Токтың тербелісіне қарсы тұрақты трансформаторлық қосалқы станцияның қандай ерекшеліктері бар?

Тұрақты электр қуатын жеткізу үшін берік трансформаторлық қосалқы станция жобасы

Желілік желілердегі электр тогының тербелістерін түсіну

Тораптар негізінен салмақтың кенеттен өзгеруі, болжамсыз қайта қалпына келетін энергия көздері және жүйе бойынша ауыстыру әрекеттері арқасында қуат тербелістерін бастан кешіреді. Мұндай тұрақсыздық кернеудің төмендеуіне, секіруге және жиілік мәселелеріне әкеледі, соның нәтижесінде жалпы электр қуатының сапасына әсер етеді. Қалалар әсіресе сағат 17:00-19:00 аралығында кейде 30 пайыздан астам болатын салмақтың үлкен тербелістерімен күреседі. Grid Stability Report 2023 жылғы соңғы зерттеулерге сәйкес, трансформаторлық подстанциялар кернеуді плюс-минус 5 пайыз шамасында тұрақты ұстауы керек. Тұрақты электрмен жабдықтау үшін заманауи подстанциялардың конструкциясы осындай бұзылуларға тез бейімделу үшін нақты жағдайды нақты уақыт режимінде бақылайтын жүйелермен қоса берік инфрақұрылымдық компоненттерді қамтуы тиіс.

Подстанция орналасуындағы негізгі электрлік конструкторлық параметрлер

Негізгі электрлік жобалау факторлары біз бәріміз кейде болатынын білетін, басқа шығындалмаған қуат шығындарын тарату қондырғысы шынымен қалай ұстай алатынына әсер етеді. Шиналарды орнату тұрғысынан алғанда, негізінен үш негізгі нұсқа бар: жалғыз, екі еселенген немесе жартылай ажыратқыш деп аталатын орнатылым. Таңдауымыз жүйенің істен шыққан кезде сенімділігіне және қауіпсіздік үшін қандай дәрежеде резервтелуі керектігіне әсер етеді. Инженерлер әдетте токты ажырататын құрылғыларды таңдамас бұрын ETAP немесе DigSILENT сияқты бағдарламалық жиынтықтарды пайдаланып қысқа тұйықталу деңгейін талдайды, бұл аралық әдетте талаптарға байланысты 25 кА-дан 63 кА-ға дейінгі мәндер аралығын құрайды. Ток трансформаторларын (ТТ) және кернеу трансформаторларын (КТ) дұрыс өлшемдеу де өте маңызды, себебі олар дұрыс өлшенбеген жағдайда бүкіл қорғаныс жүйесі жалған көрсеткіштер беруі мүмкін немесе тіпті ауыр ақаулар кезінде қанығуы мүмкін, бұл ешкімге қажет емес.

Қазіргі заманғы қалалық трансформаторлық подстанция мысалы: Жүктеменің жоғары ауытқуын басқару

Мысалы, 50 мыңға жуық үй-бүлені қамтыған үлкен қалалық қосалқы станция. Электр энергиясына деген сұраныстың көтерілуі мен төмендеуі ақылды инженерлік техниканың не істей алатынын көрсетеді. Олар осы сәнді кернеуді реттеушілерді қосалқы электр желілерімен бірге орнатты, бұл екі жылда электр тогының ауытқуынан болған жарық сөндіруді шамамен төрттен үш есеге қысқартты. Жүйе электр жүктемесін үнемі бақылайды және конденсаторларды екі цикл ішінде кернеудің өзгеруін ұстауға жеткілікті жылдамдықпен автоматты түрде реттейді. Тіпті пайдалану күн сайын 40 пайызға көтеріліп, төмендеп жатса да, бәрі тұрақты. Бұл нақты әлемдегі қолданбаға қарап қалаларға неге қажет екені түсінікті болады. Олар тік жерде тығылып қалған адамдардың барлығына қарсы тұрып, жарықтарды қалайды.

