Dizajn i primjena visokonaponskih prekidača za ponovno zatvaranje: Fokus na 20kV sustave u Indoneziji i Vijetnamu

1. Uvod

U modernoj infrastrukturi električnih mreža, visokonaponski ponovni zapalivači igraju ključnu ulogu u poboljšanju pouzdanosti i učinkovitosti opskrbe strujom. To je posebno važno u regijama poput Indonezije, koja ima obiman i složen sustav distribucije struje koji se proteže na mnogo otoka, te Vijetnama, s njegovim razvijajućim obalnim sistemima opskrbe strujom. Napon od 20 kV, koji spada u srednje-visoku naponsku razinu, široko se koristi u urbanim mrežama, industrijskoj opskrbi strujom i nekim visokonaponskim prenosnim linijama zbog svojih prednosti u učinkovitosti prijenosa struje i ekonomičnosti.

2. Funkcija i značaj visokonaponskih ponovnih zapalivača

Visokonaponski ponovni zapalivač je pametni uređaj za prekid struje koji se koristi u automatizaciji distribucijske mreže. Ima sposobnost "samostalnog" otkrivanja struja greške, prekida tih struja unutar određenog vremena i izvršavanja određenog broja ponovnih zapalivanja. Kada dođe do prekida struje u liniji, zapalivač radi tako da otvori i zatvori prema unaprijed postavljenom redoslijedu i vremenskom intervalu. U slučaju trajne greške, nakon što dovrši unaprijed određeni redoslijed operacija i ako ponovno zapalivanje ne uspije, on će zaključati u stanju otvorene cijevi, izolirajući oštećeni dio. Nakon rješavanja greške, obično je potrebno ručno resetiranje da bi se otkljjučao. Za privremene greške, sljedeće operacije otvaranja i zatvaranja će se prekinuti čim bilo koje ponovno zapalivanje uspije, i nakon određenog odstupanja, vraćaće se u početno postavljeno stanje, pripremajući se za sljedeću potencijalnu grešku.

U Indoneziji, s velikom električnom mrežom koja pokriva široko područje, visokonaponski ponovni zapalivači su bitni za brzo obnavljanje opskrbe strujom nakon grešaka, smanjenje vremena isključivanja struje i poboljšanje opće pouzdanosti opskrbe strujom. Slično tome, u obalnim područjima Vijetnama, gdje faktori okoliša poput vlage i solanih magle mogu stvoriti izazove za električnu mrežu, zapalivači pomažu u održavanju stabilne opskrbe strujom.

3. Razmatranja u dizajnu 20kV visokonaponskih ponovnih zapalivača
3.1 Dizajn elektromagnetskih performansi
3.1.1 Nominirani napon i struja

Za 20kV zapalivače, nominirani napon je dizajniran na 20kV kako bi se prilagodio nivou napona mreže. Nominirana struja treba odrediti temeljem stvarne radne struje u dijelu električne mreže gdje je instaliran. U industrijskim područjima Indonezije ili Vijetnama s opremom visokog snaga, može biti potreban zapalivač s većom nominiranom strujom kako bi se osiguralo normalno funkcioniranje u uvjetima velike opterećenosti.

3.1.2 Kapacitet prekida greške

Ponovni zapalivač mora imati dovoljnu kapacitet prekida greške kako bi prekinuo struje velike magnitudne prekida. U 20kV sustavu, struje prekida mogu doseći nekoliko kiloampera. Dizajn treba uzeti u obzir najgori scenariji prekida u lokalnoj električnoj mreži, poput trofaznih prekida blizu izvora struje. Na primjer, u tipičnoj 20kV industrijskoj distribucijskoj mreži u Indoneziji, struja prekida može iznositi oko 20-30kA, pa bi zapalivač trebao biti dizajniran da bezbedno i pouzdano prekida takve struje.

