Suunnittelu ja soveltaminen korkeanpaineisissa uudelleensulkeutuksissa: keskittyminen 20 kV -järjestelmiin Indonesiaan ja Vietnamiin

1. Johdanto

Nykyisessä sähköverkossa korkean jännitteen sulkuvalvojat ovat keskeisiä laitteita, jotka parantavat sähkön toimituksen luotettavuutta ja tehokkuutta. Tämä on erityisen tärkeää alueilla kuten Indonesiassa, jolla on laaja ja monimutkainen sähkönjakeluverkko, joka ulottuu useille saarille, sekä Vietnamin kehittyvissä rannikkoalueiden sähköverkoissa. 20 kV:n jännite, joka kuuluu keski- ja korkeajännitteen välille, on laajasti hyväksytty kaupunkiverkoissa, teollisuuden sähkön toimituksessa ja tietyillä korkeajännitteen siirtolinjoilla sen ansiosta, että se tarjoaa tehokasta sähkönsiirtoa ja kustannustehokkuutta.

2. Korkean jännitteen sulkuvalvojien toiminta ja merkitys

Korkean jännitteen sulkuvalvoja on älykäs kytkentälaitteisto, jota käytetään sähkönjakeluverkon automaatioon. Sillä on "itsenäinen" kyky havaita vika-virtauksia, katkaista ne määrätyssä ajassa ja suorittaa määrätyn määrän uudelleenkytkennöitä. Kun linjassa tapahtuu lyhyysvirhe, sulkuvalvoja toimii avaamalla ja uudelleenkytkeyttämällä mukaan määrättyyn järjestykseen ja aikaväliin. Jos virhe on pysyvä, ja uudelleenkytkennät epäonnistuvat, sulkuvalvoja lukitsee itsensä avoimeksi tilaksi, erottamalla viallinen osa. Virheen korjattua manuaalinen nollaus on yleensä tarpeen palauttaakseen lukituksen. Lyhytaikaisille virheille seuraavat avaamis- ja kytkentätoiminnot lopetetaan heti, kun uudelleenkytkennät onnistuvat, ja jossakin ajan kuluttua laite palaa alkuperäiseen asetteluunsa, valmiina seuraavaa mahdollista virhetilannetta varten.

Indonesiassa, jossa laaja sähköverkko peittää suuren alueen, korkean jännitteen sulkuvalvojat ovat välttämättömiä sähkön nopealle palauttamiselle virheiden jälkeen, sähkökatkosten ajan vähentämiselle ja sähkön toimituksen kokonaisten luotettavuuden parantamiselle. Samoin Vietnamin rannikkoalueilla, joissa ympäristötekijöitä, kuten kosteus ja suolahuurre, voi haastaa sähköverkon, sulkuvalvojat auttavat ylläpitämään vakauden sähkön toimituksessa.

3. Suunnitteluharkinnat 20 kV:n korkean jännitteen sulkuvalvojille
3.1 Sähköiset ominaisuudet
3.1.1 Nominale jännite ja virta

20 kV:n sulkuvalvojille nominale jännite on suunniteltu olemaan 20 kV sähköverkon jännitetason vastaamaan. Nominaali virta on määriteltävä perustuen oikeaan verkon osan latausvirtaan, johon se on asennettu. Teollisuusalueilla Indonesiassa tai Vietnamin alueilla, joissa on voimakkaita laitteita, voi olla tarve korkeampiin nominaleihin virta-asetuksiin varmistaakseen normaalin toiminnan raskaiden latausten aikana.

3.1.2 Vika-virta katkaisukyky

Sulkuvalvojan on oltava riittävän vika-virta katkaisukykyinen katkaistakseen suuria lyhyysvirtauksia. 20 kV:ssa lyhyysvirtaukset voivat saavuttaa useita kiloamperiä. Suunnittelussa on otettava huomioon paikallisen sähköverkon pahimmassa tapauksessa lyhyysvirtaukset, kuten kolmivaiheinen lyhyys virranlähteen lähellä. Esimerkiksi tyypillisessä 20 kV:n teollisuuden jakeluverkossa Indonesiassa lyhyysvirta voi olla noin 20-30 kA, joten sulkuvalvojan tulisi olla suunniteltu katkaiseva tällaisia virtauksia turvallisesti ja luotettavasti.

