Disseny i aplicació de reconectadors d'alta tensió: Centrant-se en sistemes de 20kV a Indonèsia i Vietnam

1. Introducció

En la infraestructura moderna de xarxes elèctriques, els recombinadors d'alta tensió juguen un paper clau en millorar la fiabilitat i l'eficiència del subministrament d'energia. Això és especialment crític en regions com Indonèsia, amb una vasta i complexa xarxa de distribució d'energia que abasta nombroses illes, i Vietnam, amb els seus sistemes costaners de subministrament d'energia en desenvolupament. El nivell de tensió de 20kV, dins l'abast de mitja-alta tensió, s'adopta ampliament en xarxes urbanes, subministrament industrial i certes línies de transmissió d'alta tensió degut als seus avantatges en eficiència de transmissió d'energia i rentabilitat.

2. Funció i Importància dels Recombinadors d'Alta Tensió

Un recombinaidor d'alta tensió és un aparell de commutació intel·ligent utilitzat en l'automatització de la xarxa de distribució d'energia. Té la capacitat "autònoma" de detectar corrents de fallada, interrompre-les en un temps determinat i realitzar un nombre especificat de recombinacions. Quan es produeix una fallada de curtcircuït en la línia, el recombinaidor opera per obrir i tancar segons una seqüència i interval de temps preestablits. En cas de fallada permanent, després de completar la seqüència d'operacions predeterminada i si la recombinació falla, es bloquejarà en l'estat de circuit obert, aïllant la secció defectuosa. Un cop resolta la fallada, normalment cal un restabliment manual per alliberar el blocatge. Per a les fallades transitòries, les operacions d'obertura i tancament posteriors es detindran tan aviat com qualsevol recombinació hagi tingut èxit, i després d'un cert retard, tornarà a l'estat inicial, preparant-se per a la pròxima possible fallada.

A Indonèsia, amb la seva gran xarxa elèctrica que cobreix una àrea extensa, els recombinadors d'alta tensió són essencials per restaurar ràpidament el subministrament d'energia després de les fallades, reduint el temps de tall d'energia i millorant la fiabilitat general del subministrament. De manera similar, a les zones costaneres de Vietnam, on factors ambientals com la humitat i la boira salina poden suposar reptes per a la xarxa elèctrica, els recombinadors ajuden a mantenir un subministrament d'energia estable.

3. Consideracions de Disseny per a Recombinadors d'Alta Tensió de 20kV
3.1 Disseny de Prestacions Elèctriques
3.1.1 Tensió i Corrent Nominals

Per als recombinadors de 20kV, la tensió nominal s'ha dissenyat per ser de 20kV per adaptar-se al nivell de tensió de la xarxa. La corrent nominal ha de determinar-se basant-se en la corrent de càrrega real en la secció de la xarxa elèctrica on s'instal·la. En zones industrials d'Indonèsia o Vietnam amb equips de alta potència, pot ser necessari un recombinaidor de corrent nominal més elevada per assegurar el funcionament normal en condicions de càrrega pesada.

3.1.2 Capacitat de Interrupció de Fallades

El recombinaidor ha de tenir una capacitat suficient d'interrupció de fallades per interrompre grans magnituds de corrents de curtcircuït. En un sistema de 20kV, les corrents de curtcircuït poden arribar a diversos kA. El disseny hauria de considerar els peors escenaris de curtcircuït a la xarxa local, com els curtcircuïts trifàsics prop del punt de generació. Per exemple, en una xarxa de distribució industrial típica de 20kV a Indonèsia, la corrent de curtcircuït pot ser d'uns 20-30kA, per tant, el recombinaidor hauria de dissenyar-se per interrompre aquestes corrents de forma segura i fiable.

3.2 Disseny Mecànic
3.2.1 Mecanisme d'Operació

El mecanisme d'operació del recombinaidor ha de ser altament fiable i capaç de suportar operacions freqüents. Es fan servir habitualment mecanismes d'operació de tipus molla o de tipus imant permanent. En les condicions ambientals adverses de les zones costaneres de Vietnam, es pot preferir un mecanisme d'operació d'imant permanent ben estanquitzat i resistente a la corrosió. Això pot assegurar un funcionament estable fins i tot en presència de boira salina i humitat elevada, reduint el risc de falles mecàniques degudes a la corrosió.

3.2.2 Sistema de Contacte

El sistema de contacte del recombinaidor és crucial per al seu rendiment. S'escullen materials de contacte de alta qualitat amb bones propietats de conductivitat elèctrica i antiflamejament. Per als recombinadors de 20kV, sovint es fan servir materials com alloys de cuivre-tungstè. El disseny del contacte hauria d'assegurar una bona pressió de contacte per minimitzar la resistència de contacte i prevenir el sobrecalfament durant el funcionament normal. A més, el sistema de contacte hauria de poder suportar els arcs d'alta energia generats durant les operacions d'interrupció de fallades, amb una llarga vida útil.

3.3 Disseny d'Aïllament
3.3.1 Materials d'Aïllament

En els recombinadors de 20kV, es seleccionen materials d'aïllament adequats basant-se en l'entorn de treball. En el clima tropical d'Indonèsia amb alta humitat, es fan servir materials amb excel·lents propietats d'aïllament resistents a la humitat, com la resina epoxi. L'aïllament basat en resina epoxi pot prevenir eficàciamnet la ruptura elèctrica causada per l'absorció d'humitat. A les zones costaneres de Vietnam, considerant el factor addicional de la boira salina, es poden aplicar revestiments especials d'aïllament antisalobre als materials d'aïllament per augmentar-ne encara més el rendiment d'aïllament.