3.2 Mekanički dizajn
3.2.1 Radni mehanizam

Radni mehanizam zapalivača treba biti vrlo pouzdan i sposoban podnijeti česte operacije. Često se koriste mehanički tipovi ili permanentno magnetni tipovi radnih mehanizama. U teškim okolišnim uvjetima obalnih područja Vijetnama, može se preferirati dobro zatvoreni i otporni na koroziju permanentno magnetni radni mehanizam. Može osigurati stabilno funkcioniranje čak i u prisutnosti solane magle i visoke vlage, smanjujući rizik od mehaničkih propala zbog korozije.

3.2.2 Kontaktni sustav

Kontaktni sustav zapalivača ključan je za njegove performanse. Odabire se materijali visokog kvaliteta s dobrim vodljivošću struje i protivoodsjecnim svojstvima. Za 20kV zapalivače često se koriste materijali poput bakar-volframnih legura. Dizajn kontakta treba osigurati dobar kontakt nišan kako bi se smanjila otpornost kontakta i sprečila pregrejavanje tijekom normalne upotrebe. Također, kontaktni sustav treba moći izdržati visokoenergetski lukove generirane tijekom operacija prekida greške, s dugim životnim vremenom.

3.3 Dizajn izolacije
3.3.1 Materijali za izolaciju

U 20kV zapalivačima, odgovarajući materijali za izolaciju odabiru se na temelju radnog okruženja. U tropičkom klimi Indonezije s visokom vlažnošću, materijali s odličnim svojstvima izolacije od vlažnosti, poput epoksidne smole, široko se koriste. Izolacija temeljena na epoksidnoj smoli može efektivno spriječiti električni propal uzrokovani apsorpcijom vlažnosti. U obalnim područjima Vijetnama, uzimajući u obzir dodatni faktor solane magle, posebne antisolne magline proštitivne pokrivače mogu se primijeniti na materijale za izolaciju kako bi se još više poboljšale njihove performanse izolacije.

3.3.2 Struktura izolacije

Struktura izolacije zapalivača dizajnirana je kako bi osigurala dovoljnu električnu udaljenost izolacije i izdržala nominirani napon i privremene prenapone. Na primjer, dizajn izolacije između podnaglih dijelova i zemljenih dijelova treba biti u skladu s relevantnim međunarodnim i nacionalnim standardima. U Indoneziji, dizajn zapalivača treba zadovoljavati zahtjeve standarda SNI 04-0225, koji specificira minimalne udaljenosti izolacije i nivoe otpornosti na napone za visokonaponsku električnu opremu.

4. Pridržavanje standarda: IEC 60068-2-52 i SNI 04-0225
4.1 IEC 60068-2-52

Standard IEC 60068-2-52 relevantan je za zapalivače u pogledu okruženjskog testiranja. U kontekstu obalnih područja Vijetnama, zapalivači trebaju zadovoljavati zahtjeve ovog standarda u pogledu otpornosti na koroziju od solane magle. Ovaj standard propisuje specifične metode testiranja i kriterije prihvaćanja za opremu izloženu solanoj magli. Na primjer, zapalivači moraju podići određeno vrijeme testiranja sprskanjem solane magle, i nakon testiranja, njihove električne i mehaničke performanse trebaju i dalje zadovoljavati specifikirane zahtjeve. Pridržavanje ovog standarda osigurava da zapalivači mogu pouzdano raditi u teškim obalnim uvjetima Vijetnama.

4.2 SNI 04-0225

U Indoneziji, standard SNI 04-0225 ima veliku važnost za visokonaponsku električnu opremu, uključujući zapalivače. Ovaj standard pokriva aspekte kao što su električna sigurnost, zahtjevi za izolaciju i mehanička performansa. Zapalivači dizajnirani za indonezijski tržište moraju pridržavati zahtjeve za testiranje otpornosti na napone propisane u ovom standardu. Na primjer, izolacija zapalivača treba moći izdržati specifikirane testove na AC i DC napone bez propala, osiguravajući sigurnost osoblja i opreme u električnoj mreži.

