Основна стойност и иновативни приложения на средноволтовата апаратура 12кВ в умни подстанции

С бързото развитие на интелигентните мрежи и интеграцията на възобновяема енергия, среднонаапрежената (MV) комутационна апаратура, като основно оборудване за разпределение на електроенергия в подстанциите, директно определя стабилността на електроенергийната система чрез своята надеждност, интелигентност и ефективност на пространството. Тази статия се запълва в ключовите технологии, решения, специфични за сценарии, и практически предимства на среднонаапрежената комутационна апаратура в подстанциите.

Основни изисквания за сценарии в подстанции

1. Високи изисквания за надеждност

Подстанциите играят критична роля в разпределението на електроенергия и защитата на системата. Ключови точки, свързани с среднонаапрежената комутационна апаратура:

• Операции с MV комутационна апаратура: Трябва да осигурява стабилна дългосрочна работа при високи натоварвания и често превключване.
• Сравнение на честотата на откази:

• Традиционна среднонаапрежена комутационна апаратура: ~1.2 отказа/единица/година
• Интелигентна среднонаапрежена комутационна апаратура: ~0.3 отказа/единица/година
  • Механична издръжливост: Увеличава се от 10,000 до над 20,000 операции.
  • Изисквания за прекъсване на коротки замыкания:
• Системи 12kV: Обикновено 31.5kA–40kA
• Проекти за възобновяема енергия: Могат да изискват ≥63kA

2. Адаптивност към комплексни среди

Подстанциите в градове, индустриални зони или отдалечени региони налагат уникални предизвикателства за среднонаапрежената комутационна апаратура:

• Високи възвишения: Корекции на електрическите разстояния (например, системи 12kV на височина 5000m изискват увеличаване на разстоянието от 125mm до 161mm).
• Загрязнени области: Разстоянието за ползване трябва да се увеличи (например, ≥25mm/kV за клас III загрязнение).
• Побрегови области: Трябва да преминат тестове за солен мъгла (например, 1000-часов CASS тест).
• Висока температура и влажност: Интелигентни системи за демпфирание на влажността са необходими.

3. Изисквания за умножаване на интелигентността

Цифровата трансформация увеличава изискванията за интелигентни функции в среднонаапрежената комутационна апаратура:

• Поддържа протокол за комуникация IEC 61850 за споделяне на данни и дистанционно управление.
• Мониторинг на състоянието (температура, ток, механично състояние), прогнозиране на дефекти и дистанционна диагностика намаляват разходите за поддръжка.

• Изследвания показват, че интелигентни системи за мониторинг могат:
  • Да намалят честотата на ръчни проверки с 70%.
  • Да удължат живота на оборудването до 3 пъти.
  • Да намалят годишните разходи за поддръжка с 35%.

4. Изисквания за безопасност и сейсмична устойчивост

Строго стандарти за безопасност за среднонаапрежената комутационна апаратура:

• "Петопредпазен" механизъм за взаимна блокировка: Предотвратява критични грешки (например, преместване на автомат под натоварване).
• Вътрешна защита от дуга: Канали за облекчаване на налягането ограничават върховното налягане до ≤48kPa.
• Сейсмично проектиране: Трябва да издържи на силни земетресения (например, деформация ≤1.2mm при 9-градусово сейсмично напрежение).

5. Ограничения на пространството и оптимизация на разположението

     Модулни дизайни за ефективно използване на пространството:

• Съвременната среднонаапрежена комутационна апаратура с твърди изолатори намалява площта с 37.5% и намалява съпротивлението на главния контур с над 40%.        

Ключови технологични решения

1. Метално обкована среднонаапрежена комутационна апаратура (представена от KYN28)

• Структурни предимства: Разделени бронирани отделения (автомат, шина, кабел) предотвратяват разпространението на дефекти.
• Адаптивност към околната среда: Клас на защита IP4X или по-висок, подходящ за загрязнени и влажни области.
• Пазарна дял: Доминира на пазара (>60%),主流选择。

2. 中压开关柜智能控制系统

• 核心功能:

• 集成符合IEC 61850标准的微处理器保护继电器。
• 使用AI算法进行实时监控，预测组件寿命（例如断路器机械寿命可达100,000次操作）。
  • 案例效果: 国家电网项目将故障率降低了30%，维护成本降低了20%。

3. 中压开关柜的安全保护

• “五防”联锁机制: 确保安全操作顺序。
• 电弧闪络保护: 集成泄压通道和灭弧系统。   

典型应用场景及案例研究

1. 案例1：城市公用事业变电站升级
   • 挑战: 负荷增长导致老旧变电站扩容。
   • 解决方案:

• 部署额定电流为4000A的气体绝缘开关设备(GIS)，节省了30%的空间。
• 实施云平台进行远程管理。
  • 结果: 供电可靠性提高了15%；停电时间减少了40%。

2. 案例2：可再生能源发电厂并网（风力发电场）

• 挑战: 恶劣环境（高盐雾、温度波动）导致故障。
• 解决方案:

• 增强金属封闭式中压开关柜，防护等级达到IP54，并内置加热器。
• 稳定风电的容性负载切换模块。
  • 结果: 并网成功率提高了15%；运营成本降低了10%。

未来趋势：更环保的解决方案和数字孪生

1. 环保型中压开关柜
   • 逐步淘汰SF₆，使用干燥空气或氮气绝缘混合技术。
   • 新型绝缘材料提高能效20%。

2. 中压开关柜的数字孪生集成

• 使用建筑信息建模(BIM)进行预安装测试。
• 实时数据镜像优化负荷分配并延长使用寿命。