Dizajn i primena visokonaponskih prekidača za poništavanje: Fokus na 20kV sisteme u Indoneziji i Vijetnamu

1. Uvod

U modernoj infrastrukturi električnih mreža, visokonaponski ponovo-zatvarivači igraju ključnu ulogu u poboljšanju pouzdanosti i efikasnosti snabdijevanja strujom. To je posebno važno u regionima poput Indonezije, koja ima obiman i složen sistem raspodele struje koji se proteže preko mnogo ostrva, kao i u Vijetnamu, sa njegovim razvijajućim obalnim sistemima snabdijevanja strujom. Nivo napona od 20kV, koji spada u srednje-visoku naponsku kategoriju, široko se koristi u gradske mreže, industrijskom snabdijevanju strujom i nekim visokonaponskim linijama prijenosa zbog svojih prednosti u efikasnosti prijenosa struje i ekonomičnosti.

2. Funkcija i značaj visokonaponskih ponovo-zatvarivača

Visokonaponski ponovo-zatvarivač je inteligentni uređaj za upravljanje strujom koji se koristi u automatizaciji sistema raspodele struje. On ima sposobnost "samostalnog" otkrivanja struja greške, prekidanja ih u određeno vreme i izvršavanja određenog broja ponovnih zatvaranja. Kada dođe do kratkosporne greške na liniji, ponovo-zatvarivač radi tako što otvara i zatvara prema unaprijed postavljenom redosledu i vremenskom intervalu. U slučaju trajne greške, nakon što se završi predefinisani redosled operacija i ako ponovno zatvaranje ne uspije, on će se zaključati u stanju otvorene struje, izolujući deo sa greškom. Nakon rešavanja greške, obično je potrebno ručno resetovanje da bi se otključao. Za privremene greške, sljedeće operacije otvaranja i zatvaranja će biti prekinute čim bilo koje ponovno zatvaranje bude uspešno, i nakon određenog kašnjenja, vraćaće se u početno postavljeno stanje, spremajući se za sledeću potencijalnu grešku.

U Indoneziji, sa njenim velikim električnim mrežama koje pokrivaju široku teritoriju, visokonaponski ponovo-zatvarivači su neophodni za brzo obnavljanje snabdijevanja strujom nakon grešaka, smanjivanje vremena isključenja struje i poboljšanje opštene pouzdanosti snabdijevanja strujom. Slično tome, u obalnim područjima Vijetnama, gde faktori okoline kao što su vlaga i solana magla mogu predstavljati izazove za električne mreže, ponovo-zatvarivači pomažu u održavanju stabilnog snabdijevanja strujom.

3. Razmatranja u dizajnu 20kV visokonaponskih ponovo-zatvarivača
3.1 Električna performansa dizajna
3.1.1 Nominativni napon i struja

Za 20kV ponovo-zatvarivače, nominativni napon je projektovan da bude 20kV kako bi se podudarao sa nivoom napona mreže. Nominativna struja treba da se odredi na osnovu stvarne struje opterećenja u delu električne mreže gde je instaliran. U industrijskim područjima Indonezije ili Vijetnama sa opremom visoke snage, može biti potreban ponovo-zatvarivač s višom nominativnom strujom kako bi se osigurala normalna radnja pod uslovima velikog opterećenja.

3.1.2 Kapacitet prekida greške

Ponovo-zatvarivač mora imati dovoljan kapacitet prekida greške da prekine velike struje kratkog spoja. U 20kV sistemu, struje kratkog spoja mogu doseći nekoliko kiloampera. Dizajn treba da uzme u obzir najgori scenariji kratkog spoja u lokalnoj električnoj mreži, kao što su tri-fazni krati spoj blizu izvora struje. Na primer, u tipičnoj 20kV industrijskoj distribucijskoj mreži u Indoneziji, struja kratkog spoja može biti oko 20-30kA, pa bi ponovo-zatvarivač trebao biti projektovan da prekida takve struje sigurno i pouzdano.

