Како дизајнирати подстанције погодне за урбане електричне мреже?

Кључна ограничења за дизајн урбаних подстанција: простор, безбедност и естетика

Превазилажење просторних ограничења у окружењима са високом густином

Простор је увек на премију за урбане подстанције, посебно када цене земљишта у великим градовима могу достићи преко девет милиона долара по хектеру према недавним подацима Института за урбано земљиште. Гасово изолована превртна опрема смањује потребе за физичким простором за отприлике две трећине у поређењу са традиционалним системом ваздушне изолације, што је практично неопходно за инсталирање енергетске инфраструктуре у густо насељеним подручјима. Модуларни приступ омогућава инжењерима да постављају трансформаторе и друге опреме вертикално уместо да их распореду хоризонтално. Префабриковане подстанцијске јединице знатно убрзавају ствари када раде на тесним местима као што су подземне комуналне собе или уске задње улице између зграда. Паметно постављање свих опрема осигурава да има довољно простора око свега за рад на одржавању, док се операције одржавају без проблем дан за даном.

Обезбеђивање безбедности кроз оптимизовано заземљавање и контролу напона корака/додицаја

Управог система за заземљавање ограничити корак/додир потенцијале испод 5 В током грешке, према ИЕЕЕ 80-2013 стандарди. Склајни приступ комбинује:

• Глубоког покретања електроде који стижу до ниских отпорности слојева тла
• Еквипотенцијално везивање свих металних структура
• Смазану површину стене (0,15 м дубине) за повећање отпора на контакт

Непрекидно праћење интегритета наземне мреже спречава корозијске грешкекоје узрокују 17% прекида у подстанци (EPRI 2023). Интегрисани системи за заштиту смањују ризик од лука у затвореним урбаним инсталацијама за 92%, као што је потврђено у Извештају о електричној безбедности 2024. године.

Усклађивање општинских захтева за визуелну интеграцију и смањење буке

Гради захтевају ниво буке подстанције испод 55 dB (((A) на линији имовине, у складу са смерницама СЗО. Ово се постиже путем:

• Трансформатори са ниском буком (< 65 dB) са кабинама за гушење звука
• Акустичке баријере које користе композитне материјале
• Стратешки дизајн вентилације за спречавање резонанце или појачања буке

Естетичка интеграција укључује зелене зидове, архитектонско обложење које одговара околним зградама и подземни систем ХВ линије. Чикаго Ревербанк Субстација је пример успешног визуелног ублажавања, а његове вентилационе структуре дуплирају као јавне уметничке инсталације, задржавајући N + 1 редунанцију.

ГИС против АИС: Избор оптималне технологије подстанице за урбане локације

Зашто гасово изолациони превртни уређаји (ГИС) доминирају дизајном подстанција са ограниченим простором

Гасово изоловани прекидачи заиста сјају у густо насељеним градским подручјима где цене некретнина прелазе девет милиона долара по хектеру. Комплектни дизајн са тим запечаћеним СФ6 коморама заузима око седамдесет одсто мање простора у поређењу са ваздушно изолационим предавним уређајем, што је веома важно када подстанције морају да се уклапају у просторе који су само тридесет одсто веће од онога што је било стандардно раније. Још један велики плус? ГИС не нарушава прашина у ваздуху или сол из оближње обале, тако да се неуспјехи дешавају око 40 посто ређе у местима близу фабрика или дуж обала. Када је у питању одржавање, ови системи могу трајати више од десет година између прегледа, три пута дуже од уобичајене АИС опреме. То значи да је током времена уштеђено око 2,1 милиона долара, иако су почетни трошкови од 20 до 30 одсто виши. Због свега тога, већина инжењера најпре користи ГИС када дизајнирају енергетске системе за велике градове, метрове и болнице у којима се поузданост не може угрозити.

Када је ваздушно изолациони прекидач (АИС) и даље одржив за урбане модернизације

У ваздуху изолациони прекидач још увек има апликације у стварном свету када ради на старим градским мрежама где постојећа поставка олакшава вештачке подлогу. Када се разматра проширење старих подстанција које постоје више од 100 година, посебно у опсегу од 11 до 33 кВ, инсталирање АИС опреме заправо кошта око 40 одсто мање у поређењу са надоградњом ГИС система према недавним студијама из прошле године истраживања модернизације мреже. Чињеница да се АИС налази напољу значи да инжењери могу да надограђују делове мало по мало без потпуног искључивања свега, што је веома важно у подручјима где је енергетским компанијама дозвољено само кратко време без струје, можда само четири сата у исто време. Наравно, ГИС је бољи у тешким временским условима, али АИС ради добро на местима где прашина и прљавштина нису стални проблеми докле год редовно одржавање држи све чистим. А када постављамо привремена решења за напајање док прелазимо између различитих фаза рада, једноставнији дизајн АИС компоненти омогућава посади да све поново ради око две трећине брже него што би било могуће са ГИС опцијама.

