Ontwerptechniek voor systemen voor het opwekken van energiecentrales

Energie-efficiëntie van energiecentrales is van vitaal belang om een ​​minimaal verbruik binnen de faciliteit te handhaven . Energie-efficiëntie is het effectieve middel om interne controlesystemen optimaal te configureren om alleen stroom te gebruiken die nodig is zonder verspilling. Dit artikel gaat in op de zorgen bij het ontwikkelen van een faciliteit en hoe energie-efficiëntie geen gemakkelijke taak is.

---

Ontwerpen voor energie-efficiëntie in energiecentrales heeft veel uitdagingen, van technische tot niet-technische obstakels. Degenen die betrekking hebben op elektrotechniek zijn onder meer:​​

• Bij het ontwerpen van energiecentrales is elektrotechniek vaak de laatste afdeling die zich bezighoudt met mechanische en besturingssystemen.

Dit laat weinig over voor elektrotechnici om zich bezig te houden met een goed geïntegreerd ontwerp voor energie-efficiëntie. Dit heeft vaak schadelijke gevolgen voor de energie-efficiëntie van elektriciteitscentrales. Dit betekent dat alle intern verbruikte energie via het elektrische systeem inefficiënt wordt gebruikt.

• Het voedingssysteem is het eerste item dat wordt aangewezen.

Dit veroorzaakt verdere beperkingen op de toegewezen tijd die elektrotechnici kunnen besteden aan conceptuele studies die belangrijk zijn voor de werking van interne elektriciteitscentrales. Conceptuele studies bieden gewoonlijk de beste gelegenheid om inzicht te krijgen in de impact van fundamentele energie-efficiëntie verbeterende ontwerpwijzigingen die zijn ontwikkeld rond grotere efficiëntieverbeteringen op basis van analyse. De onderzoeken naar de netvoedingskwaliteit voor energie-efficiëntie omvatten:

• Laadanalyse
• Analyse van vermogensstroom en spanningsval
• Analyse motorstart
• Kortsluitingsanalyse

Laadanalyse

Belastinganalyse is een van de belangrijkste technische stappen om de energie-efficiëntie te verhogen. Het verzamelen van informatie en gegevens over alle belastingen die het elektriciteitssysteem zal tegenkomen, is de eerste stap naar het ontwerp. Dit betekent inzicht in kritische belastingen, inschakelduur, seizoensvariaties en opstartvereisten. Deze bronnen zijn meestal afkomstig van het ontwerpteam voor mechanica en besturing. Door versnippering van leveranciers is het opstellen van een gedetailleerde laadlijst nooit eenvoudig. Voor degenen die geen actuele gegevens over huidige ontwerpen hebben, kunnen soortgelijke projecten uit het verleden als gids raadplegen.

Belastinganalyse moet beginnen met het kwantificeren van de maximale bedrijfsbelasting op basis van werkelijke belastingen en belastingsfactoren. Opgeblazen waarden die door de fabrikant worden gegeven, kunnen leiden tot overdimensionering van het aanbod. Bij de belastinganalyse moet ook rekening worden gehouden met het aantal belastingen op het systeem.

Analyse van vermogensstroom en spanningsdaling

De systeemspanningen van elektriciteitscentrales hebben een duidelijke invloed op de energie-efficiëntie. Door waar mogelijk een hogere busspanning te kiezen, worden de ohmse verliezen als gevolg van lagere stroomniveaus ten opzichte van laagspanningsbussen verminderd. Door middenspanning in plaats van laagspanningsaandrijvingen en motoren te kiezen, zullen ohmse verliezen in aandrijfapparatuur worden verminderd. Motoren en transformatoren met hogere spanningsniveaus hebben uiteindelijk een hoger rendement. Hogere busspanningen stellen de ontwerper dus in staat om minder, grotere transformatoren te specificeren en zullen de algehele energie-efficiëntie van het systeem verhogen.

Opstartanalyse

Motoren met softstarters verbruiken tijdens het opstarten veel meer dan hun bedrijfsstroom bij volledige belasting. Hoge koppelvereisten tijdens het opstarten zullen de belasting van het voedingssysteem verhogen, wat leidt tot te grote componenten, wat leidt tot extra kosten van een lager continu bedrijfsrendement. Het begrijpen van de vereisten van het opstarten van motoren zal helpen bij het ontwerpen voor het onderling verbinden van componenten zonder de parameters te overschatten, in wezen ontwerpen voor exacte bedrijfsomstandigheden voor de juiste componenten.

