Kõrgepinge automaatkatkiste disain ja rakendus: fookuses 20kV süsteemid Indoneesias ja Viinamis

1. Sissejuhatus

Kaasaegses elektrivõrgu infrastruktuuris mängivad kõrgepinge automaatlukud olulist rolli elektritarnete usaldusväärsuse ja tõhususe suurendamisel. See on eriti oluline piirkondades nagu Indoneesia, mis on laia ja keerulise elektrivõrgu omendanud paljude saarte peal, ja Vietnam, kus arenevad ranniku elektrivõrgud. 20kV pingetaseme, mis kuulub keskmine-kõrgepinge vahemikku, laialdaselt kasutatakse linnapiirkondlikes võrkudes, tööstuse elektritarnetes ja mõnes kõrgepinge edasituvates liinides selle eelistuste tõttu elektritoo tõhususes ja majanduslikkus.

2. Kõrgepinge automaatlukude funktsioon ja tähtsus

Kõrgepinge automaatluku on intelligentsed katsetevarustused, mida kasutatakse elektrivõrgu automatiseerimiseks. Need suudavad "sisepäraselt" tuvastada veavigu, lõigata need kindla ajaga ja teha etteantud arv uuesti sulgimisi. Kui liinis tekib lühikutejuhe, toimib automaatluku avamiseks ja uuesti sulgemiseks etteantud järjekorra ja ajavahe järgi. Püsiva vea korral, pärast etteantud operatsioonijada lõpetamist ja kui uuesti sulgimine ebaõnnestub, lukustub see avatud seisundisse, isoleerides veaosa. Kui viga on lahendatud, on tavaliselt vaja manuaalset taaskäivitamist, et vabastada lukustus. Ajutiste vigade puhul lõpetatakse järgmised avamis- ja sulgemisoperatsioonid, kui ükskõik milline uuesti sulgimine õnnestub, ja pärast mõnda viivitust naaseb see algsele seadistusele, et valmistuda järgmise potentsiaalse viga vastu.

Indoneesiast, kus laiaulatuslik elektrivõrk hõlmab laia ala, on kõrgepinge automaatlukud olulised, et kiiresti taastada elektritarned vigade pärast, vähendada elektri väljalülituse aega ja parandada elektritarnete üldist usaldusväärsust. Samuti Vietnami rannikualadel, kus keskkonnateadlikud tegurid, nagu niiskus ja soolne sumu, võivad elektrivõrgule väljakutseid tekitada, aitavad automaatlukud säilitada stabiilset elektritarnet.

3. 20kV kõrgepinge automaatlukude disaini kaalutlused
3.1 Elektriline jõudlusdisain
3.1.1 Määratud pinge ja vool

20kV automaatlukute puhul on määratud pinge disainitud 20kV-le, et vastata võrgu pinge tasemele. Määratud vool tuleb määrata vastavalt tegelikule laadi voolule elektrivõrgu osas, kus see paigutatakse. Indoneesia või Vietnami tööstusaladel, kus on suurvõimsed seadmed, võib olla vaja kõrgemat määratud voolu automaatlukku, et tagada normaalne töö tugeva laadi tingimustes.

3.1.2 Vigade lõigamise võime

Autaatluku peab olema piisav vigade lõigamise võime, et lõigata suuremahulised lühikutejuhed. 20kV süsteemis võivad lühikutejuhed ulatuda mitme kiloampereeni. Disainis tuleb arvestada kohaliku elektrivõrgu halvimaid lühikutejuhte, näiteks kolmefase lühikutejuhti energiaallika lähedal. Näiteks Indoneesias asuvas tipikus 20kV tööstuse jaotusvõrgus võib lühikutejuhe ulatuda umbes 20-30kA, nii et automaatluku tuleb disainida, et turvaliselt ja usaldusväärselt lõigaks selliseid vigasid.

