Κύρια Αξία και Καινοτόμες Εφαρμογές του Μεσημβρινής Τάιμαντα 12kV σε Νοηματικά Υποσταθμούς

Με τη γρήγορη ανάπτυξη των Έξυπνων Δικτύων και την ολοένα μεγαλύτερη ολοίωση της Ανανεώσιμης Ενέργειας, τα στεφανώματα μεσαίου υψηλού (MV) ενέργειας, ως βασικό εξοπλισμό διανομής ενέργειας σε υποσταθμούς, προσδιορίζουν άμεσα τη σταθερότητα του συστήματος ενέργειας μέσω της αξιοπιστίας, της νοημονικότητας και της αποδοτικότητας χώρου τους. Αυτό το άρθρο εξετάζει τις βασικές τεχνολογίες, λύσεις για συγκεκριμένες εφαρμογές και τα πρακτικά οφέλη των στεφανωμάτων MV σε υποσταθμούς.

Βασικές Απαιτήσεις για Σενάρια Υποσταθμίων

1. Υψηλές Απαιτήσεις Αξιοπιστίας

Οι υποσταθμοί παίζουν κρίσιμο ρόλο στην κατανομή ενέργειας και την προστασία του συστήματος. Κύρια σημεία σχετικά με τα Στεφάνωματα MV:

• Λειτουργία Στεφανώματος MV: Πρέπει να εξασφαλίζει σταθερή μακροχρόνια απόδοση υπό υψηλές φορτίες και συχνές αλλαγές.
• Σύγκριση Τυμπάνων Αποτυχίας:

• Παραδοσιακά Στεφάνωματα MV: ~1.2 αποτυχίες/μονάδα/έτος
• Νοημονικά Στεφάνωματα MV: ~0.3 αποτυχίες/μονάδα/έτος
  • Μηχανική Κατοικίδα: Αυξάνεται από 10.000 σε περισσότερες από 20.000 λειτουργίες.
  • Απαιτήσεις Διακοπής Μικροσχισμής:
• Συστήματα 12kV: Συνήθως 31.5kA-40kA
• Επιχειρήσεις ανανεώσιμης ενέργειας: Μπορεί να απαιτούν ≥63kA

2. Προσαρμοστικότητα σε Πολύπλοκα Περιβάλλοντα

Οι υποσταθμοί σε πόλεις, βιομηχανικές περιοχές ή απομακρυσμένες περιοχές επιβάλλουν μοναδικές προκλήσεις στα στεφάνωματα MV:

• Υψηλή Ύψος: Σωστικές διορθώσεις (π.χ., συστήματα 12kV σε ύψος 5000m απαιτούν αυξημένη απόσταση από 125mm σε 161mm).
• Ζώνες Ρύπανσης: Η απόσταση ρύπανσης πρέπει να αυξηθεί (π.χ., ≥25mm/kV για την κλάση III ρύπανσης).
• Παράκτιες Περιοχές: Πρέπει να περνούν τεστ αλμυρής βροχής (π.χ., 1000-ώριο τεστ CASS).
• Υψηλή Θερμοκρασία & Υγρασία: Είναι απαραίτητα συστήματα νοημονικής αποξήρανσης.

3. Απαιτήσεις Νοημονικής Ενημέρωσης

Η ψηφιακή μετατροπή αυξάνει τη ζήτηση για νοημονικές λειτουργίες σε στεφάνωματα MV:

• Υποστηρίζει το πρωτόκολλο επικοινωνίας IEC 61850 για κοινή χρήση δεδομένων και απομακρυσμένη ελεγχοποίηση.
• Καταστηματοποίηση (θερμοκρασία, ρεύμα, μηχανική κατάσταση), πρόβλεψη σφαλμάτων και απομακρυσμένη διάγνωση μειώνουν το κόστος συντήρησης.

• Μελέτες δείχνουν ότι τα νοημονικά συστήματα καταστηματοποίησης μπορούν:
  • Να μειώσουν τη συχνότητα χειροκίνητων ελέγχων κατά 70%.
  • Να επεκτείνουν τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού μέχρι και 3 φορές.
  • Να μειώσουν το ετήσιο κόστος συντήρησης κατά 35%.

4. Απαιτήσεις Ασφάλειας & Σεισμού

Στρογγυλές προδιαγραφές ασφαλείας για στεφάνωματα MV:

• Σύστημα "Πέντε-Προστασία" Αναμονής: Προλαμβάνει κρίσιμα λάθη (π.χ., μετακίνηση στροβίλου υπό φορτίο).
• Προστασία Μεσαίου Χαμηλού: Κανάλια ανακούφισης πίεσης περιορίζουν την κορυφαία πίεση σε ≤48kPa.
• Σεισμικό Σχεδιασμό: Πρέπει να αντέχει σε υψηλή ένταση σεισμών (π.χ., διαμόρφωση ≤1.2mm υπό 9-βαθμία σεισμική ένταση).

