Bagaimana Mereka Bentuk Stesen untuk Kebolehpercayaan Maksimum?

Asas Rekabentuk Substesen dan Pemilihan Peralatan

Prinsip kejuruteraan untuk perancangan substesen yang boleh dipercayai

Perancangan substation yang baik bermula dengan menganalisis beban elektrik dan menentukan paras kegagalan terlebih dahulu. Kajian ini memberitahu jurutera jenis peralatan yang perlu dinyatakan serta cara memasang sistem perlindungan dengan betul. Semasa mereka bentuk substation, jurutera perlu mengambil kira permintaan semasa tetapi juga merancang untuk pertumbuhan beban dari masa ke masa. Kestabilan sistem juga merupakan perkara penting semasa berlakunya kegagalan, maka ia perlu dipertimbangkan dengan teliti. Pemilihan aras voltan yang sesuai turut penting. Ia harus sepadan dengan sambungan pada bahagian penghantaran sedia ada sambil menyediakan ruang untuk pengembangan pada masa depan. Reka bentuk mekanikal juga tidak boleh mengabaikan faktor persekitaran. Perkara seperti gempa bumi dan kemudahan akses teknisi untuk pemeriksaan penyelenggaraan adalah aspek penting bagi memastikan keseluruhan sistem berfungsi secara boleh dipercayai untuk jangka masa panjang. Kebanyakan perancang berpengalaman tahu bahawa usaha menjimatkan wang pada peringkat awal sering kali gagal jika ia mengorbankan kebolehpercayaan. Lagipun, tiada siapa mahu lampu mereka padam hanya kerana seseorang membuat jalan pintas semasa fasa rekabentuk.

GIS berbanding AIS: Memilih jenis injap yang betul untuk kebolehpercayaan persekitaran dan operasi

Memilih antara Gear Pemutus Berinsulasi Gas (GIS) dan Gear Pemutus Berinsulasi Udara (AIS) bukan sekadar keputusan teknikal biasa—ia memberi kesan kepada segala-galanya daripada impak alam sekitar hingga kebolehpercayaan peralatan beroperasi setiap hari. GIS mengambil ruang yang jauh lebih kecil berbanding pilihan konvensional, yang masuk akal untuk bandar-bandar atau kawasan di mana tiada ruang tambahan yang boleh digunakan. Sistem ini juga lebih tahan terhadap keadaan yang mencabar, memerlukan penyelenggaraan yang jauh lebih jarang, walaupun harganya lebih tinggi pada peringkat awal. Sebaliknya, AIS masih berfungsi dengan baik apabila bajet adalah keutamaan dan terdapat banyak ruang yang tersedia. Juruteknik boleh mengakses sistem ini dengan lebih mudah untuk pemeriksaan dan pembaikan rutin, selain kos pemasangan yang cenderung lebih rendah secara keseluruhan. Kebanyakan jurutera memilih GIS untuk projek yang terletak berdekatan kawasan padat penduduk atau ekosistem terlindung di mana kebolehpercayaan penting bukan sahaja dari segi angka dalam helaian kerja.

Pemilihan peralatan kritikal: Transformer, pemutus litar, dan gear suis memberi kesan kepada kebolehpercayaan

Transformer pada asasnya merupakan komponen utama dalam stesen janakuasa, jadi jurutera perlu memberi perhatian rapi terhadap perkara seperti penarafan kapasiti, nisbah penukaran voltan, dan cara mereka menguruskan peresapan haba. Apabila memilih transformer yang sesuai, keputusan ini sebenarnya mempengaruhi jenis asas yang perlu dibina serta langkah keselamatan kebakaran yang perlu diambil, yang pada akhirnya menentukan kebolehpercayaan keseluruhan sistem. Bagi pemutus litar, pelarasan saiz yang betul membolehkannya memutuskan arus kesalahan maksimum dengan selamat sambil masih membolehkan pengenalpastian dan pengasingan masalah secara cepat apabila berlaku. Peralatan gear suis moden kini dilengkapi relau perlindungan dan mekanisme kawalan bawaan yang bekerjasama bagi menghalang kegagalan daripada merebak ke seluruh rangkaian elektrik. Mengikut garis panduan industri yang telah ditetapkan memastikan semua komponen ini dilakar dengan ukuran yang sesuai untuk operasi biasa mahupun lonjakan tidak dijangka, membantu memperpanjang jangka hayat peralatan serta mengekalkan kestabilan grid elektrik sama ada semasa operasi normal atau ketika berlaku kegagalan di sesuatu tempat.