Жағдайға бейімделу тұрақтылығы үшін ақылды желі технологияларын біріктіру

Ең соңғы заманауи желілік технологиялар тұрақты бақылау мен автоматты басқару арқасында тарату қондырғыларын көп есе икемді етеді. Бұл дамыған жүйелер миллисекунд деңгейінде проблемаларды жуық шамамен лезде анықтай алатын PMU деп аталатын құрылғылармен жабдықталған, сондай-ақ фондық жұмыстарда әртүрлі болжау талдауларын орындайды. Егер бірдеңе дұрыс болмаса, IED деп аталатын арнайы құрылғылар ірі проблемалар туындамас бұрын тез арада жұмыс істеп, мәселелерді шешеді. Smart Grid Index 2023 жылғы соңғы деректерге сәйкес, осындай автоматтандыруларды қолданатын тарату қондырғылары қуат ырғақтарына байланысты тоқтап қалу уақытын шамамен 45 пайызға дейін азайтады. Олар сонымен қатар жаңартылатын энергия көздерін жақсырақ басқарады және олардың сыйымдылығын шамамен 28 пайызға арттырады. Қуатты желілер құруға ұмтылатын коммуналдық компаниялар үшін бүгінгі талаптарға сай болу үшін осындай ақылды технологияларды интеграциялау маңызды болып табылады.

Қуат ырғақтарына әкелетін жиі кездесетін ақаулар түрлері

Электр станциялары электрмен байланысты әр түрлі проблемаларға тап болады. Бұларға электр энергиясын қалыпты емес жолмен жіберген қысқа схемалар, жер бетіндегі бұзылулар, жер бетінде күтпеген жерден ток пайда болған жерлер және жүйелерді шектерінен тыс қалдыратын жүктемелер жатады. Егер жабдықты тым жүктегенде, ол қауіпті түрде ыстық болады және бұл ыстық оқшаулау материалдарын қалыптыдан әлдеқайда жылдам бұзады. Ең қауіптісі - тез арада түзетілмейтін ақаулар, әдетте, секундының мыңда бір бөлігінде ғана, себебі олар кернеу деңгейінің кенеттен төмендеуіне, жиіліктің ауытқуына және бөлшектердің нақты зақымдануына әкеледі. Өткен жылғы желілік операциялар туралы есепке сәйкес, тоқ тапшылығы барлық станциялардағы проблемалардың үштен екісін құрайды. Бұл оларды электр желісін тұрақты және сенімді ұстауға қатысты ең үлкен қауіпке айналдырады.

Қауіпсіздік релелері кемшіліктерді бірден анықтап, оқшаулайды

Қорғау релелері ток ағыны, кернеу деңгейі және жүйе жиілігін бүкіл желіде бақылайды. Олар алдын ала белгіленген қауіпсіздік шегін салыстырып, проблемаларды ертерек анықтап алады. Микропроцессорларға негізделген жаңа модельдер 30 миллисекунд ішінде ғана ерекше белсенділікті байқайды, бұл бір рет AC ток циклін аяқтағаннан жылдам. Егер бір нәрсе дұрыс емес болса, бұл ақылды релелер зақымданғаннан бұрын үзілісшілерді сөндіру үшін сигнал береді. Бұл жылдам жауап электрлік ақауларды болдырмауға көмектеседі және көптеген қызметтерді үзіліссіз жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Әр түрлі қорғау құрылғыларының жақсы селективті үйлестіруі шағын мәселелердің бүкіл желілерде үлкен өзектілікке айналуын болдырмайды. Қазіргі реле технологиясы 99,7% жағдайда уақытша кернеу шыңдарын жабдықтың істен шығуынан ажыратып көрсетеді. Өткен жылы Protection Engineering Journal журналында жарияланған зерттеулер бойынша.

Тездік бақылаумен ажыратқыштардың жұмысын үйлестіру

Бұғаттаушы құрылғылар реледен сигнал алған кезде, олар қателік токтарын тез арада, әдетте 50 миллисекунд ішінде үзіп тастайды. Бұл құрылғылар ақылды электронды құрылғылармен (АЭҚ) бірге жұмыс істейді, бұл жабдықтарды қашықтан басқару немесе проблемалар туындағанға дейін техникалық қызмет көрсетуді жоспарлау қажет операторларға оңай етеді. Бүкіл жүйе қорғаныс қабаттары сияқты жұмыс істейді. Бірінші желідегі қорғау бірден кіріп, егер бірдеңе дұрыс емес болса, бірақ негізгі жүйелер өз жұмысын дұрыс істемеген жағдайда, резервтік жүйелер әрдайым дайын тұрады. "Грид резистенциалдық есебі" журналында жарияланған зерттеулерге сәйкес, осы қадамдастырылған қорғау әдістерін қолданатын электр желілері ескі технологиямен жұмыс істейтін ескі жүйелерге қарағанда 62% аз үлкен тізбекті реакция сәтсіздіктерін бастан кешіреді. Бұл санның өзі электр инфрақұрылымымыздың тұрақтылығын сақтау үшін барлық қорғаныш компоненттерінің бірігіп жұмыс істеуінің маңыздылығын көрсетеді.

