geavanceerde materialen

• Geoptimaliseerde structuren

om de betrouwbaarheid van de levenscyclus te verbeteren.

VIII. Samenvatting

Met de voortdurende ontwikkeling van de mondiale industrialisatie, elektrificatie en hernieuwbare energie-industrieën evolueert de energie-infrastructuur in de richting van snellere implementatie, hogere efficiëntie en slimmere werking.

Hoewel traditionele substations technisch volwassen zijn, worden ze geleidelijk minder geschikt voor sommige moderne projecten vanwege beperkingen in:

• Bouwperiode

• Landbezetting

• Complexiteit van installatie op locatie

• Aanpassingsvermogen aan het milieu

Gelede unit-substations integreren:

• Vermogenstransformatoren

• Midden- en hoogspanningsschakelapparatuur

• Laagspanningsdistributiesystemen

• Beveiligings- en controlesystemen

• Intelligente communicatieapparatuur

tot een complete, in de fabriek gebouwde eenheid, waardoor een efficiënte verbinding wordt gerealiseerd van productie tot gebruik op locatie.

Vanuit praktische toepassingen zijn Articulated Unit Substations belangrijke oplossingen geworden voor:

• Upgrades van stedelijke distributie

• Industrieparken

• Hernieuwbare energieprojecten

• Voeding datacenter

• Havens en luchthavens

• Tijdelijke en noodstroomsystemen

In de toekomst zal, met de snelle bouw van AI-datacenters, de uitbreiding van hernieuwbare energie, de ontwikkeling van industriële automatisering en de mondiale modernisering van het elektriciteitsnet, de vraag naar snel inzetbare, zeer betrouwbare, sterk geïntegreerde apparatuur voor stroomdistributie blijven groeien.

IX. Veelgestelde vragen (FAQ)

Vraag 1: Wat is het verschil tussen een Articulated Unit-substation en een traditioneel onderstation?

Traditionele onderstations worden ter plaatse gebouwd, waardoor een afzonderlijke installatie van transformatoren, schakelapparatuur, besturingsapparatuur en ondersteunende gebouwen nodig is, wat resulteert in langere bouwperioden.

Een onderstation met gelede eenheden maakt gebruik van in de fabriek geprefabriceerde productie. Vóór levering heeft de apparatuur de structurele montage, elektrische aansluiting en prestatietests voltooid. Het werk op locatie omvat voornamelijk:

• Voorbereiding van de fundering

• Hijsinstallatie

• Kabelaansluiting

• Inbedrijfstelling

Het biedt een snellere constructie, eenvoudiger installatie en stabielere kwaliteit.

Vraag 2: Welke industrieën gebruiken onderstations met gelede eenheden?

Toepassingen zijn onder meer:

Industriële sector

• Fabrieken

• Staalfabrieken

• Chemische faciliteiten

• Mijnbouwondernemingen

Hernieuwbare energiesector

• Zonne-energiecentrales

• Windparken

• Projecten voor energieopslag

Stedelijke infrastructuur

• Commerciële gebouwen

• Woonwijken

• Metro-systemen

• Luchthavens

• Poorten

Speciale toepassingen

• Tijdelijke kracht

• Noodstroomvoorziening

• Overzeese engineeringprojecten

Vraag 3: Wat zijn de gebruikelijke beschermingsklassen voor substations?

Gemeenschappelijke beschermingsclassificaties zijn onder meer:

IP54

Geschikt voor:

• Normale buitenomgevingen

• Stedelijke distributieprojecten

• Industrieparken

Biedt:

• Bescherming tegen stof

• Bescherming tegen spatwater

IP65

Geschikt voor:

• Gebieden met hoge luchtvochtigheid

• Woestijnomgevingen

• Kustgebieden

Biedt een hoger beschermingsvermogen.

Speciale omgevingen zoals:

• Zeezoutspray

• Chemische corrosie

• Gebieden met hoge temperaturen

vereisen een aanvullend ontwerp met:

• Anti-corrosie materialen

• Afdichtende structuren

• Milieucontrolesystemen

Vraag 4: Kunnen substations met gelede eenheden worden gebruikt in duurzame energieprojecten?

Ja.

Hernieuwbare energieprojecten vormen een van de belangrijkste toepassingsgebieden.

Voor fotovoltaïsche projecten presteert de apparatuur doorgaans:

Uitgang PV-omvormer → Spanningsverhoging → Middenspanningsnetaansluiting

Veel voorkomende configuraties zijn onder meer:

• 0,8 kV/35 kV

• 1kV/35kV

• 10kV/35kV

Voordelen zijn onder meer:

• Snelle installatie

• Handig transport

• Aanpassingsvermogen aan afgelegen omgevingen

Vraag 5: Wat is de typische levensduur?

De ontwerplevensduur is doorgaans:

30-40 jaar

De werkelijke levensduur is afhankelijk van:

• Bedrijfsomgeving

• Laadniveau

• Onderhoudskwaliteit

• Beschermingsgraad

Kustgebieden vereisen aandacht voor:

• Bescherming tegen corrosie

• Bescherming tegen vocht

Regio's met hoge temperaturen vereisen aandacht voor:

• Koelprestaties

• Isolatie levensduur

Een goed ontwerp en goed onderhoud kunnen de levensduur aanzienlijk verlengen.

Vraag 6: Waar moet rekening mee worden gehouden bij het selecteren van onderstations voor overzeese projecten?

Belangrijke factoren zijn onder meer:

Spanningsnormen

• Noord-Amerika: 480V-systemen

• Europa: 10kV/20kV-systemen

• Midden-Oosten: 11kV/22kV-systemen

Omgevingsomstandigheden

• Temperatuur

• Vochtigheid

• Hoogte

• Zout spray

• Stof

Certificeringsvereisten

• IEC-normen

• Lokale elektrische regelgeving

• Projectspecificaties

Transportvoorwaarden

• Bescherming tegen marien vocht

• Verpakkingsbescherming

• Transportstabiliteit over lange afstanden

Vraag 7: Wat zijn de toekomstige ontwikkelingsrichtingen?

De toekomstige ontwikkeling zal zich op drie gebieden concentreren:

1. Intelligentie

• Online-monitoring

• Communicatie op afstand

• Conditie diagnose

• Onbemande operatie

• Voorspellend onderhoud

2. Hogere efficiëntie

• Transformatoren met hoog rendement

• Ontwerp met weinig verlies

• Slim energiebeheer

• Lagere bedrijfskosten gedurende de levenscyclus

3. Modularisering

• Gestandaardiseerde modules

• Snelle expansie

• Flexibele combinaties

• Aanpassing aan verschillende projectschalen