3.2 Mekanički dizajn
3.2.1 Radni mehanizam

Radni mehanizam ponovo-zatvarivača treba da bude visoko pouzdan i sposoban da izdrži česte operacije. Često se koriste mehanizmi sa oprugom ili permanentnim magnetom. U teškim uslovima okoline obalnih područja Vijetnama, može se preferirati dobro zaprt i otporan na koroziju radni mehanizam sa permanentnim magnetom. On može osigurati stabilnu radnju čak i u prisustvu solane mage i visokih vlagi, smanjujući rizik od mehaničkih grešaka usled korozije.

3.2.2 Kontakt-sistem

Kontakt-sistem ponovo-zatvarivača je ključan za njegove performanse. Biraju se materijali kontakata visokog kvaliteta sa dobrim električnim provodnicima i svojstvima otpornosti na luku. Za 20kV ponovo-zatvarivače, često se koriste materijali poput legura bakra i volframa. Dizajn kontakta treba da osigura dobar pritisak kontakta kako bi se smanjila otpornost kontakta i sprečilo pregrejavanje tokom normalne radnje. Takođe, kontakt-sistem treba da može izdržati visokoenergetsku lukotvorbu generisanu tokom operacija prekida greške, sa dugim vremenom života.

3.3 Dizajn izolacije
3.3.1 Materijali za izolaciju

U 20kV ponovo-zatvarivačima, odgovarajući materijali za izolaciju biraju se na osnovu uslova rada. U tropičkom klimatu Indonezije sa visokim stepenom vlage, široko se koriste materijali sa odličnim vlagoodbojnim svojstvima izolacije, kao što je epoksidna smola. Izolacija bazirana na epoksidnoj smoli može efektivno sprečiti elektro-prometne greške uzrokowane apsorpcijom vlage. U obalnim područjima Vijetnama, uzimajući u obzir dodatni faktor solane mage, mogu se primeniti specijalni protisolni pokrivači na materijale za izolaciju kako bi se dodatno poboljšale njihove performanse izolacije.

3.3.2 Struktura izolacije

Struktura izolacije ponovo-zatvarivača je dizajnirana kako bi osigurala dovoljnu električnu izolacionu udaljenost i izdržala nominativni napon i privremene prekomjerne napone. Na primer, dizajn izolacije između živih dijelova i zemljenih dijelova treba da bude u skladu sa relevantnim međunarodnim i nacionalnim standardima. U Indoneziji, dizajn ponovo-zatvarivača treba da zadovoljava zahteve standarda SNI 04-0225, koji specificira minimalne izolacione udaljenosti i nivoe otpornosti na napone za visokonaponsku električnu opremu.

4. Usklađenost sa standardima: IEC 60068-2-52 i SNI 04-0225
4.1 IEC 60068-2-52

Standard IEC 60068-2-52 je relevantan za ponovo-zatvarivače u pogledu testiranja okruženja. U kontekstu obalnih područja Vijetnama, ponovo-zatvarivači moraju da zadovoljavaju zahteve ovog standarda u pogledu otpornosti na koroziju od solane mage. Ovaj standard propisuje specifične metode testiranja i kriterije prihvatljivosti za opremu izloženu solanoj magli. Na primer, ponovo-zatvarivači moraju proći određeni period testiranja sprskanjem solanom maglom, i posle testa, njihove električne i mehaničke performanse treba da još uvijek zadovoljavaju specifikovane zahteve. Usklađenost sa ovim standardom osigurava da ponovo-zatvarivači mogu pouzdano raditi u teškim obalnim uslovima u Vijetnamu.

4.2 SNI 04-0225

U Indoneziji, standard SNI 04-0225 je od velike važnosti za visokonaponsku električnu opremu, uključujući i ponovo-zatvarivače. Ovaj standard obuhvata aspekte kao što su električna bezbednost, zahtevi za izolaciju i mehanička performansa. Ponovo-zatvarivači dizajnirani za indonezijski tržište moraju da budu u skladu sa zahtevima za testiranje otpornosti na napon specifikovanim u ovom standardu. Na primer, izolacija ponovo-zatvarivača treba da može izdržati specifikovane AC i DC testove napona bez prometnice, osiguravajući bezbednost osoba i opreme u električnoj mreži.