Susun atur Stesen Janakuasa yang Optimum dan Konfigurasi Elektrik

Reka bentuk susun atur strategik untuk aksesibiliti, penyelenggaraan, dan ruang keselamatan

Cara substesen diatur mempunyai kesan besar terhadap kebolehpercayaan mereka dari segi akses kepada peralatan, menjalankan kerja penyelenggaraan secara efisien, dan memenuhi semua keperluan keselamatan yang diperlukan. Apabila menempatkan peralatan, jurutera perlu mematuhi garis panduan jarak bebas IEEE dan IEC bukan sahaja kerana peraturan menghendakinya tetapi juga kerana ruang sebenar diperlukan supaya pekerja boleh bekerja dengan selamat dan pemeriksaan dapat dilakukan dengan betul. Peraturan amnya adalah sekurang-kurangnya 1.5 meter ruang kosong di sekeliling setiap peralatan supaya pekerja boleh bergerak dengan selesa sambil membawa alat mereka. Namun, lebih daripada sekadar ruang fizikal sahaja—ruang keselamatan juga perlu mengambil kira lonjakan yang mungkin berlaku semasa operasi pensuisan. Berdasarkan laporan industri terkini dari tahun 2024, amalan pemjarakan yang baik mengurangkan risiko penyebaran kegagalan sebanyak kira-kira satu pertiga berbanding susun atur sesak di mana semua perkara kelihatan dipadatkan bersama. Terdapat beberapa faktor penting yang perlu diambil kira semasa merancang susun atur ini termasuk...

• Orientasi peralatan untuk membolehkan pemeriksaan visual pada busing dan sambungan
• Laluan akses khusus untuk kenderaan respons kecemasan
• Zon pengasingan untuk menyokong prosedur kebenaran kerja hidup

Susun atur busbar dan pengagihan: Memastikan kelebihan dan rintangan kesilapan

Konfigurasi busbar memberi kesan besar terhadap ketersediaan sistem—susunan bas berganda menawarkan ketersediaan 99.98% berbanding 99.85% untuk sistem bas tunggal. Konfigurasi berlebihan membolehkan penyelenggaraan tanpa gangguan perkhidmatan dan menghadkan kesan kesilapan melalui pengagihan keratan. Reka bentuk moden menggabungkan:

• Susunan bas utama dan perpindahan untuk beban kritikal
• Skim pemindahan bas automatik untuk mengekalkan bekalan tanpa gangguan
• Pemisahan fizikal antara larian bas selari untuk mencegah kegagalan serentak akibat peristiwa berantai

Pemisahan litar utama dan sekunder untuk mencegah penyebaran kegagalan

Pemisahan fizikal dan elektrik antara litar kuasa utama dan sistem kawalan sekunder menghalang gangguan elektromagnet dan perpindahan kegagalan. IEC 61850-3 menghendaki jarak pemisahan minimum berdasarkan kelas voltan, dengan pemasangan 400kV memerlukan pemisahan 4-meter antara dulang kabel utama dan sekunder. Strategi yang berkesan termasuk:

• Laluan pendawaian kabel khusus untuk litar perlindungan
• Pendawaian kawalan berperisai untuk isyarat kritikal
• Sistem pembumian berasingan untuk mengelakkan pemindahan kenaikan potensi bumi

Perlindungan Lonjakan Voltan, Penebatan, dan Perisai Kilat

Mengurus koordinasi lonjakan voltan dan penebatan untuk menahan lompang transien

Perlindungan lebihan voltan yang berkesan bergantung kepada koordinasi penebatan—menyesuaikan kekuatan penebatan peralatan dengan tekanan voltan yang dijangka. Limpahan transien daripada kilat atau operasi pensuisan boleh mencapai 6–8 kali voltan operasi normal, menjadikan langkah perlindungan yang kukuh perlu diambil. Alat pencengkam laju dan peranti perlindungan lain mesti beroperasi sebelum berlakunya kerosakan penebatan, bagi mengekalkan integriti sub-stesen semasa gangguan.

Piawaian koordinasi dielektrik dan jarak bebas elektrik untuk keselamatan peralatan

Apabila berbicara mengenai koordinasi dielektrik, kita sebenarnya sedang melihat cara memilih tahap penebatan yang sesuai bersama jarak udara yang betul supaya tiada lengkungan arka berlaku atau kerosakan berlaku. Piawaian industri seperti IEC 60071 memberikan panduan yang cukup baik di sini, terutamanya berkaitan apa yang mereka sebut sebagai Tahap Impuls Asas atau BIL, serta jarak antara komponen yang disyorkan bergantung pada faktor seperti penarafan voltan dan lokasi sebenar peralatan tersebut. Memastikan koordinasi ini betul bermakna memastikan ruang udara antara komponen dan bahan penebat pepejal itu mampu menahan bukan sahaja voltan harian biasa tetapi juga lonjakan sesekali yang berlaku dari masa ke masa. Tanpa persediaan yang betul, kegagalan kecil boleh membawa kepada masalah yang lebih besar kemudian, yang tidak diingini sesiapa apabila perkara sudah berjalan panas.

