발전소 발전 시스템을 위한 설계 엔지니어링

발전소 에너지 효율성은 시설 내에서 최소 소비율을 유지하는 데 필수적입니다. . 에너지 효율성은 낭비 없이 필요한 전력만 사용하도록 사내 제어 시스템을 최적으로 구성하는 효과적인 수단입니다. 이 기사에서는 시설을 개발할 때의 우려 사항과 에너지 효율성이 쉬운 작업이 아닌 방법에 대해 설명합니다.
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발전소의 에너지 효율성을 위한 설계에는 기술적 장애물부터 비기술적 장애물에 이르기까지 많은 문제가 있습니다. 전기 공학과 관련된 내용은 다음과 같습니다.

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발전소 설계에서 전기 공학은 종종 기계 및 제어 시스템 다음으로 참여하는 마지막 부서입니다.

이것은 전기 엔지니어가 적절한 통합 에너지 효율 설계에 참여할 수 있는 여지가 거의 없습니다. 이것은 종종 발전소의 에너지 효율에 해로운 영향을 미칩니다. 이는 내부에서 소비되는 모든 에너지가 전기 시스템을 통해 비효율적으로 사용된다는 것을 의미합니다.

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전원 시스템은 가장 먼저 지정되는 항목입니다.

이로 인해 전기 엔지니어가 내부 발전소 운영에 중요한 개념 연구에 할애할 수 있는 할당된 시간이 추가로 제한됩니다. 개념 연구는 일반적으로 분석을 기반으로 하는 더 큰 효율성 개선을 중심으로 개발된 기본 에너지 효율성 개선 설계 변경의 영향을 이해할 수 있는 가장 좋은 기회를 제공합니다. 에너지 효율성을 위한 전력 품질 연구에는 다음이 포함됩니다.

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부하 분석

전력 흐름 및 전압 강하 분석

모터 시동 분석

단락 분석

부하 분석

부하 분석은 에너지 효율성을 높이기 위한 가장 중요한 엔지니어링 단계 중 하나입니다. 전력 시스템이 직면하게 될 모든 부하에 대한 정보와 데이터를 수집하는 것은 설계를 향한 첫 번째 단계입니다. 이는 임계 부하, 듀티 사이클, 계절적 변화 및 시작 요구 사항을 이해해야 함을 의미합니다. 이러한 소스는 일반적으로 기계 및 제어 설계 팀에서 제공됩니다. 공급업체의 단편화로 인해 세부 로드 목록을 작성하는 것은 결코 쉬운 일이 아닙니다. 현재 디자인에 대한 실제 데이터가 없는 사람들을 위해 가이드로 유사한 과거 프로젝트를 참조할 수 있습니다.

부하 분석은 실제 부하 및 부하 계수를 기반으로 최대 작동 부하를 정량화하는 것으로 시작해야 합니다. 제조업체에서 제공한 값이 부풀려지면 공급이 너무 커질 수 있습니다. 부하 분석은 또한 시스템의 부하 수를 고려해야 합니다.

전력 흐름 및 전압 강하 분석

발전소 시스템 전압은 에너지 효율에 확실한 영향을 미칩니다. 가능한 경우 더 높은 버스 전압을 선택하면 저전압 버스에 비해 낮은 전류 레벨로 인한 저항 손실이 줄어듭니다. 저전압 드라이브 및 모터보다는 중간 전압을 선택하면 드라이브 전원 장비의 저항 손실이 줄어듭니다. 더 높은 전압 레벨로 평가된 모터와 변압기는 궁극적으로 더 높은 효율을 갖습니다. 따라서 버스 전압이 높을수록 설계자는 더 적은 수의 더 큰 변압기를 지정할 수 있으며 전체 시스템 에너지 효율성이 증가합니다.

창업 분석

소프트 스타터가 있는 모터는 시동 시 전체 부하 작동 전류보다 훨씬 더 많이 소비합니다. 시동 중 높은 토크 요구 사항은 전원 시스템의 부하를 증가시켜 구성 요소를 과대하게 만들어 지속적인 작동 효율성을 낮추는 추가 비용을 초래합니다. 모터 시동 요구 사항을 이해하면 매개변수를 과도하게 평가하지 않고 구성요소를 상호 연결하도록 설계하는 데 도움이 됩니다. 기본적으로 적절한 구성요소의 정확한 작동 조건을 설계하는 데 도움이 됩니다.

