Design och tillämpning av högspänningsåterställare: Fokuserar på 20kV-system i Indonesien och Vietnam

1. Introduktion

I det moderna elnätet spelar högspänningsåterställare en viktig roll för att öka tillförlitligheten och effektiviteten i elförsörjningen. Detta är särskilt viktigt i regioner som Indonesien, med sitt stora och komplexa fördelningsnät över många öar, samt Vietnam, med dess utvecklande kustnära elkraftsystem. Spänningnivån på 20kV, som ligger inom intervallet mellan medium- och högspänning, används ofta i stadsnät, industriell elförsörjning och vissa högspänningsledningar på grund av dess fördelar vad gäller effektivitet i elförsörjning och kostnadseffektivitet.

2. Funktion och betydelse av högspänningsåterställare

En högspänningsåterställare är en intelligensstyrd växelutrustning som används i automatisering av elfördelningsnät. Den har den "självständiga" förmågan att upptäcka felströmmar, avbryta dem inom en given tid och utföra ett angivet antal återställningar. När ett kortslut inträffar i ledningen fungerar återställaren för att öppna och stänga enligt en förinställd sekvens och tidsintervall. I fallet med ett permanent fel, efter fullbordande av den förbestämda sekvensen av operationer och om återställningen misslyckas, kommer den att låsa sig i öppen cirkel, vilket isolerar den defekta sektionen. När felet är löst krävs vanligtvis en manuell återställning för att frigöra låset. För tillfälliga fel kommer de efterföljande öppnings- och stängningsoperationerna att avbrytas så snart någon återställning lyckas, och efter en viss försening kommer den att återgå till den ursprungliga inställningsläget, förberedda för nästa potentiella fel.

I Indonesien, med sitt storskaliga elnät som täcker ett stort område, är högspänningsåterställare nödvändiga för att snabbt återställa elförsörjningen efter fel, reducera strömavbrottstid och förbättra den totala tillförlitligheten i elförsörjningen. På liknande sätt, i Vietnams kustnära områden, där miljöfaktorer som fuktighet och saltfog kan utmana elnätet, hjälper återställare till att bibehålla stabil elförsörjning.

3. Designöverväganden för 20kV högspänningsåterställare
3.1 Elektrisk prestandadesign
3.1.1 Nominalspänning och ström

För 20kV-återställare är nominalspänningen designad för att vara 20kV för att matcha nätets spänningsnivå. Den nominella strömmen behöver fastställas baserat på den faktiska belastningsströmmen i det delnät där den installeras. I industriområden i Indonesien eller Vietnam med högeffektsutrustning kan en återställare med högre nominell ström krävas för att säkerställa normal drift under tungbelastade förhållanden.

3.1.2 Felbrytningskapacitet

Återställaren måste ha tillräcklig felbrytningskapacitet för att avbryta stora kortslutsströmmar. I ett 20kV-system kan kortslutsströmmarna uppnå flera kiloamper. Designen bör ta hänsyn till de värsta tänkbara kortslutsscenario i det lokala elnätet, såsom trefasig kortslutning nära källan. Till exempel, i ett typiskt 20kV-industriellt distributionsnät i Indonesien kan kortslutsströmmen ligga runt 20-30kA, så återställaren bör designas för att säkert och pålitligt bryta sådana strömmar.

3.2 Mekanisk design
3.2.1 Drivmekanism

Drivmekanismen för återställaren bör vara mycket pålitlig och kunna klara frekventa operationer. Fjäderdrivna eller permanentmagnetdrivna mekanismer används ofta. I de hårda miljöförhållandena i Vietnams kustnära områden kan en välseglad och korrosionsresistent permanentmagnetdriven mekanism vara föredragen. Den kan säkerställa stabil drift även i närvaro av saltfog och hög fuktighet, vilket minskar risken för mekaniska fel på grund av korrosion.

3.2.2 Kontaktsystem

Kontaktsystemet för återställaren är avgörande för dess prestanda. Högkvalitativa kontaktmaterial med god elektrisk ledförmåga och motståndskraft mot bågar väljs. För 20kV-återställare används ofta material som koppar-volframlegeringar. Kontaktdesignen bör säkerställa god kontakttryck för att minimera kontaktmotstånd och förhindra överhettning under normal drift. Dessutom bör kontaktsystemet kunna klara de energirika bågarna som genereras under felbrytning, med lång livslängd.

3.3 Isoleringsdesign
3.3.1 Isoleringsmaterial

I 20kV-återställare väljs lämpliga isoleringsmaterial baserat på driftmiljö. I Indonesiens tropiska klimat med hög fuktighet används material med utmärkt fuktighetstämningsförmåga, som epoxidharz, vidare. Epoxidharzbaserad isolering kan effektivt förhindra elektrisk nedbrytning orsakad av fuktabsorption. I Vietnams kustnära områden, med beaktande av den ytterligare faktorn saltfog, kan specialiseringar av anti-saltfog-isoleringsbeläggningar appliceras på isoleringsmaterialen för att ytterligare förbättra deras isoleringsprestanda.