3.2 Mehaaniline disain
3.2.1 Töötamismeetod

Autaatluku töötamismeetod peaks olema väga usaldusväärne ja suutma kannatada sagedaste operatsioonide all. Tavaliselt kasutatakse vedru- või magneetmehaanilisi töötamismeetodeid. Vietnami rannikualadel, kus on raske keskkond, võidakse eelistada hästi varustatud ja korroosioonitundliku magneetmehaanilist töötamismeetodit. See tagab stabiilse töö isegi soolise sumu ja suure niiskuse olemasolu korral, vähendades korroosioonist tulenevate mehaaniliste vigade riski.

3.2.2 Kontaktisüsteem

Autaatluku kontaktisüsteem on oluline selle jõudluse jaoks. Valitakse kõrgekvaliteedilisi kontaktmaterjale, mis omavad head elektrijuhtivust ja plahvatuse vastupidavust. 20kV automaatlukute puhul kasutatakse tavaliselt kupari-volframiliigende. Kontaktide disain peaks tagama hea kontaktipressi, et vähendada kontaktiristikut ja vältida ülekuumumist tavaliste töötingimustes. Lisaks peaks kontaktisüsteem suutma kannatada kõrgetehingulisi plahvatusi vigade lõigamise käigus, pakkudes pikka tööelu.

3.3 Isolatsioonidisain
3.3.1 Isolatsioonimaterjalid

20kV automaatlukute puhul valitakse sobivad isolatsioonimaterjalid töökeskkonna järgi. Indoneesias, kus on troopiline kliima ja suur niiskus, kasutatakse laialdaselt materjale, mis omavad head niiskuse vastupidavust, näiteks epoksi resiini. Epoksi-resiinipõhine isolatsioon suudab tõhusalt vältida elektrilist murdumist niiskuse absorbeerimise tõttu. Vietnami rannikualadel, kus on lisaks sooline sumu, võidakse rakendada spetsiaalseid soolise sumu vastaseid isolatsioonikatteid, et veelgi parandada nende isolatsioonitingimusi.

3.3.2 Isolatsioonirakenne

Autaatluku isolatsioonirakenne on disainitud, et tagada piisav elektriline isolatsioonivahemaa ja kannatada määratud pingi ja ajutisi ülepingeid. Näiteks elavate osade ja maadeldud osade vahelise isolatsiooni disain peaks vastama vastavate rahvusvaheliste ja riiklike standarditele. Indoneesias peaks automaatluku disain vastama SNI 04-0225 standardi nõuetele, mis määravad minimaalsed isolatsioonivahemaa ja vastupidavuspinged kõrgepinge elektriseadmete jaoks.

4. Standardite vastavus: IEC 60068-2-52 ja SNI 04-0225
4.1 IEC 60068-2-52

IEC 60068-2-52 standard on oluline automaatlukute jaoks keskkonnatestimise osas. Vietnami rannikualadel tuleb automaatlukud vastata selle standardi nõuetele soolise sumu korroosioonivastuvõtmise osas. See standard määrab konkreetseid testmeetodeid ja vastuvõtmiskriteeriume seadmetele, mis on väljastatud soolise sumu keskkonda. Näiteks tuleb automaatlukud läbi viia kindla perioodi soolise sumu pritsimistestide, ja pärast testi peaksid nende elektrilised ja mehaanilised omadused endiselt vastama määratud nõuetele. Vastavus sellele standardile tagab, et automaatlukud suudavad töötada usaldusväärselt Vietnami rasketes rannikukeskkondades.

4.2 SNI 04-0225

Indoneesias on SNI 04-0225 standard oluline kõrgepinge elektriseadmete jaoks, sealhulgas automaatlukute jaoks. See standard käsitleb aspekte, nagu elektriline ohutus, isolatsiooninõuded ja mehaaniline jõudlus. Indoneesia turule mõeldud automaatlukud peavad vastama selle standardi määratud pingevastuvõtmise testide nõuetele. Näiteks peaks automaatluku isolatsioon suutma vastu panna määratud AC ja DC pingetest ilma murdumiseta, tagades inimeste ja seadmete ohutuse elektrivõrgus.

