Návrh a použití vysokovoltových přepínacích zařízení: Soustředění na systémy 20 kV v Indonésii a Vietnamu

1. Úvod

V moderní elektrické síti hrají vysokonapěťové recloser klíčovou roli při zvyšování spolehlivosti a efektivity dodávky energie. To je zejména důležité v oblastech jako Indonésie s rozsáhlým a komplexním distribučním sítí pokrývajícím mnoho ostrovů, a Vietnam s jeho rozvíjejícími se pobřežními elektřinářskými systémy. Napěťová úroveň 20 kV, která spadá do středně vysokého napětí, je široce používána v městských sítích, průmyslovém zásobování energií a na některých vysokonapěťových přenosových liniích díky svým výhodám v efektivitě přenosu energie a nákladové efektivitě.

2. Funkce a význam vysokonapěťových recloserů

Vysokonapěťový recloser je inteligentní přepínač používaný v automatizaci distribuční sítě. Má schopnost "samostatného" detekování chybového proudu, jeho přerušení v daném časovém rámci a provádění specifikovaného počtu znovupřipojení. Když dojde na lince k krátkozávodu, recloser funguje tak, že otevře a znovu zavře podle předem nastaveného pořadí a časového intervalu. V případě trvalé chyby, po dokončení předem stanoveného operačního pořadí a neúspěšném znovupřipojení, zůstane uzamčen v otevřeném stavu, izolující vadnou část. Po odstranění chyby je obvykle vyžadován ruční reset pro uvolnění zámku. U dočasných chyb budou následující operace otevření a zavření ukončeny, jakmile bude úspěšné znovupřipojení, a po určitém prodlevu se vrátí do původního nastaveného stavu, připravující se na další možnou chybu.

V Indonésii, s její rozsáhlou elektrickou sítí pokrývající velkou oblast, jsou vysokonapěťové recloser nezbytné pro rychlé obnovení dodávky energie po chybách, snížení doby výpadku a zlepšení celkové spolehlivosti dodávky energie. Podobně v pobřežních oblastech Vietnamu, kde faktory jako vlhkost a soľová mlha mohou představovat problémy pro elektrickou síť, pomáhají recloser udržovat stabilní dodávku energie.

3. Návrh pro 20kV vysokonapěťové reclosery
3.1 Elektrický výkonový návrh
3.1.1 Nominální napětí a proud

Pro 20kV reclosery je nominální napětí navrženo na 20kV, aby odpovídalo napěťové úrovni sítě. Nominální proud je třeba stanovit na základě skutečného zátěžového proudu v části elektrické sítě, kde je nainstalován. V průmyslových oblastech Indonésie nebo Vietnamu s vysokovýkonovým zařízením může být vyžadován recloser s vyšším nominálním proudem, aby bylo zajištěno normální fungování za vysoké zátěže.

3.1.2 Schopnost přerušení chyby

Recloser musí mít dostatečnou schopnost přerušení chyby, aby přerušil velké krátkozávodné proudy. V systému 20kV mohou krátkozávodné proudy dosahovat několika kiloampérů. Při návrhu by měly být zohledněny nejhorší případy krátkozávodů v místní elektrické síti, jako jsou třífázové krátkozávody blízko zdroje energie. Například v typické 20kV průmyslové distribuční síti v Indonésii může krátkozávodný proud být okolo 20-30kA, takže by měl být recloser navržen tak, aby bezpečně a spolehlivě přerušoval takové proudy.

3.2 Mechanický návrh
3.2.1 Provozní mechanismus

Provozní mechanismus recloseru by měl být velmi spolehlivý a schopen odolat častému použití. Běžně se používají pružinové nebo permanentní magnetické provozní mechanismy. V tvrdých klimatických podmínkách pobřežních oblastí Vietnamu může být preferován dobře uzavřený a odolný proti korozi permanentní magnetický provozní mechanismus. Ten může zajišťovat stabilní fungování i při přítomnosti soľovej mlhy a vysoké vlhkosti, snižujíc risk mechanických selhání způsobených korozi.

3.2.2 Kontaktní systém

Kontaktní systém recloseru je klíčový pro jeho výkon. Jsou vybírány materiály s vysokou elektrickou vodivostí a odolností proti oblouku. Pro 20kV reclosery se často používají materiály jako měď-tungstenové slitiny. Návrh kontaktu by měl zajistit dobré kontaktní tlak, aby minimalizoval kontaktní odpor a zabránil přehřívání během normálního fungování. Kromě toho by měl kontaktní systém být schopen odolat vysoké energetické oblouky generované během operací přerušení chyby, s dlouhou životností.

3.3 Izolační návrh
3.3.1 Izolační materiály

U 20kV recloserů jsou vybírány vhodné izolační materiály na základě pracovního prostředí. V tropickém klimatu Indonésie s vysokou vlhkostí se široce používají materiály s vynikajícími vlastnostmi odolnosti proti vlhkosti, jako je epoxidová smola. Epoxidová smola zajišťuje efektivní prevenci elektrostatického propadnutí způsobeného absorbencí vlhkosti. V pobřežních oblastech Vietnamu, s ohledem na doplňkový faktor soľovej mlhy, mohou být aplikovány speciální protisoľové izolační povlaky na izolační materiály, aby byla dále zvýšena jejich izolační výkonnost.