Оптимизација електричног и топлотног распореда за урбане подстанције

Интеграција подземних кабела, ублажавање ЕМИ-а и координирано заземљавање

Све више градских електростанција се данас окреће подземним каблирањем јер више нема довољно простора за ваздушне линије, плус нико не жели да ти ружни стубови преплаве градске пејзаже. Али, ово је уловка. Покривање свих тих кабела у подземљу може створити озбиљне проблеме са електромагнетним интерференцијама које нарушавају деликатне контролне системе и комуникациону опрему. Да би се решио овај проблем, инжењери морају да инсталирају посебне кабли са заштитом, да се увере да су електричне фазе правилно уравнотежене када се постављају и да се кабли за пренос података физички одвоје од електричних линија. Још један апсолутно критичан аспект је да се правилно заземљава. Сви метални делови у подстанцији - мисли кабеле, мреже цеви, чак и само челичне оквире - треба да буду повезани у једну велику мрежу заземљавања. Ова инсталација помаже да се безбедно одводе било који опасни електрични грешки и испуњава строге стандарде безбедности наведене у ИЕЕЕ 80-2013 у вези са додирним и корачним напонима.

Стратегије топлотне управљања за затворене или подрумске конфигурације подстанција

Термоконтрола није преговарачка у просторно ограниченим, затвореном или нижег нивоа подстанција где акумулација топлоте убрзава деградацију изолације и скраћује живот опреме. Ефикасне стратегије укључују:

• Пасивна решења: облоге зидова које апсорбују топлоту, интеграција топлотне масе и оптимизовани путеви проток ваздуха путем рачунарске моделизације динамике флуида (CFD)
• Активно хлађење: системи присилног ваздуха за средње напонске уређаје; трансформатори са течношћу за зоне са великим оптерећењем
  Проактивно топлотно праћењекористи уграђене сензоре ИОТ-а и детекцију аномалија засноване на АИ-упречева гореће тачке и продужава живот средстава до 50% у поређењу са неуправљаним окружењима.

Уградске подстанције које ће бити у употреби у будућности: скалабилност, интелигенција и спремност за обновљиве изворе

Градске електричне мреже морају да буду у току са растућим захтевима електричних возила, локалном производњом енергије и климатским изазовима. Модерне конструкције подстанција сада имају модуларне компоненте које омогућавају комуналним компанијама да постепено проширују капацитет уместо да све граде одједном. То олакшава повезивање станица за пуњење електричних возила, малих локалних електричних мрежа или новоразвијених насеља без великих поремећаја. У интеграцију се укључивају и паметне технологије, са вештачком интелигенцијом и сензорима повезаним са Интернетом који помажу да се предвиди када опрема може пропасти, балансирају оптерећење електричном енергијом у реалном времену и брзо изоловају проблеме тако да прекиди не трају дуго. За обновљиве изворе енергије као што су ветар и сунце, посебне конфигурације помажу да се управљају њиховом непредвидивом природом, док се напони одржавају стабилни чак и када струја тече напред и назад кроз мрежу. Ове адаптације обезбеђују да трошимо мање чисте енергије када постоји преоптоварење. Гледајући у будућност, градови који улагају у скалирујућу инфраструктуру, паметне системе за праћење и флексибилност за зелену енергију изградиће јаче темеље за своје електричне мреже.

Често постављене питања

Која је главна предност употребе гасово изоловане превртне опреме (ГИС) у урбаним подстанцијама?

ГИС захтева до 70% мање простора од ваздушно изолације (АИС), што га чини идеалним за густо густо насељена урбана окружења.

Како урбане подстанције обезбеђују безбедност?

Оптимизованим системима за заземљавање, еквипотенцијалном везивањем и континуираним праћењем како би се спречили неуспехи, као и коришћењем интегрисаних система заштите како би се смањили ризици од лука.

Које стратегије се користе за топлотно управљање у подстанцијама?

Стратегије укључују пасивна решења као што су интеграција топлотне масе и активни системи хлађења, заједно са проактивним топлотним мониторингом помоћу сензора ИОТ-а.