Magasfeszültségű újraindítók tervezése és alkalmazása: Fókusz Indonéziára és Vietnámra 20 kV rendszerek esetén

1. Bevezetés

A modern villamos hálózati infrastruktúrában a magasfeszültségi újraindítók kulcsszerepet játszanak a villamos energiaszolgáltatás megbízhatóságának és hatékonyságának növelésében. Ez különösen fontos olyan régiókban, mint Indonézia, ahol nagy és összetett elosztási hálózat teremt meg számos szigeten, valamint Vietnám, ahol fejlődő tengerparti villamos rendszerek vannak. A 20 kV feszültségszint, ami a közepes-magas feszültségű tartományba esik, széles körben használatos városi hálózatokban, ipari villamos ellátásban és bizonyos magasfeszültségi átviteli vonalakban, mivel hatékonyabb az energiaátvitel és költséghatékonyabb.

2. A magasfeszültségi újraindítók funkciója és jelentősége

A magasfeszültségi újraindító intelligens kapcsoló berendezés, amelyet a villamos hálózat automatizálásához használnak. Meg tudja érzékelni a hibajáratot, lezárja azt adott időn belül, és előre meghatározott számú újraindítást végzhet. Ha a vonalon rövidzárlat történik, az újraindító nyitja és zárja a vonalat előre beállított sorrendben és időközönként. Végleges hiba esetén, ha az újraindítás sikertelen, a berendezés nyitva záródik, hogy elkülönítse a hibás szakaszt. A hiba megoldása után általában kézi visszaállítás szükséges a záródás feloldásához. Rövid idejű hibák esetén a további nyitás- és zárásoperációk megszakadnak, ha bármely újraindítás sikeres, és egy bizonyos késleltetés után visszatér a kezdeti beállítási állapotba, felkészülve a következő potenciális hibára.

Indonéziában, ahol nagy léptékű villamos hálózat teremt meg széles területen, a magasfeszültségi újraindítók létfontosságúak a hibák utáni gyors villamos ellátás helyreállításához, a villamos kimaradás időjének csökkentéséhez és a villamos ellátás teljes megbízhatóságának javításához. Hasonlóképpen, Vietnám tengerparti régióiban, ahol a páratartalom és a sókémény környezeti tényezők kihívást jelenthetnek a villamos hálózat számára, az újraindítók segítenek fenntartani a stabilitást a villamos ellátásban.

3. Tervezési megfontolások a 20 kV magasfeszültségi újraindítóknál
3.1 Elektromos teljesítmény tervezése
3.1.1 Nominális feszültség és áram

A 20 kV újraindítóknál a nominális feszültség 20 kV-ra van tervezve, hogy illeszkedjen a hálózat feszültségének. A nominális áramot a tényleges terhelési áram alapján kell meghatároznunk a telepítési szakaszban. Indonézia vagy Vietnám ipari területein, ahol nagy teljesítményű berendezések vannak, magasabb nominális áramú újraindítók szükségesek lehetnek, hogy garantálják a normális működést nagy terhelés esetén.

3.1.2 Hibajárat-törési képesség

Az újraindítónak elegendő hibajárat-törési képességgel kell rendelkeznie, hogy nagy méretű rövidzárlatokat tudjon lezárni. Egy 20 kV rendszerben a rövidzárlatok áramai több kiloampernyi is lehetnek. A tervezésnek figyelembe kell vennie a helyi villamos hálózat legrosszabb esetbeli rövidzárlat-forgatókönyveit, például a forrás közelségében fellépő háromfázisú rövidzárlatokat. Például Indonézia tipikus 20 kV ipari elosztási hálózatában a rövidzárlat árama körülbelül 20-30 kA lehet, ezért az újraindítót biztonságosan és megbízhatóan kell tervezni, hogy ilyen áramokat lezárjon.

