Проектування та застосування високовольтних повторювачів: зосередження на системах 20 кВ в Індонезії та В'єтнамі

1. Вступ

У сучасній інфраструктурі електромереж високовольтні реклоузери грають ключову роль у підвищенні надійності та ефективності постачання електроенергії. Це особливо важливо для регіонів, таких як Індонезія з її великою та складною мережею розподілу електроенергії, що охоплює багато островів, а також для В'єтнаму з його розвиваючимися прибережними системами електропостачання. Рівень напруги 20 кВ, що входить до середньовисоковольтного діапазону, широко використовується в міських мережах, промисловому електропостачанні та деяких високовольтних лініях передачі через свої переваги в ефективності передачі електроенергії та економічності.

2. Функція та значення високовольтних реклоузерів

Високовольтний реклоузер — це інтелектуальне комутаційне обладнання, використовуване в автоматизації розподільних електромереж. Він має "самостійну" здатність виявляти аварійні струми, переривати їх за заданий час та виконувати вказану кількість повторних закриттів. Коли на лінії виникає короткозамкнення, реклоузер діє, відкриваючи і закриваючи за попередньо встановленим порядком та інтервалом часу. У разі постійної аварії, після завершення попередньо визначеного послідовності операцій, якщо повторне закриття не вдається, він заблокується у стані відкритого контуру, відокремлюючи аварійний ділянку. Після вирішення аварії зазвичай потрібен ручний скидання блокування. Для тимчасових аварій, після успішного повторного закриття, будь-які наступні операції відкриття та закриття будуть припинені, і після певної затримки він повернеться до початкового встановленого стану, готуючись до наступної можливої аварії.

У Індонезії, з її великими електромережами, що охоплюють широкий простір, високовольтні реклоузери є необхідними для швидкого відновлення електропостачання після аварій, зменшення часу відключення електроенергії та підвищення загальної надійності постачання електроенергії. Аналогічно, у прибережних районах В'єтнаму, де фактори середовища, такі як вологість та солона мряка, можуть ставити під випробування електромережу, реклоузери допомагають підтримувати стабільне електропостачання.

3. Розгляд проєктних рішень для високовольтних реклоузерів 20 кВ
3.1 Проектування електричних характеристик
3.1.1 Номінальна напруга та струм

Для реклоузерів 20 кВ номінальна напруга проектується на рівні 20 кВ, щоб відповідати рівню напруги мережі. Номінальний струм повинен визначатися залежно від фактичного струму навантаження в секції електромережі, де встановлюється реклоузер. У промислових зонах Індонезії або В'єтнаму з високопотужним обладнанням може знадобитися реклоузер з більшим номінальним струмом, щоб забезпечити нормальне функціонування при високих навантаженнях.

3.1.2 Спроможність переривання аварійних струмів

Реклоузер повинен мати достатню спроможність переривання аварійних струмів, щоб переривати великі короткозамкнення. У системі 20 кВ короткозамкненні струми можуть досягати кількох кілоампер. Проектування повинно враховувати найгірші сценарії короткозамкнення в місцевій електромережі, такі як трифазні короткозамкнення поблизу джерела живлення. Наприклад, у типовій 20-кВ промисловій розподільній мережі в Індонезії короткозамкнення струм може становити близько 20-30 кА, тому реклоузер повинен бути спроектований для безпечного та надійного переривання таких струмів.

3.2 Механічне проектування
3.2.1 Механізм управління

Механізм управління реклоузером повинен бути надзвичайно надійним та здатним витримувати часті операції. Зазвичай використовуються пружинні або постійномагнітні механізми управління. У жорстких умовах середовища прибережних районів В'єтнаму може бути вибраний добре запечатаний та корозійно-стойкий постійномагнітний механізм управління. Він може забезпечити стабільне функціонування навіть при наявності соленої мряки та високої вологісті, зменшуючи ризик механічних відмов через корозію.

3.2.2 Контактна система

Контактна система реклоузера є ключовою для його продуктивності. Обираються високоякісні контактні матеріали з хорошими електропровідними та антидробовими властивостями. Для реклоузерів 20 кВ часто використовуються такі матеріали, як медно-вольфрамові сплави. Дизайн контакту повинен забезпечувати хорошу контактну тиск, щоб мінімізувати контактну опір і запобігти перегріву під час нормального функціонування. Окрім того, контактна система повинна здатна витримувати високоенергетичні дуги, що генеруються під час операцій переривання аварій, з довгим терміном служби.

3.3 Проектування ізоляції
3.3.1 Матеріали ізоляції

У реклоузерах 20 кВ вибираються відповідні матеріали ізоляції залежно від умов експлуатації. У тропічному кліматі Індонезії з високою вологістю широко використовуються матеріали з відмінними вологостійкими властивостями, такі як епоксидна смола. Ізоляція на основі епоксидної смоли може ефективно запобігати електричному пробою, спричиненому поглинанням вологи. У прибережних районах В'єтнаму, враховуючи додатковий фактор соленої мряки, можуть застосовуватися спеціальні антикорозійні покриття для матеріалів ізоляції, щоб ще більше підвищити їх ізоляційні характеристики.

