Ontwerp en toepassing van hoogspanningsherkoppelaren: Focus op 20kV-systemen in Indonesië en Vietnam

1. Inleiding

In de moderne elektriciteitsnetinfrastructuur spelen hoge-spanningsherkopers een cruciale rol bij het verbeteren van de betrouwbaarheid en efficiëntie van de stroomvoorziening. Dit is vooral belangrijk in regio's zoals Indonesië, met zijn uitgebreide en complexe energiedistributienetwerk over vele eilanden, en Vietnam, met zijn ontwikkelende kustgebonden energiesystemen. Het spanningniveau van 20kV, dat valt binnen het midden-hoge spanningsbereik, wordt wijdverspreid toegepast in stedelijke netwerken, industriële energievoorziening en bepaalde hoge-spanningsverbindingslijnen vanwege de voordelen op het gebied van energieoverdrachtsefficiëntie en kosteneffectiviteit.

2. Functie en Betekenis van Hoge-Spanningsherkopers

Een hoge-spanningsherkoper is een intelligente schakelapparatuur die wordt gebruikt in de automatisering van elektriciteitsdistributienetten. Het heeft de "zelfstandige" mogelijkheid om foutstromen te detecteren, deze binnen een bepaalde tijd te onderbreken en een gespecificeerd aantal herkoppelingen uit te voeren. Wanneer er een kortsluitingsfout optreedt in de lijn, werkt de herkoper om volgens een vooraf ingestelde volgorde en tijdsinterval open en te sluiten. Bij een blijvende fout, na het voltooien van de vooraf bepaalde werkvolgorde en als de herkoppeling mislukt, zal het in de openstaande staat vastlopen, waardoor het defecte gedeelte wordt geïsoleerd. Zodra de fout is verholpen, is meestal een handmatige reset nodig om het slot te ontkoppelen. Voor tijdelijke fouten zullen de volgende open- en sluitbewerkingen worden beëindigd zodra een herkoppeling succesvol is, en na een bepaalde vertraging keert het terug naar de oorspronkelijke ingestelde staat, klaar voor de volgende potentiële fout.

In Indonesië, met zijn grote-schalige elektriciteitsnet dat een breed gebied bestrijkt, zijn hoge-spanningsherkopers essentieel voor het snel herstellen van de stroomvoorziening na fouten, het verminderen van de stroomonderbrekingstijd en het verbeteren van de algemene betrouwbaarheid van de stroomvoorziening. Op vergelijkbare wijze helpen herkopers in de kustgebieden van Vietnam, waar milieufactoren zoals vochtigheid en zoutnevel uitdagingen kunnen vormen voor het elektriciteitsnet, bij het handhaven van een stabiele stroomvoorziening.

3. Ontwerp Overwegingen voor 20kV Hoge-Spanningsherkopers
3.1 Elektrische Prestatieontwerp
3.1.1 Nominale Spanning en Stroom

Voor 20kV herkopers is de nominale spanning ontworpen om 20kV te zijn om aan te sluiten bij het netwerkspanningsniveau. De nominale stroom moet worden bepaald op basis van de daadwerkelijke belastingsstroom in het gedeelte van het elektriciteitsnet waarin het is geïnstalleerd. In industriële gebieden van Indonesië of Vietnam met krachtige apparatuur kan een herkoper met een hogere nominale stroom vereist zijn om normaal te kunnen functioneren onder zwaarbelaste omstandigheden.

3.1.2 Foutonderbrekingscapaciteit

De herkoper moet voldoende foutonderbrekingscapaciteit hebben om grote kortsluitingsstromen te onderbreken. In een 20kV systeem kunnen kortsluitingsstromen enkele kiloampères bereiken. Het ontwerp moet rekening houden met de slechtste-case kortsluitingsscenario's in het lokale elektriciteitsnet, zoals driefase kortsluitingen in de buurt van de energiebron. Bijvoorbeeld, in een typisch 20kV industrieel distributienetwerk in Indonesië kan de kortsluitingsstroom rond de 20-30kA zijn, dus de herkoper moet veilig en betrouwbaar zo'n stroom kunnen onderbreken.

