Raziskava o uporabi naprav za odpiranje in zapiranje obremenjenosti na 10kV v distribucijskih omrežjih

Kot operater na čelu delovanja in vzdrževanja distribucijskih omrežij, se vsakodnevno soočam s preklapljiči nalog – so "vstopniki" srednjeprogonskih distribucijskih sistemov, ki zagotavljajo stabilno oskrbo z energijo za uporabnike. S hitrim gospodarskim razvojem se povečuje povpraševanje po varnosti in zanesljivosti elektroenergetskega sistema. Srednjeprogonski distribucijski sistemi so ključni za stabilnost omrežja, in preklapljiči (kot ključna oprema na vrvi) igrajo odločilno vlogo. Njihove glavne funkcije vključujejo: ① Zapiranje naložnih tokov distribucijskih glavnih in odvodnih vodil med vzdrževanjem ali preusmerjanjem nalog; ② Ustvarjanje vidnih prekinitev za varnost osebila med popravljanjem vodil; ③ Pomembno sodelovanje pri zemljenju za vzdrževanje. Poleg funkcionalnosti morajo biti tudi enostavni za namestitev, zanesljivi v delovanju, z majhnimi stroški vzdrževanja in ekonomični.

Preklapljiči so preklapljalna oprema z preprostim napravo za ugasanje lok. Strukturno morajo izpolnjevati: vidne prekini v odprtih legah (brez potrebe za serijno povezanimi odločevalci); visoko trdnost pri preklopih brez pogostega vzdrževanja stikov/lokarnic; in sposobnost zapiranja kratkih tokov (izpolnjevanje dinamičnih/toplotnih stabilnostnih zahtev, tudi če ne odpirajo kratkih tokov).

1. Razvrščanje in primerjava preklapljičev
1.1 Razvrščanje glede na sredstva za ugasanje loka

Preklapljiči so razdeljeni na pet vrst glede na sredstva za ugasanje loka: mineralno olje, stlačen zrak, organsko materialno plinsko, SF₆ plin in vakuumski preklapljiči. Funkcionalno vključujejo splošne, posebne in specifične namene (npr. motorjski, kondenzatorske skupine s podpornim odločevalcem, pogosto uporabljane in nazaj-nazaj preklopnike).

1.2 Tehnološki razvoj in prednosti vakuumskih preklapljičev

S tehnološkim napredkom so tradicionalni preklapljiči (mineralno olje, stlačen zrak, plinsko proizvajalne) postopoma nadomeščeni z SF₆ in vakuumskimi preklapljiči - še posebej zadnji, ki so zdaj široko uporabljeni. Testi kažejo, da vakuumski preklapljiči prevzamejo tradicionalne vrste v mnogih vidikih:

• Hitro ugasanje loka: Vakuumski loki se ugasijo ob ničelni toki (zaradi difuzije kovinskih parov), z obnovitvijo izolacije hitreje kot v zraku ali SF₆. Idealni za preklop brez naložnih transformatorjev, kabelov in površnih vodil.

• Varen in čisten: Loci ne razpršijo, kar preprečuje onesnaženost/poškodbo komponent v škafelju.

• Dolg življenjski čas: Manjša razdalja loka, nižja lokna napetost in manjše sčrbanje stikov pomenijo več ciklov preklopa in minimalno vzdrževanje.

• Učinkovito delovanje: Nizka energija za zapiranje mehanizma, preprosta struktura in enostavna minimizacija.

• Stabilna stikna upornost: Brez oksidacije v vakumu, kar zagotavlja dolgoročno nizko stikno upornost.

2. Nova vrsta kombiniranega odločevalca in preklapljiča
2.1 Omejitve tradicionalnih konfiguracij

Tradicionalni preklapljiči imajo naprave za ugasanje loka v serijski vezavi s glavnim krugom. Njihova dinamična/toplotna stabilnost je omejena z dizajnom/materiali lokarnice, kar jih čini neprimernimi za velikokapacitne sisteme. Skupna uporaba s podpornimi odločevalci dodaja zapletenost: neprijetno vzdrževanje, počasna obnova, pogosta vzdrževanja in visoki začetni stroški.

2.2 Predstavitev kombiniranega odločevalca in preklapljiča Fla15/97

Zunanji kombinirani odločevalnik in preklapljič Fla15/97 rešuje te težave in je široko uporabljen v evropskih omrežjih.

2.2.1 Glavne funkcije

Integrira funkcije vakuumskih preklapljičev, odločevalcev in zemljenje – optimizirano, večfunkcijsko napravo, ki ravnoteži tehnično zmogljivost in ekonomsko učinkovitost.

2.2.2 Značilnosti izdelka

• Kompleksno in napredno: Vakuumna lokarna se ukvarja samo z preklopi kruga (brez naložnega ali kratkega toka v zaprti legi). Hitra obnova izolacije, minimalno sčrbanje stikov, dolg življenjski čas, nizka stikna upornost in brez poškodbe glavnih stikov. Kratek delovni hod, združljiv z majhnimi aktuatorji.

• Enostavno nameščanje in vzdrževanje: Medsebojni delovanje vakuumskih preklapljičev in odločevalcev omogoča enostaven odpiranje/zapiranje, preprečujevaje nepravilne operacije.

• Nizko vzdrževanje: Preprosta struktura s življenjskim časom vakuumne lokarne 5.000 operacij in drugih komponent 30.000 operacij. Vgrajeni aktuator uporablja patentirano tehnologijo nemškega Drees.

2.2.3 Tehnične prednosti

• Inovativni preklopni dizajn: Serijsko-paralelni preklop vakuumnih lokarnic (pomočni sistem za ugasanje loka) zagotavlja, da lok ne vpliva na glavne stike.

• Vgrajeni izolirani aktuator: Jasno ločitev med glavnimi in pomočnimi stiki, hitrejša obnova izolacije po odpiranju.

• Zanesljiva izolacija: Bakrene tesnice ohranjajo izolacijske razdalje.

• Kompaktno delovanje: Kratek delovni hod, združljiv z majhnimi aktuatorji.

• Dolg električni življenjski čas: Minimalno sčrbanje glavnih stikov.

3. Zaključek

S tem, ko se industrija električne energije širi, da bi zadostila hitremu gospodarskemu rastu, distribucijska omrežja potrebujejo enostavne, zanesljive, varne in ekonomične rešitve. Tradicionalne konfiguracije "preklopnik + odločevalnik" ali "padajoči varni preklopnik" le delno zadostijo temu. Zunanji odločevalni in preklapljič (kot Fla15/97) ponuja boljše ravnotežje funkcionalnosti in ekonomije.

Podatki kažejo, da se preklapljiči v Evropi in Ameriki uporabljajo 10-krat pogosteje kot preklopniki za odvodne vodilne grane. S kombinacijo z drugimi tehnologijami so tudi široko uporabljeni v mestnih distribucijskih omrežjih (npr. kolobarne enote, kabelske odvode in odvode za stranke).

Za operaterje, kot sem jaz, promocija takšne napredne opreme ni le posodobitev tehnologije – gre za zagotavljanje stabilnosti omrežja, zmanjševanje bremen vzdrževanja in dostavljanje zanesljive oskrbe z energijo uporabnikom. S tem, ko se distribucijska omrežja razvijajo, bodo ti pametni in učinkoviti preklapljiči postali še bolj nezamenljivi.