Ауыр жүктеме мен жаңартылатын энергия көздерінен туындаған кернеу ауытқуларын басқару

Кернеу ауытқу проблемасы өзгеріп отыратын жүктеме талаптары мен болжау мүмкін емес жаңартылатын көздермен жұмыс істеумен байланысты нашарлайды. Өткен жылғы Ponemon зерттеулеріне сәйкес, зауыттарда жұмыс көп болған кезде 10%-ға дейін ауытқулар байқалады. Сонымен қатар, табиғат ананың қандай күнді таңдағанына байланысты күн сәулесі панельдері мен жел турбиналарынан келетін қосымша өзгерістер бар. Бұл көтеріліс пен төмендеу жүйелерге тез реакция жасауға қысым жасайды, егер олар электр энергиясын нәзік машиналар үшін жеткілікті таза ұстағысы келсе. Кернеуді дұрыс басқару енді маңызды емес, ол қазіргі күрделі энергиялық ландшафтта тораптарды тұрақты ұстау үшін өте маңызды.

Кранның ауыстырғыштары және автоматты кернеуді реттеу механизмдері

ОТК-лар немесе жүктеме алмастырғыштар кернеуді тұрақты ұстауда өте маңызды рөл атқарады. Бұл құрылғылар трансформатордың айналым мөлшерін өзгертеді, бірақ электр энергиясын үзіліссіз ағызады. Автоматты кернеу регуляторларымен біріктірілгенде, жүйе тұрақты кернеу беру үшін бірге жұмыс істейді. Көптеген өндірушілердің айтуынша, қазіргі OLTC модельдері техникалық қызмет көрсетуді қажет етпей тұрып, 500 мың операцияға дейін жұмыс істейді.

Ауылдық тарату қосалқы станцияларындағы жүкті кран алмастырғыштың жұмыс істеу қабілеті

Электр желілері ұзақ арақашықтыққа созылған ауылдық жерлерде кернеу проблемалары жиі кездеседі. Сандар да оқиғаны айтады: көпшілік жерлерде 8% мен 12% арасындағы төмендеу байқалады. Сондықтан OLTC-лар мұнда жақсы жұмыс істейді. Бұл құрылғылар кернеуді шамамен 5%-ға дейін тұрақты ұстайды, тіпті 50 км-ден астам қашықтықтағы желілерде де. Бұл фактілерді нақты далалық сынақтар растайды. Техниктер кран алмастырғышты дұрыс орнатқан кезде негізгі станциялардан алыс тұратын адамдар жақсы сапалы электр қуатын алады. Электр энергиясына қол жеткізуді кеңейтуге тырысатын қауымдар үшін бұл жүйелер тұрақты үзілістерсіз немесе тұрақты емес токтан жабдыққа зақым келтірместен әркімге әділ қызмет көрсетуді қамтамасыз етуде үлкен өзгеріс жасайды.

Адаптивті басқаруға қабілетті цифрлық трансформаторлар: жаңа үрдіс

Сандық трансформаторлар бүгінгі күні кернеу реттеу мүмкіндіктерінің шекарасын кеңейтуде. Олар нақты уақытта бақылау мүмкіндіктерін және жағдайлар өзгерген сайын бейімделетін жүйелерді біріктіреді. Бұл дамыған орнатулар шынында да деректер үлгілерін қарап, уақыт өте келе олардан үйренеді, сол арқылы жүйенің проблемаға айналар алдында қажеттіліктің тербелістерін болжауына мүмкіндік береді. Зерттеулер компаниялар сандық трансформаторларға ауысқан кезде, дәстүрлі жабдықтарды мазалап отыратын кернеу бұзушылықтардың шамамен 40 пайызға дейін төмендейтінін көрсетеді. Сонымен қатар, параметрлер жұмыс істеу барысында динамикалық түрде реттелетіндіктен энергияны пайдалану тиімділігі де жақсаяды. Мәселелерді болжау қабілеті торлардың тұрақтылығын сақтауға шынында көмектеседі, әсіресе көптеген қайталанбалы энергия көздері желіге қосылатын электр желілері үшін маңызды.