5. Περιορισμοί Χώρου & Βελτιστοποίηση Τοποθέτησης

     Μοντουλάρια σχεδιασμάτα για αποτελεσματική χρήση χώρου:

• Σύγχρονα στεφάνωματα MV με στερεά μπαλόνια μειώνουν την έκταση κατά 37.5% και μειώνουν την αντίσταση κύριας περιόδου κατά περισσότερο από 40%.        

Βασικές Τεχνολογικές Λύσεις

1. Στεφάνωματα MV με Κατασκευή Μεταλλικής Περιβάλλουσας (Παραδείγματος χάρη KYN28)

• Δομικό Πλεονέκτημα: Χωρισμένες θωρακισμένες αίθουσες (στροβίλιο, μπάρα, καλώδιο) προλαμβάνουν τη διάδοση σφαλμάτων.
• Περιβαλλοντική Προσαρμοστικότητα: Προστασία IP4X ή υψηλότερη, κατάλληλη για ρυπαντικές και υγρές περιοχές.
• Μερίδιο Αγοράς: Κυριαρχεί στην αγορά (>60%), η κύρια επιλογή για υποσταθμούς.

2. Νοημονικά Συστήματα Ελέγχου για Στεφάνωματα MV

• Βασικές Λειτουργίες:

• Ενσωματωμένα προστατευτικά ρελέ με μικροεπεξεργαστή συμβατά με το IEC 61850.
• Πραγματικός χρόνος καταστηματοποίησης με αλγόριθμους τεχνητής νοημοσύνης για πρόβλεψη διάρκειας ζωής συσταδικών (π.χ., μηχανική κατοικίδα στροβίλιου μέχρι 100.000 λειτουργίες).
  • Αποτέλεσμα Περίπτωσης: Ένα έργο State Grid μείωσε τους ρυθμούς αποτυχίας κατά 30% και το κόστος συντήρησης κατά 20%.

3. Προστασία Ασφάλειας σε Στεφάνωματα MV

• Μηχανισμός "Πέντε-Προστασία" Αναμονής: Επιβάλλει ασφαλείς ακολουθίες λειτουργίας.
• Προστασία Φλεγμού: Ολοκληρωμένα κανάλια ανακούφισης πίεσης και συστήματα σβήσης φλεγμού.   

Τυπικά Σενάρια Εφαρμογής & Μελέτες Περιπτώσεων

1. Περίπτωση 1: Ενημέρωση Υποσταθμίου Αστικής Επιχείρησης
   • Πρόκληση: Επέκταση παλιών υποσταθμίων με υψηλή αύξηση φορτίου.
   • Λύση:

• Ανάπτυξη στεφανωμάτων GIS με ρεύμα 4000A, εξοικονομώντας 30% χώρου.
• Εφαρμογή πλατφόρμας σύννεφου για απομακρυσμένη διαχείριση.
  • Αποτελέσματα: Η αξιοπιστία παροχής ενέργειας αυξήθηκε κατά 15%; η διάρκεια διακοπής μειώθηκε κατά 40%.

2. Περίπτωση 2: Σύνδεση Παραγωγού Ανανεώσιμης Ενέργειας στο Δίκτυο (Παρκό Ανεμογεννήτριας)

• Πρόκληση: Σκληρό περιβάλλον (υψηλή αλμυρότητα, ταλαντώσεις θερμοκρασίας) που προκαλεί αποτυχίες.
• Λύση:

• Ενισχυμένα στεφάνωματα MV με προστασία IP54 και ενσωματωμένα θερμαντικά.
• Μόντουλα καταναλωτών κατανεμημένης φορτίας για σταθερή ανεμογεννητική ενέργεια.
  • Αποτελέσματα: Η επιτυχία σύνδεσης στο δίκτυο αυξήθηκε κατά 15%; το κόστος λειτουργίας μειώθηκε κατά 10%.

Μελλοντικές Τάσεις: Πιο Πράσινες Λύσεις και Ψηφιακός Δίδυμος

1. Φιλικά προς το Περιβάλλον Στεφάνωματα MV
   • Αποσύροντας το SF₆, χρησιμοποιώντας ξηρό αέρα ή υποκτίνη για υβριδική τεχνολογία.
   • Νέα υλικά απομόνωσης βελτιώνουν την ενεργειακή απόδοση κατά 20%.

2. Ενσωμάτωση Ψηφιακού Δίδυμου για Στεφάνωματα MV

• Χρήση Μοντελοποίησης Πληροφοριών Κτιρίων (BIM) για προ-εγκατάσταση δοκιμές.
• Αντιγραφή πραγματικών δεδομένων βελτιώνει την κατανομή φορτίου και επεκτείνει τη διάρκεια ζωής.