단락 분석

단락 분석의 주요 목적은 차단기가 단락 조건에서 과도하게 사용되지 않도록 하는 것입니다. 차단기는 정상 부하 전류를 전달할 수 있어야 하며 고장 전류를 차단할 수 있어야 합니다. 차단기가 차단된 정격보다 높은 전류를 차단한다고 가정하면 손상되는 결과가 따를 수 있습니다. 정격 전류 및 차단 정격이 합리적인 범위 내에 있는지 확인하면 시스템 구성 요소에 대한 예방적 손상 가능성이 높아집니다.

장비 크기 조정 및 버스 설계의 중요성

버스 전반에 걸쳐 부하를 올바르게 균형을 맞추면 전력 품질과 에너지 효율성이 향상됩니다. 발전소에는 여러 개의 전원이 있으며 올바른 균형을 얻으면 전원 시스템 구성 요소의 크기를 최적화하고 각 버스의 시작 요구 사항을 줄일 수 있습니다.

적절한 분석을 통해 최적의 차단기 및 케이블 크기를 얻을 수 있습니다. 구성 요소의 잘못된 크기는 에너지 효율성과 보호 기능 모두에 영향을 줄 수 있습니다. 크기가 작은 케이블의 손실이 더 크다는 것을 이해하는 것은 케이블 크기를 결정하는 데 중요합니다.

구리 버스바 크기 조정에 대한 일부 지침에는 에너지 손실을 줄이기 위해 단면적을 늘리고, 저항을 절반으로 줄이기 위해 도체 단면적을 두 배로 늘리고, 손실을 본질적으로 절반으로 줄이는 것이 포함됩니다. 처음 몇 번의 증분 크기가 허용 가능한 최소값 이상으로 증가하면 손실에 상당한 차이가 발생하지만 각 증분 크기가 증가할 때마다 수익이 감소합니다. 단일 버스의 여러 막대를 선택하는 것은 설계 엔지니어가 시스템 손실을 낮추기 위해 고려해야 하는 또 다른 문제입니다.

버스바는 수명이 긴 플랜트 구성 요소로, 수명 주기 계산에서 운영 에너지 비용이 더 중요합니다. 적절한 부스바를 선택하기 위해서는 전압 강하, 단락 전류 및 시스템이 정상 작동 중에 발생하는 표피 효과에 대한 이해가 필요합니다.

적절한 발전소 시스템 케이블 배치를 위한 설계

전력 시스템 구성 요소의 물리적 레이아웃과 케이블 길이 및 직경은 손실을 최소화하도록 선택해야 합니다. 전력 손실은 전기 시스템의 케이블에서 낭비됩니다. 손실에는 스위치기어 및 제어 및 보호 회로와 같은 기타 전류 전달 장치에 대한 손실도 포함됩니다. 손실을 줄이기 위한 설계 지침은 다음과 같습니다.

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변압기, 개폐 장치를 위한 중앙에 위치:

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케이블 길이 줄이기

손실 및 전압 강하 감소

버스와 탭을 가능한 한 짧게 유지하여:

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보조 장치 변압기와 발전기 사이의 거리 줄이기

작은 케이블의 케이블 직경을 1게이지 또는 최대 2게이지로 늘리면 다음과 같은 이점을 얻을 수 있습니다.

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낮은 저항 손실

더 적은 수의 다양한 케이블 크기로 인해 설치 중 낭비가 줄어들고 최소 주문 수량과 같은 더 나은 조건을 얻을 수 있습니다.

주요 장비는 이들 간의 연결이 결정되기 전에 배치됩니다. 초기 자재 비용을 줄이기 위해 허용 가능한 최소 직경 케이블의 설계 선택을 결정하고 훨씬 더 큰 평생 운영 비용을 희생합니다.