Жарқыл мен қосу оқиғаларынан туындайтын өтпелі асқын кернеулер

Кернеу шыңдары жаңбыр алдында немесе электр қосу оқиғалары кезінде пайда болады, кейде бірнеше миллиондық үлес секунд ішінде жүздеген киловольтқа дейін жетеді. Тікелей жаңбыр соққылары шынымен сирек болады, бірақ конденсаторлық блоктарды ауыстыру немесе ақауларды жою сияқты нәрселерден туындайтын кенеттен көтерілген қуат көп кездесетін құбылыс болып табылады, әсіресе өнеркәсіптік ортада. Бұл кернеудің секіруінің қауіптілігі олар изоляциялық материалдарға қалай әсер ететіндігінде, жүйенің барлық бойынша дұрыс қорғаныс шараларын қолданбаса, болашақта жабдықтардың үлкен бұзылуына әкелуі мүмкін.

Сурге токтарын шашырату үшін тиімді жерлендіру әдістері

Төменгі импедансты жерге қосу жүйелері осы қауіпті импульсті токтарды қауіпсіз түрде жерге жеткізуде маңызды рөл атқарады. Бұл жүйелер қызметкерлерге қауіп төндіретін және қымбат жабдықтарды зақымдайтын қауіпті қадамдық және жанасу кернеулерін азайтуға көмектеседі. Нақты атап айтқанда, жоғары кернеулі трансформаторлық қосалқы станциялар үшін IEEE стандарты 80-ге сәйкес жерге қосудың кедергісін 1 омнан төмен ұстау – бұл ақаулы токтардың дұрыс шашырауы үшін міндетті талап. Жақсы жерге қосу авариялық жағдайлармен ғана емес, сонымен қатар күнделікті жұмыс барысында да жүйенің кернеуін тұрақтандырады. Дұрыс жерге қосу болмаған жағдайда қосалқы станциялар жұмыс істеу немесе пайдалану үшін қауіпсіз орын болып табылмайды.

Толық қорғану үшін бұғаттағыштар мен экранның интеграциясы

Кернеу шығындарынан электр жүйелерін қорғау туралы болса, кернеу тұтқындағыштар мен экранның жүйелері күшті топты құрайды. Тұтқындағыштар негізінен қауіпсіздік клапандары сияқты істейді, кернеу тым жоғары болған кезде қосымша токты бағыттайды. Сол уақытта аспалы экран сымдары инфрақұрылымға басты соққы түсер алдында балқуды ұстайтын бірінші реагирлеушілер ретінде қызмет етеді. Өткен жылдың «Торлы Қорғау зерттеу жобасының» табыстарына сәйкес, мұндай қабатты тәсіл тордағы қуат шығындарынан болатын жабдықтардың істен шығуын азайтады. Сонымен қатар, ол жүйені тауылғыдан тыс қауіп-қатерлерге (дауылдар сияқты) және тордың өзіндегі ішкі мәселелерге төзімдірек етеді.

Жоғары қысқа тұйықталу тогының қосалқы станция жабдықтарының бүтіндігіне әсері

Қысқа тұйықталу токтары тым жоғары болған кезде, олар компоненттердің термиялық және механикалық шектеулерінен асып кетуі арқасында қосалқы станция жабдықтарына үлкен қауіп төндіреді. Ток 40 килоамперден асатын қысқа тұйықталу пайда болған кездегі жағдайды елестетіңіз. Температура 6000 градус Цельсийден жоғары көтерілуі мүмкін, бұл мыс өткізгіштерді балқытып жібереді және трансформаторларда, ажыратқыштарда және бәрін бір-бірімен жалғастыратын металл жолақтарда жарылыс қаупін туғызады. Мұндай оқиғалар тек жабдықтарға зақым келтірумен ғана шектелмейді, сонымен қатар күндер немесе тіпті апталар бойы созылатын қымбатқа түсетін жөндеу жұмыстары мен электр желісінде үзілістерге және объектіде жұмыс істейтін жұмысшылар үшін нақты қауіп-қатерлерге әкеліп соғады. Сондықтан уақыт өте жұмыс істеуін сенімді қамтамасыз ету және электр желісі бойынша жалпы желі тұрақтылығын сақтау үшін мұндай қысқа тұйықталу токтарын дұрыс басқару өте маңызды.