3.2 Mekaaninen suunnittelu
3.2.1 Toimintamekanismi

Sulkuvalvojan toimintamekanismi pitäisi olla erittäin luotettava ja pysty kestämään useita toimintoja. Yleisesti käytettyjä ovat kevyt- ja sähkömagneettityyppiset toimintamekanismit. Vietnamin rannikkoalueiden tiukoissa ympäristöolosuhteissa voidaan suosia hyvin tiiviisti suljetun ja korroositiorkestyvän sähkömagneettisen toimintamekanismin. Se varmistaa vakavan toiminnan jopa suolahuurren ja korkean kosteuden ollessa läsnä, vähentäen mekaanisten vikojen riskiä korrosiosta johtuen.

3.2.2 Yhteydenottojärjestelmä

Sulkuvalvojan yhteydenottojärjestelmä on keskeinen sen toiminnalle. Valitaan korkealaatuisia yhteydenottoaineita, joilla on hyvä sähköinen johtavuus ja arkinvastustusominaisuudet. 20 kV:n sulkuvalvoille käytetään usein kupari-valtamangani liittymiä. Yhteydenotton suunnittelussa on varmistettava hyvä yhteydenotto paine vähentääksesi yhteydenottomuuntuvuutta ja estääksesi yli lämmitystä normaalissa toiminnassa. Lisäksi yhteydenottojärjestelmän tulisi pystyä kestämään suuret energia-arvet, jotka syntyy vika-virta katkaisutoiminnoissa, ja sen elinkaari pitäisi olla pitkä.

3.3 Erityissuunnitelmat
3.3.1 Erityissuunnitelmat

20 kV:n sulkuvalvoissa sopivia erityissuunnitelmia valitaan toiminto-ympäristön perusteella. Indonesiassa trooppisessa ilmastossa, jossa on korkea kosteus, materiaaleja, kuten epoksiharjanne, käytetään laajasti. Epoksiharjanneperustaiset erityissuunnitelmat voivat tehokkaasti estää sähköisen murtojen aiheuttamisen kosteuden imeytymisen vuoksi. Vietnamin rannikkoalueilla, koska lisäksi suolahuurre, erityissuunnitelmiin voidaan soveltaa erityisiä suolahuurren vastustavia erityissuunnitelman peitteitä parantaakseen niiden erityissuunnitelman toimintaa.

3.3.2 Erityissuunnitelman rakenne

Sulkuvalvojan erityissuunnitelman rakenne on suunniteltu varmistaakseen riittävän sähköisen erityissuunnitelman etäisyyden ja kestämään nominale jännite ja väliaikaiset yli-jännitteet. Esimerkiksi erityissuunnitelman suunnittelu välillä eläviä osia ja maanjäristyksen osia pitäisi olla mukautettu kansainvaltisiin ja kansallisiin standardeihin. Indonesiassa sulkuvalvojan suunnittelu pitäisi täyttää SNI 04 - 0225 standardin vaatimukset, jotka määrittelevät minimierityissuunnitelman etäisyydet ja kestämään jännitteet korkean jännitteen sähkölaitteille.

4. Standardien noudattaminen: IEC 60068 - 2 - 52 ja SNI 04 - 0225
4.1 IEC 60068 - 2 - 52

IEC 60068 - 2 - 52 standardi on relevantti sulkuvalvoille ympäristötestien suhteen. Vietnamin rannikkoalueilla sulkuvalvojen on täytettävä tämän standardin vaatimukset suolahuurren vastustamisen suhteen. Tämä standardi määrittelee erityiset testimenetelmät ja hyväksymiskriteerit laitteille, jotka altistuvat suolahuurrelle. Esimerkiksi sulkuvalvojen on suoritettava tietty aika suolahuurren hohdeutusta, ja testin jälkeen niiden sähköiset ja mekaaniset ominaisuudet pitäisi edelleen täyttää määrätyt vaatimukset. Tämän standardin noudattaminen takaa, että sulkuvalvojen toiminta on luotettavaa Vietnamin rannikkoalueiden tiukissa olosuhteissa.

4.2 SNI 04 - 0225

Indonesiassa SNI 04 - 0225 standardi on erittäin tärkeä korkean jännitteen sähkölaitteille, mukaan lukien sulkuvalvoille. Tämä standardi kattaa näkökulmat, kuten sähköinen turvallisuus, erityissuunnitelman vaatimukset ja mekaaniset ominaisuudet. Sulkuvalvojen, jotka on suunniteltu Indonesian markkinoille, on täytettävä tämän standardin määrittelemät jännite-kestävyystestit. Esimerkiksi sulkuvalvojen erityissuunnitelman pitäisi pystyä kestämään määrätyt vaihtovirta- ja suoraan jännite-testit ilman murtoja, varmistaakseen henkilöstön ja laitteiden turvallisuuden sähköverkossa.