3.3.2 Estructura d'Aïllament

La estructura d'aïllament del recombinaidor s'ha dissenyat per assegurar una distància d'aïllament elèctric suficient i resistir la tensió nominal i les sobretensions transitories. Per exemple, el disseny de l'aïllament entre les parts vives i les parts a terra hauria de complir amb les normes internacionals i nacionals rellevants. A Indonèsia, el disseny del recombinaidor hauria de complir amb els requisits de la norma SNI 04-0225, que especifica les distàncies mínimes d'aïllament i els nivells de tensió de resistència per a equips elèctrics d'alta tensió.

4. Compliment de Normes: IEC 60068-2-52 i SNI 04-0225
4.1 IEC 60068-2-52

La norma IEC 60068-2-52 és rellevant per als recombinadors en termes de proves ambientals. En el context de les zones costaneres de Vietnam, els recombinadors han de complir els requisits d'aquesta norma en què fa a la resistència a la corrosió per boira salina. Aquesta norma estipula mètodes de prova específics i criteris d'acceptació per a equips exposats a entorns de boira salina. Per exemple, els recombinadors han de passar un període determinat de proves de pulverització de boira salina, i després de la prova, el seu rendiment elèctric i mecànic encara hauria de complir amb els requisits especificats. El compliment d'aquesta norma assegura que els recombinadors puguin funcionar de manera fiable en l'entorn costaner advers de Vietnam.

4.2 SNI 04-0225

A Indonèsia, la norma SNI 04-0225 té gran importància per a l'equipament elèctric d'alta tensió, inclosos els recombinadors. Aquesta norma abasta aspectes com la seguretat elèctrica, els requisits d'aïllament i el rendiment mecànic. Els recombinadors dissenyats per al mercat indonesi han de complir amb els requisits de proves de resistència a la tensió especificats en aquesta norma. Per exemple, l'aïllament del recombinaidor hauria de poder resistir les proves de tensió alterna i contínua especificades sense produir-se una ruptura, assegurant la seguretat del personal i de l'equipament en la xarxa elèctrica.

5. Requisits Especials per a Recombinadors a Indonèsia i Vietnam

5.1 Indonèsia
5.1.1 Xarxa Elèctrica Basada en Illes

La xarxa elèctrica d'Indonèsia es caracteritza per la seva extensa expansió a través de nombroses illes. Els recombinadors han de dissenyar-se per facilitar la instal·lació i el manteniment en zones insulars remotes. Es prefereixen recombinadors de mida compacta amb sistemes d'operació i control autònoms. Aquests recombinadors es poden transportar fàcilment a les illes i instal·lar sobre postes o en petites subestacions. A més, degut a la capacitat limitada de subministrament d'energia en algunes illes, els recombinadors haurien de poder funcionar de manera eficient amb fonts d'auxiliars de baixa potència.

5.1.2 Clima Tropical

El clima tropical d'Indonèsia, amb temperatures i humitats elevades a lo llarg de tot l'any, suposa reptes pel rendiment dels recombinadors. El disseny del recombinaidor hauria d'incorporar mesures efectives de dissipació de calor. Per exemple, utilitzar materials conductors de calor en la caixa i dissenyar canals de ventilació adequats per prevenir el sobrecalfament de les components interns. A més, la selecció de materials hauria de considerar la seva resistència a la corrosió provocada per la humitat per assegurar una llarga vida útil.

5.2 Vietnam (Zones Costaneres)
5.2.1 Boira Salina i Humitat

A les zones costaneres de Vietnam, la alta concentració de boira salina a l'aire i els nivells elevats d'humitat són preocupacions majors. Els recombinadors han de ser molt resistents a la corrosió per boira salina. Com s'ha mencionat anteriorment, el compliment de normes com l'IEC 60068-2-52 ajuda en aquest sentit. A més d'utilitzar materials resistents a la corrosió, la caixa del recombinaidor hauria de tenir un nivell d'estanqueïtat elevat, com una caixa amb classificació IP68. Un recombinaidor amb classificació IP68 a les zones costaneres de Vietnam pot prevenir la penetració d'aigua salada i pols, assegurant un funcionament fiable fins i tot en les condicions més adverses costaneres.

5.2.2 Condicions de Vent Fort i Tempestes

Les zones costaneres de Vietnam també són propenses a vents forts i tempestes. Els recombinadors haurien de dissenyar-se per resistir vents forts. Les estructures d'instal·lació haurien de ser robustes, i la caixa hauria de poder resistir l'impacte de detritus volants durant les tempestes. Per exemple, el recombinaidor es pot instal·lar en un poste sòlid amb cabrestants adequats, i la caixa hauria de fer-se de materials resistent a impactes.

6. Conclusió

El disseny de recombinadors d'alta tensió per a sistemes de 20kV a Indonèsia i Vietnam, especialment a les zones costaneres de Vietnam, requereix una consideració atenta de diversos factors. Des del rendiment elèctric i mecànic fins al disseny d'aïllament, i el compliment de normes internacionals i nacionals com l'IEC 60068-2-52 i SNI 04-0225. Complir amb els requisits ambientals i de la xarxa elèctrica específics d'aquestes regions, com la xarxa basada en illes i el clima tropical a Indonèsia, i la boira salina, humitat, i vents forts a les zones costaneres de Vietnam, és essencial per assegurar el funcionament fiable de la xarxa elèctrica. Recombinadors ben dissenyats poden millorar significativament la fiabilitat del subministrament d'energia, reduir el temps de tall d'energia, i suportar el desenvolupament estable de la indústria elèctrica en aquestes regions. A mesura que la demanda d'energia a Indonèsia i Vietnam continua creixent, la innovació i millora contínua en el disseny dels recombinadors serà crucial per afrontar els reptes futurs de l'operació de la xarxa elèctrica.