Проектирование электрических систем для высшего образования

Кампусы колледжей и университетов зависят от надежных, легко заменяемых и легко обслуживаемых сетей электрических систем для выполнения своих академических и исследовательских задач. Независимо от причины, перебои в подаче электроэнергии могут поставить под угрозу и даже свести на нет научные исследования, а также нарушить и причинить неудобства рутинным функциям учебных аудиторий в учреждении.

Чтобы спроектировать такие системы, специалист-электрик должен взвесить ряд разнообразных непосредственных и долгосрочных функциональных требований — в дополнение к нормам и стандартам безопасности — чтобы спроектировать надежную и долговечную электрическую систему для всего кампуса и его отдельных исключительно высокопроизводительных зданий. . Действительно, тщательное рассмотрение инфраструктуры, надежности, резервных систем, учета, возможности изменения и ремонтопригодности иллюстрирует, в какой степени сложные требования к проектированию высших учебных заведений превышают минимальные требования кодекса.

Инфраструктура и надежность

Инфраструктура электрической сети, питающая кампус высшего образования, должна обеспечивать надежное и безопасное электропитание отдельных ее компонентов. Для этого входящие электроэнергетические услуги должны быть распределены таким образом, чтобы обеспечить безопасное и оперативное восстановление электроснабжения во время отключения. При запросе коммунальных услуг владельцы объектов должны взвесить различные факторы при выборе наиболее подходящей системы электроснабжения для подачи в кампус. Решения различаются в зависимости от географии. Кампусы в центре крупных городов могут полагаться на доступную инженерную сеть для непосредственного обслуживания своих зданий, в то время как более удаленным кампусам, возможно, придется управлять своей электрической инфраструктурой и распределять собственные услуги внутри страны. В последнем случае задача заключается в выборе подходящих коммунальных услуг и определении способов их наиболее эффективного распределения.

Чтобы проанализировать надежность электроэнергетической службы, которая, по данным IEEE, вносит наибольший вклад как в частоту отказов, так и в вынужденные простои в год в точке использования 480 В, инженерам следует обратиться к стандарту IEEE 493-2007. : Рекомендуемая практика проектирования надежных промышленных и коммерческих энергосистем. В этом стандарте представлены ценные примеры, которые оказываются полезными при определении надежности источников с одним и двойным назначением, а также при сравнении различных методов распределения электроэнергии на территории кампуса. В приведенных примерах делается вывод, что повышенная надежность достигается при использовании источника двойной мощности, расположенного в первичной селективной конфигурации.

В стандарте IEEE 493-2007 сравнивается надежность простой радиальной системы (один источник), первичной селективной системы с ручным переключением (переключение за 9 минут) и первичной селективной системы с автоматическим селективным переключением (переключение за 5 секунд) (см. Таблицу 1). ). При использовании оборудования автоматического переключения на первичных выключателях количество отказов в год сокращается в 6 раз. В стандарте IEEE 493-2007, раздел 3.3.5.3, говорится: «Использование оборудования автоматического переключения, которое может обнаружить отказ одного Электроснабжение напряжением 13,8 кВ и переключение на второй источник питания менее чем за 5 секунд дадут улучшение частоты отказов в 6 к 1 в точке использования 480 В».

На основании этих данных университетским кампусам следует запросить два источника энергоснабжения и установить первичную селективную систему с автоматическим перекидным оборудованием для повышения надежности в точке использования здания 480 В (см. Рисунок 2).

Трансформатор во вторичных распределительных системах является очень надежным компонентом (с низкой интенсивностью отказов λ, равной 0,0062), но занимает второе место по времени простоя после коммунального предприятия (132 часа, что приводит к увеличению вынужденных простоев в год, λr). Это означает, что, хотя трансформатор достаточно надежен, необходимо предусмотреть средства на случай длительного простоя и его замену там, где требуется высокая общая готовность системы. Вторичная селективная система с использованием двухтактных подстанций обеспечивает дополнительную защиту от сбоев или технического обслуживания трансформатора (см. Рисунок 3).