Жабдықты дұрыс таңдау үшін дәл қысқа тұйықталу есептеулері

Трансформаторлық станцияларды жобалау кезінде дәл қысқа тұйықталу есептеулерін дұрыс орындау өте маңызды. Көптеген инженерлер симметриялық компоненттер әдісіне сүйенеді, тепе-теңдіксіз ақаулық жағдайларында не болатынын анықтау және мүмкін болатын максималды ток ағымдарын есептеу үшін. Олар трансформатордың импедансы деңгейлерін, генераторлардың қосқан тогын және электр желісінің жалпы құрылымын ескеруі керек. Бұл есептеулердің нәтижелері одан әрі ең нашар жағдайларды шыдай алатын дұрыс өшіргіштерді таңдауға, стресстік жағдайда қанықпайтын ток трансформаторларын таңдауға және жылу жиналуына да, механикалық күштерге де шыдайтын шина материалдарын таңдауға көмектеседі. Мұндай дәл талдаусыз біз болашақта жабдықтардың істен шығуына немесе жүйелерді қажетінен артық берік етіп құру үшін аса көп ақша жұмсаймыз.

Қысқа тұйықталу тогын шектегіштерді және жоғары үзілу қабілеті бар қосқыш жабдықтарды орнату

Электр желісіндегі аса күшті ақаулармен жұмыс істегенде ток шектеуіштер (FCL) және жоғары сыйымдылықты коммутациялық қондырғылар маңызды рөл атқарады. Бұл шектеуіштер суперөткізгіш модельдер, басқарылатын жартылай өткізгіш нұсқалар және индукциялық принципке негізделген түрлер сияқты әртүрлі түрлерде келеді. Олар өте жылдам жұмыс істейді де, бірнеше миллисекунд ішінде ақаулық токтарын шамамен 80 пайызға дейін азайтады, бұл келесі желіге қосылған барлық жабдықтарды қорғауға көмектеседі. Соңғы уақыттағы SF6 газы мен вакуумды сөндіргіштер 63 килоамперден астам ток импульстерін сәтті өңдей алатыны дәлелденді. Өткен жылы жарияланған сала бойынша зерттеудің соңғы мәліметтеріне сәйкес, осы технологиялармен жабдықталған электр станциялары дәстүрлі жүйелерге қарағанда ақаулық жағдайлар кезінде жабдықтардың бұзылуы жағдайында шамамен екі есе аз болды. Бұл оларды қолда бар инфрақұрылымға қосымша жаңартылатын энергия көздерін енгізу арқылы электр желілерін кеңейту үшін ерекше бағалы етеді.

ЖИІ ҚОЙЫЛАТЫН СҰРАҚТАР

Электр желісіндегі қуат тербелістерінің себебі неде?

Қуаттың тербелісі негізінен сәтті жүктеме өзгерістері, болжамсыз қайта қалпына келетін энергия көздері және желілік желідегі ауыстыру әрекеттерінің салдарынан туындайды.

Қазіргі замаулық тарату қондырғылары жоғары жүктеме өзгергіштігін қалай басқарады?

Қазіргі замаулық тарату қондырғылары электр энергиясының сұранысындағы тербелістерді тиімді басқару және үзілістерді едәуір азайту үшін кернеу реттегіштері мен резервтік электр желілерін орнатады.

Тарату қондырғыларының өнімділігінде ақылды желі технологияларының рөлі қандай?

Ақылды желі технологиялары тұрақты бақылау және автоматты басқару арқылы икемділікті арттырады, тоқтап қалу уақытын азайтады және қайта қалпына келетін энергияны интеграциялауды оптималдандырады.

Қайта қалпына келетін энергия көздерінен туындайтын кернеу тербелістері қалай басқарылады?

Қайта қалпына келетін энергия көздерінен туындайтын кернеу тербелістері тұрақты кернеу деңгейін сақтау үшін OLTC және Автоматты кернеу реттегіштері арқылы басқарылады.