Kernværdi og innovative anvendelser af 12kV mellemspændingsafbrydere i intelligente understationer

Med hurtigt udvikling af smarte netværk og integration af fornyelsebar energi, bestemmer mellemspændings (MV) skærmeklamper, som det kerneforsyningsudstyr i understationer, direkte stabiliteten af strømsystemet gennem dets pålidelighed, intelligens og pladsbrug. Denne artikel dykker ned i de vigtigste teknologier, scenariebaserede løsninger og praktiske fordele ved MV skærmeklamper i understationer.

Kernekrav for understationsscenarier

1. Høje pålidelighedsanforderinger

Understationer spiller en kritisk rolle i strømforsyning og systembeskyttelse. Nøglepunkter relateret til MV skærmeklamper:

• Funktionsmåde for MV skærmeklamper: Skal sikre stabil langtidsydelse under høje belastninger og hyppige skift.
• Fejlhyppighedsberegning:

• Traditionelle MV skærmeklamper: ~1,2 fejl/enhed/år
• Intelligente MV skærmeklamper: ~0,3 fejl/enhed/år
  • Mekanisk holdbarhed: Øges fra 10.000 til over 20.000 operationer.
  • Krav til kortslutningsafbrydelse:
• 12kV systemer: Typisk 31,5kA–40kA
• Projekter med fornyelsebar energi: Kan kræve ≥63kA

2. Tilpasning til komplekse miljøer

Understationer i byområder, industriområder eller fjerne regioner stiller unikke udfordringer for MV skærmeklamper:

• Høj altitude: Elektriske klarancekorrektioner (f.eks., 12kV systemer på 5000m højde kræver, at klarancen øges fra 125mm til 161mm).
• Forurenet område: Krypavstand skal øges (f.eks., ≥25mm/kV for klasse III forurening).
• Kystområder: Skal bestå saltspåsprøg (f.eks., 1000-timers CASS-test).
• Høj temperatur & fugtighed: Intelligente afhugtningssystemer er afgørende.

3. Krav til intelligente opgraderinger

Digital transformation øger efterspørgslen efter intelligente funktioner i MV skærmeklamper:

• Støtter IEC 61850 kommunikationsprotokol til dataudveksling og fjernkontrol.
• Tilstandsovervågning (temperatur, strøm, mekanisk status), fejlprognose og fjern-diagnostik reducerer vedligeholdelsesomkostninger.

• Studier viser, at intelligente overvågnings-systemer kan:
  • Reducere frekvensen af manuelle inspektioner med 70%.
  • Udvide udstyrslivet med op til 3 gange.
  • Nedsætte årlige vedligeholdelsesomkostninger med 35%.

4. Sikkerhedsbeskyttelse & seismiske krav

Strenge sikkerhedskrav for MV skærmeklamper:

• "Fem-forsvar" låsesystem: Forebygger kritiske fejl (f.eks., flytning af bryder under belastning).
• Indre buel beskyttelse: Trykreliefkanaler begrænser toptryk til ≤48kPa.
• Seismisk design: Må holde mod højintensive jordskælv (f.eks., deformation ≤1,2mm ved 9-graders jordskælv).

5. Pladsbegrænsninger & layoutoptimering

     Modulære designs for effektiv pladsudnyttelse:

• Moderne MV skærmeklamper med fast isolerede stangen reducerer fodspor med 37,5% og nedsætter hovedkredsløbsmodstand med over 40%.        

Vigtige teknologiske løsninger

1. Metallukket MV skærmeklamper (repræsenteret af KYN28)

• Konstruktionelle fordele: Adskilte pansrede kompartimenter (bryder, busbar, kabel) forebygger fejludbredelse.
• Miljøtilpassethed: IP4X eller højere beskyttelsesklasse, egnet til forurenet og fugtige områder.
• Markedsandel: Dominerer markedet (>60%), den mest almindelige valgmulighed for understationer.

2. Intelligente kontrollsystemer for MV skærmeklamper

• Kernefunktioner:

• Integrerede mikroprocessorbaserede beskyttelsesrelæer, der er kompatible med IEC 61850.
• Real-time overvågning ved hjælp af AI-algoritmer for at forudsige komponentlivslang (f.eks., mekanisk holdbarhed for brydere op til 100.000 operationer).
  • Sagsresultat: Et State Grid projekt reducerede fejlhyppigheder med 30% og vedligeholdelsesomkostninger med 20%.

3. Sikkerhedsbeskyttelse i MV skærmeklamper

• "Fem-forsvar" låsesmekanisme: Gennemtvinger sikre driftssekvenser.
• Buel beskyttelse: Integrerede trykreliefkanaler og buel kvælningssystemer.   

Typiske anvendelsesscenarier & sagsempiler

1. Sag 1: Opgradering af byunderstation
   • Udfordring: Udvikling af gamle understationer med høj belastningsvækst.
   • Løsning:

• Installerede gasisolerede skærmeklamper (GIS) med 4000A nominelstrøm, hvilket spar 30% plads.
• Implementerede et skyplatform for fjernstyring.
  • Resultater: Strømforsyningens pålidelighed øgede med 15%; afbrydelsesvarigheden blev nedsat med 40%.

2. Sag 2: Netforbindelse for fornyelsebar energianlæg (vindpark)

• Udfordring: Hårdt miljø (højt saltnebel, temperatursvingninger) forårsager fejl.
• Løsning:

• Forbedrede metallukkede MV skærmeklamper med IP54 beskyttelse og indbyggede varmelementer.
• Kapacitive belastningskoblingsmoduler for stabil vindenergi.
  • Resultater: Forbedret netforbindelsesfrekvens med 15%; driftsomkostninger blev nedsat med 10%.

Fremtidige trender: Grønnere løsninger og digital twin

1. Miljøvenlige MV skærmeklamper
   • Faser ud SF₆, bruger tør luft eller nitrogen-isoleret hybridteknologi.
   • Nye isoleringsmaterialer forbedrer energieffektiviteten med 20%.

2. Digital twin-integration for MV skærmeklamper

• Bruger Building Information Modeling (BIM) til præ-installationstests.
• Real-time datamirroring optimiserer belastningsfordeling og forlænger levetid.