Kortsluitingsanalyse

Het primaire doel van kortsluitingsanalyse is ervoor te zorgen dat stroomonderbrekers niet overbelast raken onder kortsluitingsomstandigheden. Stroomonderbrekers moeten in staat zijn om normale belastingsstroom te dragen en moeten in staat zijn om foutstromen te onderbreken. Als van stroomonderbrekers wordt verondersteld dat ze de stroom onderbreken die hoger is dan hun onderbroken classificatie, kunnen schadelijke gevolgen volgen. Door ervoor te zorgen dat de nominale stroomsterkte en de onderbrekingswaarde binnen redelijke grenzen liggen, vergroot u de kans op preventieve schade aan systeemcomponenten.

Het belang van apparatuurafmetingen en busontwerp

Het correct balanceren van belastingen over bussen zal de stroomkwaliteit en energie-efficiëntie verbeteren. In energiecentrales zijn er meerdere stroombronnen en het verkrijgen van een juiste balans zal leiden tot het optimaliseren van de afmetingen van de componenten van het voedingssysteem en het verminderen van de opstartvereisten voor elke bus.

Een goede analyse levert de optimale stroomonderbreker en kabelafmetingen op. Een slechte dimensionering van componenten kan gevolgen hebben voor zowel de energie-efficiëntie als de beschermende functies. Begrijpen dat ondermaatse kabels hogere verliezen hebben, is belangrijk voor het bepalen van de kabelafmetingen.

Enkele richtlijnen voor het dimensioneren van koperen rails zijn onder meer het vergroten van de doorsnede om energieverliezen te verminderen, het verdubbelen van het oppervlak van de geleiderdoorsnede om de weerstand te halveren en het verminderen van verliezen met in wezen de helft. De eerste paar stapsgewijze verhogingen boven het toegestane minimum zullen een aanzienlijk verschil in verlies maken, maar bij elke stapsgewijze verhoging neemt het rendement af. Het selecteren van meerdere staven van een enkele bus is een ander probleem waarmee een ontwerpingenieur rekening moet houden om een ​​lager systeemverlies te bereiken.

Busbars zijn installatiecomponenten met een lange levensduur, waardoor hun lopende energiekosten meer gewicht krijgen in de berekening van de levenscyclus. Om een ​​juiste busbar te selecteren, moet u inzicht hebben in spanningsdaling, kortsluitstroom en skin-effect dat het systeem tijdens normaal bedrijf tegenkomt.

Ontwerpen voor de juiste bekabeling van elektriciteitscentrales

De fysieke lay-out voor componenten van het voedingssysteem en de lengte en diameter van kabels moeten worden gekozen voor minimale verliezen. Stroomverlies gaat verloren in kabels in elektrische systemen. Verliezen omvatten ook die voor schakelapparatuur en andere stroomvoerende apparaten zoals bedieningselementen en beveiligingscircuits. Ontwerprichtlijnen voor het verminderen van verliezen zijn onder meer:​​

• Centraal gelegen het laadcentrum voor transformatoren, schakelapparatuur naar:
• Verkort de lengte van de kabels
• Verminder verliezen en spanningsdalingen
• Houd bussen en kranen zo kort mogelijk om:
• Verklein de afstand tussen de transformator van de hulpeenheid en de generator
• Vergroot de kabeldiameter van kleinere kabels tot één of maximaal twee meter hoger om voordelen te behalen, waaronder:
• Lagere ohmse verliezen
• Meer kabel met minder verschillende kabelafmetingen vermindert verspilling tijdens de installatie en krijgt betere voorwaarden zoals minimale bestelhoeveelheden.

De hoofdapparatuur wordt opgesteld voordat de verbindingen ertussen worden bepaald. Bepalen van de ontwerpkeuze van kabels met de kleinste toelaatbare diameter om de initiële materiaalkosten te verlagen, ten koste van veel hogere bedrijfskosten gedurende de hele levensduur.