5. Posebni zahtevi za ponovo-zatvarivače u Indoneziji i Vijetnamu

5.1 Indonezija
5.1.1 Električna mreža bazirana na ostrvima

Indonezijska električna mreža se karakteriše svojom obilnom raspršenostom preko mnogo ostrva. Ponovo-zatvarivači treba da budu dizajnirani za lakšu instalaciju i održavanje u udaljenim ostrvskim područjima. Preferiraju se kompaktni ponovo-zatvarivači sa samostojećim sistemima rada i kontrole. Ovi ponovo-zatvarivači mogu lako biti transportirani na ostrva i instalirani na stubove ili u male transformatorske stanice. Takođe, zbog često ograničene snage snabdijevanja strujom na nekim ostrvima, ponovo-zatvarivači treba da mogu efikasno raditi sa relativno slabim pomoćnim izvorima struje.

5.1.2 Tropski klima

Tropski klima u Indoneziji, sa visokim temperaturama i vlagom tijekom cijele godine, predstavlja izazove za performanse ponovo-zatvarivača. Dizajn ponovo-zatvarivača treba da uključi efektivne mere za disipaciju toplote. Na primjer, koristeći materijale sa dobrom provodnjom toplote u kućištu i dizajnirajući odgovarajuće kanale ventilacije kako bi se spriječilo pregrejavanje internih komponenti. Također, izbor materijala treba da uzme u obzir njihovu otpornost na koroziju uzrokuju glavicom kako bi se osigurala dugotrajna životnost.

5.2 Vijetnam (obalna područja)
5.2.1 Solana magla i vlažnost

U obalnim područjima Vijetnama, visoka koncentracija solane mage u zraku i visoki nivoi vlažnosti predstavljaju glavne zabrinutosti. Ponovo-zatvarivači treba da budu visoko otporni na koroziju od solane mage. Kao što je ranije spomenuto, usklađenost sa standardima poput IEC 60068-2-52 pomaže u ovom pogledu. Pored korišćenja materijala otpornih na koroziju, kućište ponovo-zatvarivača treba da ima visok stupanj zaštite, kao što je kućište IP68. Ponovo-zatvarivač sa IP68 ocjenom u obalnim područjima Vijetnama može sprečiti ulazak solane vode i prašine, osiguravajući pouzdano funkcionisanje čak i u najtežim obalnim uslovima.

5.2.2 Visoki vjetar i olujni uslovi

Obalna područja u Vijetnamu su takođe podložna visokim vjetrovima i olujama. Ponovo-zatvarivači treba da budu dizajnirani da izdržavaju jak vjetar. Njihove strukture za instalaciju treba da budu čvrste, a kućište treba da može izdržati uticaj letelica tijekom oluja. Na primjer, ponovo-zatvarivač može biti instaliran na čvrstem stubu sa odgovarajućim guvernerima, a kućište treba da bude izrađeno od materijala otpornih na udar.

6. Zaključak

Dizajn visokonaponskih ponovo-zatvarivača za 20kV sisteme u Indoneziji i Vijetnamu, posebno u obalnim područjima Vijetnama, zahtijeva pažljivo razmatranje različitih faktora. Od električnih i mehaničkih performansi do dizajna izolacije, i usklađenosti sa međunarodnim i nacionalnim standardima poput IEC 60068-2-52 i SNI 04-0225. Ispunjavanje specifičnih zahtjeva okruženja i električne mreže ovih regija, kao što su ostrvska električna mreža i tropski klima u Indoneziji, i solana magla, vlažnost i visoki vjetar u obalnim područjima Vijetnama, je neophodno za osiguranje pouzdanog funkcionisanja električne mreže. Dobro dizajnirani ponovo-zatvarivači mogu značajno poboljšati pouzdanost snabdijevanja strujom, smanjiti vreme isključenja struje i podržati stabilni razvoj električne industrije u ovim regijama. Kako se potrebe za strujom u Indoneziji i Vijetnamu nastavljaju povećavati, kontinuirana inovacija i poboljšanja u dizajnu ponovo-zatvarivača bit će ključni za suočavanje s budućim izazovima u operacijama električne mreže.