3.3.2 Конструкція ізоляції

Конструкція ізоляції реклоузера проектується таким чином, щоб забезпечити достатню електричну ізоляційну відстань та витримати номінальну напругу та тимчасові перенапруги. Наприклад, проектування ізоляції між живими частинами та заземленими частинами повинно відповідати відповідним міжнародним та національним стандартам. У Індонезії проект реклоузера повинен відповідати вимогам стандарту SNI 04-0225, який визначає мінімальні ізоляційні відстані та рівні витримуваної напруги для високовольтного електрообладнання.

4. Відповідність стандартам: IEC 60068-2-52 та SNI 04-0225
4.1 IEC 60068-2-52

Стандарт IEC 60068-2-52 є актуальним для реклоузерів з точки зору екологічних випробувань. У контексті прибережних районів В'єтнаму реклоузери повинні відповідати вимогам цього стандарту щодо стійкості до корозії від соленої мряки. Цей стандарт встановлює конкретні методи випробувань та критерії прийнятності для обладнання, що знаходиться в умовах соленої мряки. Наприклад, реклоузери повинні пройти певний період випробувань зі спреюванням соленої мряки, і після випробування їх електричні та механічні характеристики повинні все ще відповідати встановленим вимогам. Відповідність цьому стандарту гарантує, що реклоузери можуть надійно працювати в жорстких прибережних умовах В'єтнаму.

4.2 SNI 04-0225

У Індонезії стандарт SNI 04-0225 має велике значення для високовольтного електрообладнання, включаючи реклоузери. Цей стандарт охоплює аспекти, такі як електрична безпека, вимоги до ізоляції та механічні характеристики. Реклоузери, спроектовані для індонезійського ринку, повинні відповідати вимогам випробувань на витримування напруги, визначеним у цьому стандарті. Наприклад, ізоляція реклоузера повинна витримувати вказані випробування на чергову та постійну напругу без пробою, забезпечуючи безпеку персоналу та обладнання в електромережі.

5. Особливі вимоги до реклоузерів в Індонезії та В'єтнамі

5.1 Індонезія
5.1.1 Електромережа на базі островів

Електромережа Індонезії характеризується своїм великим простягом на багатьох островах. Реклоузери повинні бути спроектовані для легкого монтажу та обслуговування в віддалених островних районах. Предпочуття віддається компактним реклоузерам з самостійними системами управління та контролю. Ці реклоузери можна легко транспортувати на острови та встановлювати на стовпах або в малих підстанціях. Крім того, з урахуванням часто обмеженої ємності електропостачання на деяких островах, реклоузери повинні бути здатні ефективно працювати з відносно низькопотужними додатковими джерелами живлення.

5.1.2 Тропічний клімат

Тропічний клімат Індонезії, з високими температурами та вологістю протягом року, ставить під випробування продуктивність реклоузерів. Дизайн реклоузера повинен враховувати ефективні заходи зі зниження тепла. Наприклад, використання теплопровідних матеріалів у корпусі та проектування правильних каналів вентиляції, щоб запобігти перегріву внутрішніх компонентів. Крім того, вибір матеріалів повинен враховувати їх стійкість до корозії, спричиненої вологістю, щоб забезпечити довгий термін служби.

5.2 В'єтнам (прибережні райони)
5.2.1 Солена мряка та вологість

У прибережних районах В'єтнаму висока концентрація соленої мряки в повітрі та високі рівні вологісті є головними проблемами. Реклоузери повинні бути високостійкими до корозії від соленої мряки. Як згадувалося раніше, відповідність стандартам, таким як IEC 60068-2-52, допомагає в цьому питанні. Окрім використання корозійно-стойких матеріалів, корпус реклоузера повинен мати високий рівень захисту, такий як корпус IP68. Реклоузер з захистом IP68 у прибережних районах В'єтнаму може запобігти проникненню соленої води та пилу, забезпечуючи надійне функціонування навіть у найжорсткіших прибережних умовах.

5.2.2 Високі вітри та шторми

Прибережні райони В'єтнаму також підвержені високим вітрам та штормам. Реклоузери повинні бути спроектовані, щоб витримувати сильні вітри. Їхні конструкції для монтажу повинні бути міцними, а корпус повинен бути здатний витримувати удар летючих об'єктів під час штормів. Наприклад, реклоузер може бути встановлений на міцному стовпі з правильними тросами, а корпус повинен бути виготовлений з ударостійких матеріалів.

6. Висновок

Проектування високовольтних реклоузерів для систем 20 кВ в Індонезії та В'єтнамі, особливо в прибережних районах В'єтнаму, вимагає ретельного розгляду різних факторів. Від електричних та механічних характеристик до проектування ізоляції, а також відповідності міжнародним та національним стандартам, таким як IEC 60068-2-52 та SNI 04-0225. Відповідність специфічним екологічним та електромережним вимогам цих регіонів, таких як електромережа на базі островів та тропічний клімат в Індонезії, а також солена мряка, вологість, високі вітри в прибережних районах В'єтнаму, є необхідною для забезпечення надійного функціонування електромережі. Добре спроектовані реклоузери можуть значно підвищити надійність постачання електроенергії, зменшити час відключення електроенергії та підтримати стабільний розвиток енергетичної галузі в цих регіонах. Зі зростанням потреб у електроенергії в Індонезії та В'єтнамі, неперервні інновації та вдосконалення дизайну реклоузерів будуть важливими для вирішення майбутніх викликів, пов'язаних з експлуатацією електромереж.