Sistem perlindungan petir: Batang dan kabel bumi atas untuk pelindungan daripada kenaikan langsung

Kebanyakan susunan perlindungan petir bergantung pada tiang-tiang tinggi bersama dengan kabel-kabel tanah atas yang kita sebut OHGW untuk membentuk zon perlindungan di sekitar peralatan elektrik yang penting. Jurutera biasanya menggunakan kaedah sfera gulung yang dikenali apabila memasang komponen-komponen ini secara strategik supaya mereka dapat menangkap hentaman langsung sebelum petir sampai kepada peralatan sensitif seperti transformer atau panel suisgear. Pembumian yang betul juga adalah penting—biasanya dipisahkan antara 200 hingga 300 meter mengikut keadaan tapak. Susunan ini menyalurkan tenaga lonjakan besar dengan selamat ke dalam tanah dan bukannya membenarkan ia merosakkan infrastruktur. Sistem yang dibina mengikut garis panduan IEEE umumnya memberikan tahap perlindungan yang cukup mengagumkan, mengurangkan kemungkinan hentaman langsung sebanyak kira-kira 95% atau lebih baik dalam kebanyakan kes berdasarkan pengalaman di lapangan.

Rekabentuk Sistem Pembumian untuk Keselamatan dan Kestabilan

Rekabentuk pendawaian bumi yang efektif untuk mengekalkan kestabilan sistem semasa kegagalan

Sistem pendawaian bumi yang baik sangat penting untuk mengekalkan kebolehpercayaan operasi loji. Ia pada asasnya memberikan laluan impedans rendah melalui bumi supaya arus kesalahan mempunyai tempat yang selamat untuk dialirkan. Kebanyakan jurutera menetapkan rintangan bumi kurang daripada 5 ohm kerana ini membantu menyebarkan arus dengan betul dan mengurangkan perbezaan voltan berisiko merentasi tapak. Komponen utama biasanya melibatkan konduktor kuprum yang mampu menangani sebarang arus kesalahan yang mungkin melaluinya, bersama-sama grid yang saling bersambung bagi memastikan semua perkakasan kekal pada keupayaan elektrik yang seragam. Jangan lupa juga untuk menyambungkan semua bahagian logam secara bersama. Apabila dilaksanakan dengan betul, sistem-sistem ini melindungi peralatan mahal ketika berlaku kegagalan dan membantu pemutus litar serta peralatan keselamatan lain berfungsi seperti yang dirancang semasa kecemasan.

Keselamatan kakitangan: Amalan pendawaian bumi semasa penyelenggaraan dan keadaan kerosakan

Amalan pendawaian bumi yang baik melindungi pekerja semasa melakukan penyelenggaraan atau menangani kegagalan elektrik. Sebelum sebarang kerja bermula pada peralatan yang telah dimatikan, pendawaian bumi perlindungan sementara perlu dipasang terlebih dahulu. Ini mencipta apa yang dikenali sebagai kawasan keupayaan sama, iaitu memastikan tiada sesiapa akan menerima renjatan jika sesuatu peralatan secara tidak sengaja menjadi hidup semula. Apabila berlaku kegagalan dalam sistem, pendawaian bumi yang betul mengekalkan voltan berbahaya pada tahap yang cukup rendah supaya orang tidak merasakannya walaupun menyentuh tanah atau melangkah merentasi titik-titik berbeza. Menurut Kod Elektrik Kebangsaan, terdapat pelbagai peraturan mengenai cara peralatan perlu dipaterikan bersama, pemeriksaan rintangan bumi secara berkala, dan memastikan semua perkara ini terus diperiksa dari masa ke masa bagi memastikan pekerja terlindung daripada bahaya.

Sistem Perlindungan dan Gear Pemutus untuk Pengurusan Kegagalan yang Cepat

Gear pemutus dan geganti perlindungan yang boleh dipercayai untuk pengesanan dan pengasingan kegagalan dengan cepat