3.3.2 Isoleringsstruktur

Isoleringsstrukturen för återställaren är designad för att säkerställa tillräcklig elektrisk isoleringsavstånd och klara den nominella spänningen och överhöjdspänning. Till exempel ska designen av isoleringen mellan levande delar och jordade delar följa relevanta internationella och nationella standarder. I Indonesien bör återställardesignen uppfylla SNI 04-0225-standardens krav, som specificerar minimumisoleringavstånd och uttålningsvoltage för högspänningselutrustning.

4. Standardkompatibilitet: IEC 60068-2-52 och SNI 04-0225
4.1 IEC 60068-2-52

IEC 60068-2-52-standarden är relevant för återställare i termer av miljötester. I sammanhanget med Vietnams kustnära områden behöver återställare uppfylla standardens krav beträffande resistens mot saltfogkorrosion. Denna standard anger specifika testmetoder och acceptanskriterier för utrustning som exponeras för saltfogsmiljö. Till exempel krävs det att återställare undergår en viss period av saltfogsprayingstester, och efter testet bör deras elektriska och mekaniska prestanda fortfarande uppfylla de angivna kraven. Genom att följa denna standard säkerställs att återställarna kan operera pålitligt i de hårda kustområdena i Vietnam.

4.2 SNI 04-0225

I Indonesien är SNI 04-0225-standarden av stor betydelse för högspänningselutrustning, inklusive återställare. Denna standard täcker aspekter som elektrisk säkerhet, isoleringskrav och mekanisk prestanda. Återställare som är designade för den indonesiska marknaden måste uppfylla standardens krav på voltageuthållighetstest. Till exempel bör återställarens isolering kunna klara de angivna AC- och DC-voltage-testerna utan nedbrytning, vilket garanterar säkerheten för personal och utrustning i elnätet.

5. Speciella krav för återställare i Indonesien och Vietnam

5.1 Indonesien
5.1.1 Öbaserat elnät

Indonesiens elnät kännetecknas av sin stora utbredning över många öar. Återställare måste designas för enkel installation och underhåll i avlägsna öområden. Kompakta återställare med självinnehållande drift- och kontrollsystem är föredragna. Dessa återställare kan enkelt transporteras till öar och installeras på stänger eller i små ombud. Dessutom, på grund av den ofta begränsade elförsörjningskapaciteten på vissa öar, bör återställare kunna fungera effektivt med relativt lågströmsbaserade hjälpströmkällor.

5.1.2 Tropiskt klimat

Det tropiska klimatet i Indonesien, med höga temperaturer och fuktighet hela året, ger utmaningar för återställarnas prestanda. Återställardesignen bör inkludera effektiva värmeavledningsåtgärder. Till exempel, genom att använda värmeledande material i behållaren och designa lämpliga ventilationskanaler för att förhindra överhettning av inre komponenter. Dessutom bör val av material ta hänsyn till deras resistens mot fuktkorrosion för att säkerställa lång livslängd.

5.2 Vietnam (kustområden)
5.2.1 Saltfog och fuktighet

I Vietnams kustområden är den höga koncentrationen av saltfog i luften och höga fuktighetsnivåer stora bekymmer. Återställare behöver vara mycket resistenta mot saltfogkorrosion. Som nämnts tidigare hjälper standarder som IEC 60068-2-52 i detta avseende. Utöver användandet av korrosionsresistenta material bör återställarens behållare ha hög skyddsnivå, såsom en IP68-rangerad behållare. En IP68-rangerad återställare i Vietnams kustområden kan förhindra inträngande av saltvatten och damm, vilket garanterar pålitlig drift även i de hårda kustområdena.

5.2.2 Starka vindar och stormar

Kustområden i Vietnam är också utsatta för starka vindar och stormar. Återställare bör designas för att klara starka vindar. Deras installationsstrukturer behöver vara robusta, och behållaren bör kunna motstå påverkan av flygande skrot under stormar. Till exempel kan återställaren installeras på en stabil stång med lämpliga guy-wires, och behållaren bör vara gjord av slagsäkra material.

6. Slutsats

Designen av högspänningsåterställare för 20kV-system i Indonesien och Vietnam, särskilt i Vietnams kustområden, kräver noggrann övervägande av olika faktorer. Från elektrisk och mekanisk prestanda till isoleringsdesign, och kompatibilitet med internationella och nationella standarder som IEC 60068-2-52 och SNI 04-0225. Att uppfylla de specifika miljö- och elnätskraven i dessa regioner, såsom öbaserade elnät och tropiskt klimat i Indonesien, samt saltfog, fuktighet, starka vindar i Vietnams kustområden, är nödvändigt för att säkerställa pålitlig drift av elnätet. Väl designade återställare kan betydande förbättra elförsörjningstillförlitligheten, minska strömavbrottstiden och stödja den stabila utvecklingen av elindustrin i dessa regioner. Medan elförsörjningsbehoven i Indonesien och Vietnam fortsätter att växa, kommer kontinuerlig innovation och förbättring av återställardesign att vara avgörande för att möta framtida utmaningar i elnätsdrift.