3.2 Mechanikai tervezés
3.2.1 Működési mechanizmus

Az újraindító működési mechanizmusa nagyon megbízhatónak kell lennie, és képesnek kell lennie a gyakori műveletek kiállására. Gyakran használtak rugó- vagy állandómágneses működési mechanizmusokat. Vietnám tengerparti régióinak kemény környezeti feltételeiben egy jól bezárkózó és rostingátló állandómágneses működési mechanizmus lehet előnyös. Ez biztosítja a stabil működést sós köd és nagy páratartalom mellett, csökkentve a rosting miatti mechanikai hibák kockázatát.

3.2.2 Kapcsolórendszer

Az újraindító kapcsolórendszere létfontosságú a teljesítményének szempontjából. Kiváló elektrikai vezetőképességű és ellenálló anyagokat választanak a kapcsolókhoz. A 20 kV újraindítók esetén gyakran használnak rézbirkóz-ötvözeteket. A kapcsoló tervezése biztosítania kell a megfelelő kapcsolási nyomást, hogy minimalizálja a kapcsolási ellenállást és elkerülje a normál működés során fellépő túlzott hőt. Továbbá a kapcsolórendszernek képesnek kell lennie a hibajárat-zárás során fellépő nagyenergetikus ívök kitérésére, hosszú élettel.

3.3 Izolációs tervezés
3.3.1 Izolációs anyagok

A 20 kV újraindítóknál a megfelelő izolációs anyagokat a működési környezet alapján választják. Indonézia trópusi klímájában, ahol nagy a páratartalom, használnak például izolációs anyagokat, mint az epoxidharazat, amely kiváló pártalanuló tulajdonságokkal rendelkezik. Az epoxidharazat-alapú izoláció hatékonyan megelőzi az elektromos összeomlást, amely a páratlanulásból ered. Vietnám tengerparti régióiban, a sókémény további tényező tekintetében, speciális antisókéményezésű izolációs bevonatokat alkalmazhatnak az izolációs anyagokon, hogy tovább javítsák az izolációs teljesítményt.

3.3.2 Izolációs szerkezet

Az újraindító izolációs szerkezete oly módon van tervezve, hogy elegendő elektromos izolációs távolságot biztosítson, és a nominális feszültség és a rövid idejű túlfeszültségek ellen álljanak. Például, a vezető és a földelő részek közötti izoláció tervezése megfelel a releváns nemzetközi és nemzeti szabványoknak. Indonéziában az újraindító tervezése meg kell feleljen az SNI 04-0225 szabványnak, amely a minimális izolációs távolságokat és a kitartó feszültségszinteket határozza meg a magasfeszültségi villamos berendezések számára.

4. Szabványok betartása: IEC 60068-2-52 és SNI 04-0225
4.1 IEC 60068-2-52

Az IEC 60068-2-52 szabvány releváns az újraindítók környezeti tesztelésére nézve. Vietnám tengerparti régióiban az újraindítóknak meg kell felelniük ennek a szabványnak a sókémény rosting elleni ellenállás szempontjából. Ez a szabvány specifikus tesztmódszereket és elfogadási kritériumokat határoz meg a sókémény környezetben expozált berendezések számára. Például, az újraindítóknak átesniük kell egy bizonyos időtartamú sókémény pöféltést, és a teszt után elektromos és mechanikai teljesítményüknek továbbra is meg kell felelnie a meghatározott követelményeknek. A szabvány betartása biztosítja, hogy az újraindítók megbízhatóan működjenek Vietnám kemény tengerparti környezetében.

4.2 SNI 04-0225

Indonéziában az SNI 04-0225 szabvány nagy jelentőséggel bír a magasfeszültségi villamos berendezések, beleértve az újraindítók, számára. Ez a szabvány elektromos biztonság, izolációs követelmények és mechanikai teljesítmény aspektusait foglalja magában. Az indonéz piacra tervezett újraindítóknak meg kell felelniük ennek a szabványnak a feszültség-ellenállás tesztelési követelményeinek. Például, az újraindító izolációja képesnek kell lennie a meghatározott AC és DC feszültség tesztelésének kitartására anélkül, hogy összeomlana, így biztosítva a személyzet és a berendezések biztonságát a villamos hálózatban.