5. Erikoisvaatimukset sulkuvalvoille Indonesiassa ja Vietnamin rannikkoalueilla

5.1 Indonesia
5.1.1 Saariperustainen sähköverkko

Indonesian sähköverkko on karakterisoitu sen laajalla ulottuvuudella useilla saarilla. Sulkuvalvojen on oltava suunniteltu helpoksi asentamiseksi ja ylläpidolle syrjäisillä saarilla. Pienikokoisia sulkuvalvoja, joilla on itsenäiset toiminto- ja ohjausjärjestelmät, ovat suosittuja. Nämä sulkuvalvoja voidaan helposti kuljettaa saarille ja asentaa pylväille tai pienissä alijakoasemissa. Lisäksi, koska joissakin saarilla on usein rajallinen sähköntuotantokapasiteetti, sulkuvalvojen tulisi pystyä toimimaan tehokkaasti suhteellisen vähän tehoisilla apuvirtalähteillä.

5.1.2 Trooppinen ilmasto

Indonesian trooppinen ilmasto, jossa on korkeat lämpötilat ja kosteus koko vuoden ajan, asettaa haasteita sulkuvalvojen toiminnalle. Sulkuvalvojen suunnitteluun tulisi sisällyttää tehokkaat lämpövedenpoisto-toimet. Esimerkiksi käyttämällä lämpövedenjohtavia materiaaleja kotelossa ja suunnittelemaan asianmukaiset ilmanvaihtokanavat esteeksi komponenttien yli lämmityksen. Lisäksi materiaalien valinnassa on otettava huomioon niiden kosteusjohtaman korroosion vastustuskyky, varmistaakseen pitkän käyttöajan.

5.2 Vietnam (Rannikkoalueet)
5.2.1 Suolahuurre ja kosteus

Vietnamin rannikkoalueilla ilmassa olevan suolahuurren korkea pitoisuus ja korkea kosteus ovat merkittäviä huolenaiheita. Sulkuvalvojen on oltava erittäin vastustavana suolahuurren korroosiolle. Kuten aiemmin mainittiin, IEC 60068 - 2 - 52 standardin noudattaminen auttaa tässä suhteessa. Lisäksi korostumisen vastustavana materiaaleihin lisäksi sulkuvalvojen kotelon tulisi olla korkeatasoinen suoja, kuten IP68 luokitus. IP68 luokitettu sulkuvalvoja Vietnamin rannikkoalueilla voi estää suolaveden ja pölyn pääsyn, varmistaen luotettavan toiminnan jopa tiukoissa rannikko-oloissa.

5.2.2 Voimakkaat tuulet ja myrskyolosuhteet

Vietnamin rannikkoalueilla on myös alttiina voimakkaaseen tuuleen ja myrskyolosuhteisiin. Sulkuvalvojen on oltava suunniteltu kestämään voimakkaat tuulet. Niiden asennusstruktuurit tulisi olla vahvat, ja kotelon pitäisi pystyä vastaamaan lentävien esineiden vaikutuksia myrskyjen aikana. Esimerkiksi sulkuvalvoja voidaan asentaa vahvaan pylväälle asianmukaisin sidontaviivoilla, ja kotelon tulisi olla tehty vaikutusvastustavista materiaaleista.

6. Johtopäätös

20 kV:n jännitteen sulkuvalvojen suunnittelu Indonesiassa ja Vietnamin rannikkoalueilla vaatii huolellista harkintaa monista tekijöistä. Sähköisistä ja mekaanisista ominaisuuksista erityissuunnitelman suunnitteluun ja kansainvälisten ja kansallisten standardeien, kuten IEC 60068 - 2 - 52 ja SNI 04 - 0225, noudattamiseen. Näiden alueiden erityisten ympäristö- ja sähköverkkovaatimusten, kuten saariperustaisen sähköverkon ja trooppisen ilmaston Indonesiassa, sekä suolahuurren, kosteuden ja voimakkaan tuulen olosuhteiden Vietnamin rannikkoalueilla, täyttäminen on välttämätöntä sähköverkon luotettavan toiminnan varmistamiseksi. Hyvin suunnitellut sulkuvalvojat voivat huomattavasti parantaa sähkön toimituksen luotettavuutta, vähentää sähkökatkosten aikaa ja tukia sähköalan vakavaa kehitystä näillä alueilla. Kun sähköntarve Indonesiassa ja Vietnamin alueilla jatkaa kasvua, jatkuvan innovaation ja kehityksen sulkuvalvojen suunnittelussa on olennaista kohtaakseen tulevat haasteet sähköverkon toiminnassa.