케이블 설계 결정

상호 연결 부하 사이의 케이블 단면적 결정은 작동 조건 및 케이블 길이와 관련하여 계산해야 합니다. 케이블 단면적에 영향을 미치는 요인은 다음과 같습니다.

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주변 온도 및 레이아웃 방법을 고려하여 정상적인 조건에서 허용된 적재

열 단락 강도

정상 조건 및 시작 단계에서 케이블을 따라 흐르는 허용 전압 강하

과부하 및 위험한 전압을 차단하기 위한 가장 작은 단락 전류 발생 시 보호 장치 응답

케이블 경로 계획

복잡한 시설 설치, 발전소 및 스위칭 스테이션의 케이블 라우팅에는 엔지니어와 계획자 부분에서 엄청난 양의 작업이 필요합니다. 특정 조합이 서로 부정적인 영향을 미치지 않도록 하면서 시작점과 최종 목적지 사이에 최단 경로를 제공하도록 케이블을 배열하는 작업이 포함됩니다.

CAD(Computer Aided Design)는 구성 요소 및 케이블 레이아웃의 적절한 구현을 개발하고 엔지니어링하기 위한 수단으로 널리 사용되었습니다. 발전소 시설은 완전히 기능하고 에너지 효율적인 흐름을 개발할 때 세심한 주의가 필요합니다.

E3.3D 라우팅 브리지

E3.3D Routing Bridge를 사용하면 기계 CAD 소프트웨어와 완전히 통합되어 경로를 쉽게 라우팅할 수 있습니다. 상호 연결 구성 요소 간의 케이블 선택을 위한 전선 길이, 직경 및 표준을 결정하는 것이 그 어느 때보다 쉬워졌습니다.

최고의 쇼 디자인을 위한 노력을 돕기 위해 Zuken은 E3.series와 모든 주요 MCAD(기계적 CAD) 공급업체 간의 링크를 개발하여 완전히 통합된 디자인 모델을 생성할 수 있도록 했습니다. E3.3D Routing Bridge를 사용하여 E3.series의 회로도 및 연결 정보를 모든 주요 MCAD 시스템에 연결할 수 있습니다. 다음을 포함한 기능:

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MCAD로 구성요소 정보 전송(커넥터, 핀, 스플라이스)

MCAD로 데이터 전송

MCAD에서 충돌 또는 충돌 감지 확인

와이어 굽힘 반경 확인

MCAD에서 와이어 및 세그먼트 길이 자동 계산

E3.Formboard에서 제조 문서 자동 생성

E3.도식

개략도, 터미널 계획 및 PLC를 포함한 전기 제어 시스템을 설계하고 문서화합니다. 설계 시 오류를 방지하여 최고의 에너지 효율적인 설계를 위한 시스템을 개발할 수 있습니다. 간편한 드래그 앤 드롭 인터페이스를 통해 개발을 위한 연결 및 구성 요소를 설계하는 시간을 절약할 수 있으므로 제품 개발에 소요되는 시간을 줄이고 플랜트 효율성에 더 많은 시간을 할애할 수 있습니다. 기계 및 전기 설계 간의 통합을 위해 여러 플랫폼을 통해 작업을 쉽게 통합합니다. 이것은 기계 및 제어 시스템이 전기적 고려 사항보다 먼저 설계될 때 전기 엔지니어를 위한 설계 개발을 위한 진보를 제공합니다. E3.Schematic은 설계 단계를 용이하게 하기 위해 다음과 같은 기능을 제공합니다.

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전기 회로도를 효율적으로 만들고 문서화합니다.

내장된 설계 규칙으로 오류 방지

사전 설계, 사전 승인 및 테스트를 거친 구성 요소의 방대한 라이브러리를 사용하여 설계할 수 있는 엔지니어의 능력

드래그 앤 드롭으로 디자인

손쉬운 전기 부품 연결

배선 번호 자동 지정

자신의 하위 회로 사전 정의

지능형 소프트웨어 설계로 여러 시트의 터미널 관리

간단한 단일 단계로 프로젝트 문서 생성

귀하의 시설이 에너지 효율을 높일 수 있는 방법이 있습니까? 개선하고 싶은 점을 댓글로 남겨주세요.

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