3.2 Mechanisch Ontwerp
3.2.1 Bedrijfsmechanisme

Het bedrijfsmechanisme van de herkoper moet zeer betrouwbaar zijn en in staat om frequent gebruik te doorstaan. Veervering- of permanente-magneet-bedrijfsmechanismen worden vaak gebruikt. In de ruwe omgevingsomstandigheden van de kustgebieden van Vietnam kan een goed afgesloten en corrosiebestendig permanent-magneetbedrijfsmechanisme de voorkeur hebben. Het kan stabiel functioneren zelfs in aanwezigheid van zoutnevel en hoge vochtigheid, waardoor het risico op mechanische storingen door corrosie wordt verminderd.

3.2.2 Contact Systeem

Het contact systeem van de herkoper is cruciaal voor de prestaties. Er worden hoogwaardige contactmaterialen met goede elektrische geleidbaarheid en anti-boog eigenschappen geselecteerd. Voor 20kV herkopers worden vaak materialen zoals koper-wolfram legers gebruikt. Het contactontwerp moet ervoor zorgen dat er goede contactdruk is om de contactweerstand te minimaliseren en oververhitting tijdens normaal gebruik te voorkomen. Bovendien moet het contactsysteem in staat zijn om de hoge-energie boogstralen te doorstaan die tijdens foutonderbrekingsbewerkingen worden gegenereerd, met een lange levensduur.

3.3 Isolatie Ontwerp
3.3.1 Isolatiematerialen

Bij 20kV herkopers worden passende isolatiematerialen geselecteerd op basis van de werkomgeving. In Indonesië's tropische klimaat met hoge vochtigheid worden materialen met uitstekende vochtbestendige isolatie-eigenschappen, zoals epoxyharde, wijdverspreid gebruikt. Epoxyharde-gebaseerde isolatie kan effectief elektrische doorbraak veroorzaakt door vochtabsorptie voorkomen. In de kustgebieden van Vietnam, met het extra aspect van zoutnevel, kunnen speciale anti-zoutnevel isolatiecoatings op de isolatiematerialen worden aangebracht om hun isolatieprestaties verder te versterken.

3.3.2 Isolatiestructuur

De isolatiestructuur van de herkoper is ontworpen om voldoende elektrische isolatiedistance te garanderen en de nominale spanning en tijdelijke overspanningen te doorstaan. Bijvoorbeeld, het ontwerp van de isolatie tussen de levende delen en de afgestrikte delen moet voldoen aan relevante internationale en nationale normen. In Indonesië moet het herkoperontwerp voldoen aan de eisen van de SNI 04-0225-norm, die de minimale isolatiedistances en doorstaandespanningsniveaus voor hoge-spannings elektrotechnische apparatuur specificeren.

4. Normen naleving: IEC 60068-2-52 en SNI 04-0225
4.1 IEC 60068-2-52

De IEC 60068-2-52-norm is relevant voor herkopers in termen van milieu-tests. In de context van de kustgebieden van Vietnam moeten herkopers voldoen aan de eisen van deze norm ten aanzien van weerstand tegen corrosie door zoutnevel. Deze norm stelt specifieke testmethoden en acceptatiecriteria vast voor apparatuur die blootgesteld is aan zoutnevelomgevingen. Bijvoorbeeld, herkopers moeten een bepaalde periode van zoutnevelspraytests ondergaan, en na de test moeten hun elektrische en mechanische prestaties nog steeds aan de gespecificeerde eisen voldoen. Voldoening aan deze norm zorgt ervoor dat de herkopers betrouwbaar kunnen functioneren in de ruwe kustomgeving van Vietnam.

4.2 SNI 04-0225

In Indonesië is de SNI 04-0225-norm van groot belang voor hoge-spannings elektrotechnische apparatuur, inclusief herkopers. Deze norm omvat aspecten zoals elektrische veiligheid, isolatie-eisen en mechanische prestaties. Herkopers die zijn ontworpen voor de Indonesische markt moeten voldoen aan de spanning-doorstaandetestvereisten die in deze norm zijn gespecificeerd. Bijvoorbeeld, de isolatie van de herkoper moet in staat zijn om de gespecificeerde AC- en DC-spanningstests zonder doorbraak te doorstaan, waardoor de veiligheid van personeel en apparatuur in het elektriciteitsnet wordt gewaarborgd.