5. Speciális követelmények az újraindítóknak Indonéziában és Vietnámban

5.1 Indonézia
5.1.1 Szigeteken alapuló villamos hálózat

Indonézia villamos hálózata jellemzően számos szigeten terjed. Az újraindítókat könnyű telepítésre és karbantartásra kell tervezni a távoli szigetek területén. Kompakt méretű, önálló működésű és irányítási rendszerekkel felszerelt újraindítók preferáltak. Ezek az újraindítók könnyen szállíthatók a szigetekre, és telepíthetők oszlopokon vagy kis alákapcsolókban. Továbbá, mivel néhány szigeten korlátozott a villamos ellátási kapacitás, az újraindítóknak alacsony teljesítményű segédenergiaforrásokkal is hatékonyan működniük kell.

5.1.2 Trópusi éghajlat

Indonézia trópusi éghajlatában, ahol egész évben magas a hőmérséklet és a páratartalom, kihívások merülnek fel az újraindítók teljesítményére. Az újraindító tervezésének hatékony hővezető intézkedéseket kell tartalmaznia. Például, a dobozban hővezető anyagok használata és a megfelelő szellőztetési csatornák tervezése, hogy megelőzzék a belső komponensek túlhőtétét. Továbbá, az anyagok kiválasztása figyelembe kell vesse a páratlanulás miatti rosting elleni ellenállásukat, hogy hosszú élettel rendelkezzenek.

5.2 Vietnám (tengerparti régiók)
5.2.1 Sós köd és páratartalom

Vietnám tengerparti régióiban a levegőben nagy a sókémény koncentrációja és a páratartalom. Az újraindítóknak nagyon ellenállóaknak kell lenniük a sókémény rosting ellen. Ahogy korábban említettük, az IEC 60068-2-52 szabvány betartása segít ebben. A rosting ellenálló anyagok használata mellett, az újraindító dobozának magas védelmi szintűnek kell lennie, például IP68-os minősítésűnek. Egy IP68-os minősítésű újraindító Vietnám tengerparti régióiban megelőzi a sóvíz és por bejutását, így megbízható működést biztosít a legnehézebb tengerparti körülmények között is.

5.2.2 Erős széllök és viharkörülmények

Vietnám tengerparti régióiban gyakran fordulnak elő erős széllök és viharkörülmények. Az újraindítóknak erős széllök ellen kell állniuk. A telepítési szerkezetüknek erősnek kell lennie, és a doboz képesnek kell lennie a viharok során repülő testek hatásának kitérésére. Például, az újraindítót erős oszlopra telepíthetik megfelelő feszítődróttal, és a dobozot határoterő-ellenálló anyagból készíthetik.

6. Összegzés

A 20 kV rendszerekhez szánt magasfeszültségi újraindítók tervezése Indonéziában és Vietnámban, különösen Vietnám tengerparti régióiban, számos tényező gondos megfontolását igényli. Az elektromos és mechanikai teljesítménytől az izolációs tervezésig, valamint az IEC 60068-2-52 és SNI 04-0225 jelentős nemzetközi és nemzeti szabványok betartásáig. A tervezésnek meg kell felelnie ezeknek a régiókban előforduló speciális környezeti és villamos hálózati követelményeknek, mint például Indonézia szigeteken alapuló villamos hálózata és trópusi éghajlata, valamint Vietnám tengerparti régióiban a sókémény, a páratartalom és a viharkörülmények. Jól tervezett újraindítók jelentősen javíthatják a villamos ellátás megbízhatóságát, csökkenthetik a villamos kimaradás időtartamát, és támogathatják a villamos ipar stabil fejlődését ezekben a régiókban. Mivel Indonéziában és Vietnámban a villamos energiaszükséglet folyamatosan növekszik, az újraindítók tervezésének folyamatos innovációja és fejlesztése alapvető fontosságú lesz a jövőbeni villamos hálózati működési kihívások kezeléséhez.