3.3.2 Izolační struktura

Izolační struktura recloseru je navržena tak, aby zajišťovala dostatečnou elektrickou izolační vzdálenost a odolala nominálnímu napětí a dočasným přetěžovacím napětím. Například návrh izolace mezi živými částmi a zazemlenými částmi by měl splňovat příslušné mezinárodní a národní standardy. V Indonésii by měl návrh recloseru splňovat požadavky standardu SNI 04-0225, který stanovuje minimální izolační vzdálenosti a odolnost proti napětí pro vysokonapěťové elektrické zařízení.

4. Dodržování standardů: IEC 60068-2-52 a SNI 04-0225
4.1 IEC 60068-2-52

Standard IEC 60068-2-52 je relevantní pro reclosery v oblasti environmentálních testů. V kontextu pobřežních oblastí Vietnamu musí reclosery splňovat požadavky tohoto standardu ohledně odolnosti proti korozi soľovou mlhou. Tento standard stanovuje specifické metody testování a kritéria přijetí pro zařízení expozovaná soľové mlze. Například reclosery musí projít určitou dobu testování soľovou mlhou, a po testu by měly stále splňovat stanovené požadavky na elektrický a mechanický výkon. Dodržování tohoto standardu zajišťuje, že reclosery mohou spolehlivě fungovat v tvrdém pobřežním prostředí Vietnamu.

4.2 SNI 04-0225

V Indonésii má standard SNI 04-0225 velký význam pro vysokonapěťové elektrické zařízení, včetně recloserů. Tento standard pokrývá aspekty jako elektrická bezpečnost, požadavky na izolaci a mechanický výkon. Reclosery navržené pro indonéský trh musí splňovat požadavky na test odolnosti proti napětí stanovené v tomto standardu. Například izolace recloseru by měla být schopna odolat stanoveným AC a DC napěťovým testům bez propadnutí, zajišťujíc bezpečnost osob a zařízení v elektrické síti.

5. Speciální požadavky na reclosery v Indonésii a Vietnamu

5.1 Indonésie
5.1.1 Ostrovní elektrická síť

Elektrická síť Indonésie je charakteristická svým rozsáhlým rozprostřením po mnoha ostrovech. Reclosery musí být navrženy pro snadnou instalaci a údržbu v odlehlých ostrovních oblastech. Preferovány jsou kompaktní reclosery s samoobslužnými operačními a kontrolními systémy. Tyto reclosery lze snadno převážet na ostrovy a instalovat na sloupy nebo v malých transformátorových stanicích. Kromě toho, vzhledem k často omezené kapacitě dodávky energie na některých ostrovech, by měly reclosery být schopny efektivně fungovat s relativně nízkými pomocnými zdroji energie.

5.1.2 Tropické klima

Tropické klima v Indonésii s vysokými teplotami a vlhkostí po celý rok představuje výzvy pro výkon recloserů. Návrh recloseru by měl zahrnovat efektivní opatření pro odvod tepelné energie. Například použití tepelně vodivých materiálů v obalu a návrh správných větracích kanálů, aby se zabránilo přehřívání vnitřních komponent. Kromě toho by měl být výběr materiálů zohledňovat jejich odolnost proti korozi způsobené vlhkostí, aby byla zajistěna dlouhá životnost.

5.2 Vietnam (pobřežní oblasti)
5.2.1 Soľová mlha a vlhkost

V pobřežních oblastech Vietnamu je vysoká koncentrace soľové mlhy ve vzduchu a vysoká vlhkost hlavní obavy. Reclosery musí být vysoko odolné proti korozi soľovou mlhou. Jak bylo zmíněno dříve, dodržování standardů jako IEC 60068-2-52 pomáhá v této oblasti. Kromě použití odolných materiálů by měl obal recloseru mít vysokou stupeň ochrany, jako je obal s hodnocením IP68. Recloser s hodnocením IP68 v pobřežních oblastech Vietnamu může zabránit proniknutí soľové vody a prachu, zajišťujíc spolehlivé fungování i v nejtěžších pobřežních podmínkách.

5.2.2 Vysoké větry a bouře

Pobřežní oblasti Vietnamu jsou také náchylné k vysokým větrům a bouřím. Reclosery by měly být navrženy tak, aby odolaly silným větrům. Jejich instalace musí být robustní a obal by měl být schopen odolat dopadu letících objektů během bouří. Například recloser může být instalován na pevném sloupě s vhodnými vodiči, a obal by měl být vyroben z odolných materiálů.

6. Závěr

Návrh vysokonapěťových recloserů pro 20kV systémy v Indonésii a Vietnamu, zejména v pobřežních oblastech Vietnamu, vyžaduje pečlivé zohlednění různých faktorů. Od elektrického a mechanického výkonu až po návrh izolace a dodržování mezinárodních a národních standardů, jako je IEC 60068-2-52 a SNI 04-0225. Splnění specifických požadavků na prostředí a elektrickou síť těchto regionů, jako je ostrovní elektrická síť a tropické klima v Indonésii, a soľová mlha, vlhkost a vysoké větry v pobřežních oblastech Vietnamu, je klíčové pro zajištění spolehlivého fungování elektrické sítě. Dobře navržené reclosery mohou významně zlepšit spolehlivost dodávky energie, snížit dobu výpadků a podpořit stabilní rozvoj energetického průmyslu v těchto oblastech. S rostoucím poptávkou po energii v Indonésii a Vietnamu bude kontinuální inovace a zlepšení návrhu recloserů klíčové pro čelění budoucím výzvám provozu elektrické sítě.