5. Erilised nõuded automaatlukutele Indoneesias ja Vietnami rannikualadel

5.1 Indoneesia
5.1.1 Saarapõhine elektrivõrk

Indoneesia elektrivõrk on oma laiulatuse poolest paljude saarte peal. Automaatlukud tuleb disainida nii, et neid oleks lihtne paigutada ja hooldada eemal asuvatel saartel. Eelistatakse kompaktseid automaatlukke, mis omavad sisemist juhtimissüsteemi. Need automaatlukud saab lihtsalt transporteerida saartele ja paigutada postidele või väikesesse substaatsiooni. Lisaks, kuna mõnedel saartel on sageli piiratud elektritarnesuutlikkus, peaksid automaatlukud suutma töötada tõhusalt suhteliselt madala võimsusega abiviimisallikatega.

5.1.2 Troopiline kliima

Indoneesias, kus on troopiline kliima, kõrge temperatuur ja niiskus kogu aasta jooksul, pakuvad väljakutseid automaatlukute jõudlusele. Automaatluku disain peaks sisaldama tõhusaid külmendusmeetodeid. Näiteks kasutatakse soojenõudvaid materjale korpuses ja disainitakse sobivad ventilatsioonikanalid, et vältida sisekomponentide ülekuumumist. Lisaks tuleb materjalide valikus arvestada nende vastupidavust niiskuse korroosioonile, et tagada pikk tööelu.

5.2 Vietnam (rannikualad)
5.2.1 Sooline sumu ja niiskus

Vietnami rannikualadel on õhu kõrge soolise sumu koncentratsioon ja kõrge niiskus taseme suured muretsegajad. Automaatlukud peavad olema suurelt vastupidavad soolise sumu korroosioonile. Nagu eespool mainitud, aitab selle osas vastavus standarditele nagu IEC 60068-2-52. Lisaks korroosioonivastaste materjalide kasutamisele peaks automaatluku korpuse kaitse tase olema kõrge, näiteks IP68-tasemeline. IP68-tasemeline automaatluku Vietnami rannikualadel suudab vältida soola-vee ja tolmude sissepääsu, tagades usaldusväärse töö isegi kõige raskestes rannikukeskkondades.

5.2.2 Kõrge tuule- ja orkaaningud

Vietnami rannikualadel on tavaline kõrge tuule- ja orkaaningute esinemine. Automaatlukud tuleb disainida nii, et need suudaksid vastu seista tugevale tuulele. Nende paigutamisstruktuurid peavad olema tugevad, ja korpused peaksid suutma vastu seista lendavate esemete mõju orkaaningute ajal. Näiteks võib automaatluku paigutada tugevale postile sobivatega sidemetega, ja korpuse peaks tegema vastupidavatest materjalidest.

6. Lõppkokkuvõte

20kV süsteemi automaatlukute disain Indoneesias ja Vietnami rannikualadel, eriti Vietnami rannikualadel, nõuab hoolikat kaalumist mitmesugustest teguritest. Alates elektrilisest ja mehaanilisest jõudlusest kuni isolatsioonidisainini ja vastavus rahvusvahelistele ja riiklikele standarditele, nagu IEC 60068-2-52 ja SNI 04-0225. Nende piirkondade spetsiifiliste keskkonna- ja elektrivõrgunõuetega, nagu saarapõhine elektrivõrk ja troopiline kliima Indoneesias, ning sooline sumu, niiskus ja kõrge tuul Vietnami rannikualadel, vastamine on oluline elektrivõrgu usaldusväärseks tööks. Hoolikalt disainitud automaatlukud võivad oluliselt parandada elektritarnete usaldusväärsust, vähendada elektri väljalülituse aega ja toetada elektritööstuse stabiilset arengut nendes piirkondades. Kuna Indoneesias ja Vietnami elektritarbe jätkab kasvamist, on automaatlukute disaini pidev innovatsioon ja parandamine oluline, et vastata tulevikus elektrivõrgu töö tulevastele väljakutsetele.