Bepaling kabelontwerp

Het bepalen van de doorsnede van kabels tussen onderling verbonden belastingen moet worden berekend in relatie tot bedrijfsomstandigheden en kabellengte. Factoren die de kabeldoorsnede beïnvloeden zijn onder meer:​​

• Toegestaan ​​laden onder normale omstandigheden, rekening houdend met omgevingstemperatuur en lay-outmethoden.
• Thermische kortsluitsterkte
• Toegestane spanningsval langs de kabelloop onder normale omstandigheden en startfase.
• Beschermende reactie van het apparaat bij overbelasting en de kleinst mogelijke kortsluitstroom om gevaarlijke spanningen te onderbreken.

Kabelrouteplanning

Het leggen van kabels in gecompliceerde facilitaire installaties, energiecentrales en schakelstations vereist een enorme hoeveelheid werk van de ingenieur en de planners. Het gaat om het aanbrengen van kabels om de kortste weg tussen startpunt en eindbestemming te geven, terwijl ervoor wordt gezorgd dat bepaalde combinaties elkaar niet nadelig beïnvloeden.

Computer aided design (CAD) wordt veel gebruikt als middel voor het ontwikkelen en engineeren van een juiste implementatie van de lay-out van componenten en kabels. Energiecentralefaciliteiten vereisen enorme zorg bij het ontwikkelen van een volledig functionele en energiezuinige stroom.

E3.3D-routeringsbrug

E3.3D Routing Bridge zorgt voor eenvoudige padroutering met volledige integratie met mechanische CAD-software. Het bepalen van de draadlengte, diameter en standaarden voor kabelselectie tussen onderling verbonden componenten was nog nooit zo eenvoudig.

Om te helpen streven naar het beste in showdesign, heeft Zuken koppelingen ontwikkeld tussen E3.series en alle grote MCAD (mechanische CAD) leveranciers, waardoor een volledig geïntegreerd ontwerpmodel kan worden gecreëerd. Met behulp van de E3.3D Routing Bridge kan schema- en verbindingsinformatie van E3.series worden gekoppeld aan alle belangrijke MCAD-systemen. Functies, waaronder:

• Verzend componentinformatie naar MCAD (connectoren, pinnen, splitsingen)
• Overdracht van gegevens naar MCAD
• Controleer op detectie van botsingen of botsingen in MCAD
• Controleer op draadbochtradius
• Automatisch lengte van draden en segmenten berekenen in MCAD
• Automatisch aanmaken van productiedocumentatie in E3.Formboard

E3.Schema

Ontwerpen en documenteren van elektrische regelsystemen inclusief schema's, aansluitschema's en PLC's. Het helpt fouten tijdens het ontwerpen te voorkomen, zodat u systemen kunt ontwikkelen voor het beste energie-efficiënte ontwerp. Gemakkelijke interface met slepen en neerzetten om tijd te besparen bij het ontwerpen van verbindingen en componenten voor ontwikkeling, zodat er meer tijd kan worden besteed aan de efficiëntie van de fabriek en minder aan productontwikkeling. Integreert werk eenvoudig via meerdere platforms voor integratie tussen mechanisch en elektrisch ontwerp. Dit geeft vooruitgang voor de ontwerpontwikkeling voor elektrotechnici wanneer mechanische en besturingssystemen worden ontworpen vóór elektrische overwegingen. E3.Schematic biedt de volgende functies om de ontwerpfase te vergemakkelijken:

• Maakt en documenteert uw elektrische schema's efficiënt
• Voorkomt fouten met ingebouwde ontwerpregels
• Het vermogen van ingenieurs om te ontwerpen met een enorme bibliotheek met vooraf ontworpen, vooraf goedgekeurde en geteste componenten
• Ontwerpen met slepen en neerzetten
• Elektrische componenten eenvoudig aansluiten
• Doe uw bedradingsnummer automatisch
• Definieer uw eigen subcircuits vooraf
• Beheer terminals over meerdere bladen met intelligent softwareontwerp
• Genereer projectdocumentatie in eenvoudige enkele stappen

Zijn er manieren waarop uw installatie energiezuinig kan worden? Reageer op wat je zou willen verbeteren.

---