5. Posebni zahtjevi za zapalivače u Indoneziji i Vijetnamu

5.1 Indonezija
5.1.1 Mreža bazirana na otocima

Indonezijska električna mreža karakterizira se svojim obimanom rasponom na mnogo otoka. Zapalivači trebaju biti dizajnirani za lakštu instalaciju i održavanje u udaljenim otocima. Preferirani su kompaktni zapalivači s samostalnim sustavima operacija i kontrole. Ovi zapalivači lako se mogu transportirati na otoci i instalirati na stubove ili u male transformatorne stanice. Također, zbog često ograničenih kapaciteta opskrbe strujom na nekim otocima, zapalivači trebaju moći učinkovito raditi s relativno niskim pomognim izvorima struje.

5.1.2 Tropski klima

Tropski klima u Indoneziji, s visokim temperaturama i vlažnošću tijekom cijele godine, predstavlja izazove za performanse zapalivača. Dizajn zapalivača treba uključiti učinkove mjere hlađenja. Na primjer, koristite materijale s dobrim vodljivošću topline u kućištu i dizajnirajte odgovarajuće kanale ventilacije kako bi se spriječilo pregrejavanje internih komponenti. Također, odabir materijala treba uzeti u obzir njihovu otpornost na koroziju uzrokuju koroziju, kako bi se osiguralo dugotrajno životno vrijeme.

5.2 Vijetnam (obalna područja)
5.2.1 Solana magla i vlažnost

U obalnim područjima Vijetnama, visoka koncentracija solane magle u zraku i visoke razine vlažnosti su glavni problemi. Zapalivači moraju imati visoku otpornost na koroziju od solane magle. Kao što je ranije spomenuto, pridržavanje standarda poput IEC 60068-2-52 pomaže u tom pogledu. Osim korištenja materijala otpornih na koroziju, kućište zapalivača treba imati visoku razinu zaštite, poput kućišta s ocjenom IP68. Zapalivač s ocjenom IP68 u obalnim područjima Vijetnama može spriječiti uvoz solane vode i prašine, osiguravajući pouzdano funkcioniranje čak i u najtežim obalnim uvjetima.

5.2.2 Visoki vjetar i olujne uvjeti

Obalna područja Vijetnama također su podložna visokim vjetrovima i olujama. Zapalivači trebaju biti dizajnirani da izdržavaju jak vjetar. Njihove strukture instalacije moraju biti čvrste, a kućište treba moći izdržati utjecaj letnjih ostataka tijekom oluja. Na primjer, zapalivač se može instalirati na čvrst stub s odgovarajućim povučnicama, a kućište treba biti izrađeno od materijala otpornih na utjecaje.

6. Zaključak

Dizajn visokonaponskih zapalivača za 20kV sustave u Indoneziji i Vijetnamu, posebno u obalnim područjima Vijetnama, zahtijeva pažljivo razmatranje raznih faktora. Od električkih i mehaničkih performansi do dizajna izolacije, te pridržavanja međunarodnih i nacionalnih standarda poput IEC 60068-2-52 i SNI 04-0225. Zadovoljenje specifičnih okruženjskih i zahtjeva električne mreže ovih regija, poput mreže bazirane na otocima i tropskog klima u Indoneziji, te solane magle, vlažnosti i visokih vjetara u obalnim područjima Vijetnama, ključno je za osiguranje pouzdanog funkcioniranja električne mreže. Dobro dizajnirani zapalivači mogu značajno poboljšati pouzdanost opskrbe strujom, smanjiti vremena isključivanja struje i podržati stabilni razvoj industrije opskrbe strujom u tim regijama. Kako se potrebe za strujom u Indoneziji i Vijetnamu nastavljaju povećavati, kontinuirana inovacija i poboljšanja u dizajnu zapalivača bit će ključna za suočavanje s budućim izazovima u operacijama električne mreže.