Kebolehpercayaan substesen sangat bergantung kepada sistem perlindungan canggih yang mampu mengesan dan memutuskan kegagalan dalam beberapa milisaat sahaja. Peralatan suis terkini menggabungkan reles digital bersama pelbagai sensor untuk mengesan masalah seperti keadaan arus lebih atau kesalahan bumi apabila berlaku. Keseluruhan proses ini berfungsi melalui tiga langkah utama secara umumnya—pertama, reles mengesan sesuatu yang salah, kemudian pemutus litar campur tangan untuk menghentikan arus yang berlaku, diikuti akhirnya oleh pengasingan kawasan yang terjejas melalui peranti tertentu. Yang menjadikan keseluruhan sistem ini berfungsi dengan baik ialah koordinasi pilihan yang secara asasnya bermaksud hanya peranti terdekat dengan lokasi masalah yang akan bertindak balas, memastikan bekalan elektrik di kawasan lain kekal berjalan tanpa gangguan. Pendekatan ini mengurangkan masa hentian dan kerosakan potensi kepada peralatan. Bagi jurutera yang bekerja pada sistem ini, mendapatkan spesifikasi yang betul untuk reles dan pemutus sangat penting—mereka perlu menyelaraskan semua perkara dengan betul mengikut keperluan sistem dari segi aras voltan, keupayaan pengendalian arus, dan berapa banyak kapasiti litar pintas yang wujud dalam rangkaian supaya semua berjalan lancar.

Prestasi pemutus litar di bawah keadaan arus litar pintas tinggi

Pemutus litar yang baik perlu mampu menghentikan arus kesalahan besar tanpa sebarang kegagalan. Apabila suhu menjadi sangat panas di dalam sistem, peranti ini perlu mengatasi daya elektromagnetik yang kuat serta tekanan haba yang ketara yang boleh menyebabkan kerosakan dengan cepat. Model-model terkini kerap menggunakan teknologi vakum atau gas SF6 kerana ia lebih berkesan dalam memadamkan lengkung elektrik dan memulihkan penebatan dengan cepat selepas berlakunya kesalahan. Bagi kebanyakan sistem voltan sederhana, kapasiti menyekat berada antara 40 hingga 63 kiloampere, dengan masa pembersihan biasanya mengambil masa sekitar 3 hingga 5 kitaran untuk diselesaikan. Pengilang juga membina klasifikasi khas untuk lengkung dalaman berserta ciri pelepasan tekanan yang mengekang lengkung berbahaya dan mengelakkan peralatan daripada meletup sepenuhnya. Memilih pemutus dengan penarafan yang betul juga adalah penting kerana ia membantu mengekalkan kestabilan sistem kuasa sambil melindungi semua peralatan yang disambung di hujung aliran daripada kerosakan.

Saiz komponen untuk beban puncak dan senario arus lebih

Mendapatkan komponen saiz yang betul adalah sangat penting apabila menghadapi lonjakan besar dalam permintaan kuasa dan kegagalan yang tidak dijangka. Semasa mereka bentuk sistem, jurutera perlu menentukan beban maksimum yang mungkin berlaku, menyemak angka litar pintas, dan mengira arus kegagalan yang berpotensi sebelum memilih peralatan suis dan peralatan perlindungan yang mampu mengendalikannya semua. Koordinasi antara relau arus lebih berfungsi paling baik apabila merujuk kepada lengkung masa arus (TCCs), membantu mengelakkan trip yang tidak perlu sambil masih menangani masalah dengan cepat cukup untuk mengekalkan operasi yang lancar. Jangan lupa tentang keperluan masa depan juga. Komponen perlu mempunyai ruang untuk berkembang mengikut peningkatan permintaan, selain itu perlu berfungsi dengan betul walaupun dipasang di kawasan panas atau pada ketinggian tinggi di mana prestasi secara semula jadi menurun. Penentuan saiz yang betul bukan sahaja berkaitan dengan memenuhi spesifikasi di atas kertas. Ia menjadikan sistem lebih kukuh terhadap kegagalan, mengurangkan baiki mahal pada masa hadapan, dan secara amnya bermakna peralatan bertahan lebih lama daripada yang sepatutnya.

Soalan Lazim

Apakah perbezaan antara GIS dan AIS dalam stesen janakuasa?

GIS (Gear Pemutus Berinsulasi Gas) memakan ruang yang lebih kecil dan lebih digemari di kawasan bandar, manakala AIS (Gear Pemutus Berinsulasi Udara) lebih ekonomikal dan lebih mudah diselenggara tetapi memerlukan lebih banyak ruang.

Mengapakah pentanahan stesen janakuasa penting?

Pentanahan melindungi peralatan dan kakitangan dengan cara menghakis arus kegagalan dengan selamat serta mengekalkan kestabilan sistem semasa kejadian litar pintas.

Apakah faktor-faktor yang dipertimbangkan semasa pemilihan transformer untuk stesen janakuasa?

Jurutera mengambil kira penarafan kapasiti, nisbah penukaran voltan, dan peresapan haba untuk memastikan transformer selaras dengan keperluan kebolehpercayaan sistem.

Bagaimanakah sistem perlindungan petir berfungsi di stesen janakuasa?

Perlindungan petir bergantung kepada batang dan dawai bumi atas kepala untuk mengalihkan tenaga kilat dengan selamat ke dalam tanah, melindungi peralatan sensitif daripada kerosakan.