5. Speciale Vereisten voor Herkopers in Indonesië en Vietnam

5.1 Indonesië
5.1.1 Eilandgebonden Elektriciteitsnet

Het elektriciteitsnet van Indonesië wordt gekenmerkt door zijn enorme uitgestrektheid over vele eilanden. Herkopers moeten worden ontworpen voor gemakkelijke installatie en onderhoud in afgelegen eilanden. Compacte herkopers met zelfstandige bedrijfs- en besturingssystemen worden de voorkeur gegeven. Deze herkopers kunnen gemakkelijk naar eilanden worden vervoerd en op palen of in kleine transformatorstations worden geïnstalleerd. Bovendien, vanwege de vaak beperkte stroomvoorzieningscapaciteit op sommige eilanden, moeten herkopers in staat zijn efficiënt te functioneren met relatief lage-auxiliare stroombronnen.

5.1.2 Tropisch Klimaat

Het tropische klimaat in Indonesië, met hoge temperaturen en vochtigheid gedurende het hele jaar, vormt uitdagingen voor de prestaties van herkopers. Het herkoperontwerp moet effectieve warmteafvoermaatregelen bevatten. Bijvoorbeeld, het gebruik van warmtegeleidende materialen in de behuizing en het ontwerpen van juiste ventilatiekanalen om oververhitting van interne componenten te voorkomen. Bovendien moet de selectie van materialen rekening houden met hun weerstand tegen corrosie door vochtigheid om een lange levensduur te waarborgen.

5.2 Vietnam (Kustgebieden)
5.2.1 Zoutnevel en Vochtigheid

In de kustgebieden van Vietnam zijn de hoge concentraties van zoutnevel in de lucht en hoge vochtigheidsniveaus belangrijke zorgen. Herkopers moeten zeer resistent zijn tegen corrosie door zoutnevel. Zoals eerder genoemd, helpt voldoening aan normen zoals IEC 60068-2-52 hierbij. Naast het gebruik van corrosiebestendige materialen, moet de herkoperbehuizing een hoog beschermingsniveau hebben, zoals een IP68-behuizing. Een IP68-gerateerde herkoper in de kustgebieden van Vietnam kan het binnendringen van zoutwater en stof voorkomen, waardoor betrouwbare operatie zelfs in de strengste kustomstandigheden wordt gewaarborgd.

5.2.2 Sterke Wind en Stormcondities

De kustgebieden van Vietnam zijn ook vatbaar voor sterke wind- en stormgebeurtenissen. Herkopers moeten worden ontworpen om sterke winden te doorstaan. Hun installatiestructuren moeten robuust zijn, en de behuizing moet in staat zijn om de impact van vliegend puin tijdens stormen te weerstaan. Bijvoorbeeld, de herkoper kan worden geïnstalleerd op een stevige paal met juiste staanders, en de behuizing moet gemaakt zijn van inslagbestendige materialen.

6. Conclusie

Het ontwerp van hoge-spanningsherkopers voor 20kV-systemen in Indonesië en Vietnam, vooral in de kustgebieden van Vietnam, vereist zorgvuldige overweging van verschillende factoren. Van elektrische en mechanische prestaties tot isolatieontwerp, en voldoening aan internationale en nationale normen zoals IEC 60068-2-52 en SNI 04-0225. Het voldoen aan de specifieke milieu- en elektriciteitsnetvereisten van deze regio's, zoals het eilandgebonden elektriciteitsnet en het tropische klimaat in Indonesië, en zoutnevel, vochtigheid en sterke windcondities in de kustgebieden van Vietnam, is essentieel voor het waarborgen van de betrouwbare operatie van het elektriciteitsnet. Goed ontworpen herkopers kunnen de betrouwbaarheid van de stroomvoorziening aanzienlijk verbeteren, de stroomonderbrekingstijd verminderen en de stabiele ontwikkeling van de energie-industrie in deze regio's ondersteunen. Terwijl de energiebehoeften in Indonesië en Vietnam blijven groeien, zal continue innovatie en verbetering in het ontwerp van herkopers cruciaal zijn om de toekomstige uitdagingen van de elektriciteitsnetoperatie te tackelen.