Valor central y aplicaciones innovadoras de los equipos de media tensión de 12kV en subestaciones inteligentes

Con el rápido desarrollo de las redes inteligentes y la integración de la energía renovable, el equipo de distribución de media tensión (MT) en las subestaciones, como el interruptor de media tensión, determina directamente la estabilidad del sistema eléctrico a través de su confiabilidad, inteligencia y eficiencia espacial. Este artículo se adentra en las tecnologías clave, soluciones específicas para escenarios y beneficios prácticos del interruptor de media tensión en las subestaciones.

Requisitos principales para escenarios de subestaciones

1. Altos requisitos de confiabilidad

Las subestaciones desempeñan un papel crucial en la distribución de energía y la protección del sistema. Puntos clave relacionados con el interruptor de media tensión:

• Operación del interruptor de MT: Debe garantizar un rendimiento estable a largo plazo bajo altas cargas y conmutaciones frecuentes.
• Comparación de tasas de fallo:

• Interruptor de media tensión tradicional: ~1,2 fallos/unidad/año
• Interruptor de media tensión inteligente: ~0,3 fallos/unidad/año
  • Resistencia mecánica: Aumenta de 10.000 a más de 20.000 operaciones.
  • Requisitos de interrupción de cortocircuitos:
• Sistemas de 12 kV: Típicamente 31,5 kA-40 kA
• Proyectos de energía renovable: Pueden requerir ≥63 kA

2. Adaptabilidad a entornos complejos

Las subestaciones en ciudades, zonas industriales o regiones remotas imponen desafíos únicos al interruptor de media tensión:

• Alta altitud: Correcciones de distancias de aislamiento (por ejemplo, sistemas de 12 kV a 5000 m de altitud requieren que la distancia de aislamiento aumente de 125 mm a 161 mm).
• Zonas contaminadas: La distancia de arrastre debe aumentar (por ejemplo, ≥25 mm/kV para la clase III de contaminación).
• Zonas costeras: Deben pasar pruebas de rocío salino (por ejemplo, prueba CASS de 1000 horas).
• Alta temperatura y humedad: Los sistemas de deshumidificación inteligentes son esenciales.

3. Demandas de actualización de inteligencia

La transformación digital aumenta la demanda de funciones inteligentes en el interruptor de media tensión:

• Soporta el protocolo de comunicación IEC 61850 para compartir datos y control remoto.
• Monitoreo de estado (temperatura, corriente, estado mecánico), predicción de fallas y diagnósticos remotos reducen los costos de mantenimiento.

• Los estudios muestran que los sistemas de monitoreo inteligente pueden:
  • Reducir la frecuencia de inspecciones manuales en un 70%.
  • Extender la vida útil del equipo hasta 3 veces.
  • Reducir los costos anuales de mantenimiento en un 35%.

4. Requisitos de seguridad y sismo-resistencia

Estrictos estándares de seguridad para el interruptor de media tensión:

• Sistema de interbloqueo "Cinco-prevenir": Evita errores críticos (por ejemplo, mover el interruptor bajo carga).
• Protección contra arcos internos: Canales de alivio de presión limitan la presión máxima a ≤48 kPa.
• Diseño sísmico: Debe resistir terremotos de alta intensidad (por ejemplo, deformación ≤1,2 mm bajo una intensidad sísmica de 9 grados).

5. Restricciones de espacio y optimización de la disposición

     Diseños modulares para una utilización eficiente del espacio:

• El interruptor de media tensión moderno con polos aislados sólidamente reduce la huella en un 37,5% y disminuye la resistencia del circuito principal en más del 40%.        

Soluciones tecnológicas clave

1. Interruptor de media tensión metálico cerrado (representado por KYN28)

• Ventaja estructural: Compartimentos blindados segregados (interruptor, busbar, cable) evitan la propagación de fallos.
• Adaptabilidad ambiental: Calificación de protección IP4X o superior, adecuada para zonas contaminadas y húmedas.
• Cuota de mercado: Domina el mercado (>60%), siendo la opción principal para las subestaciones.

2. Sistemas de control inteligente para interruptores de media tensión

• Funciones principales:

• Relés de protección basados en microprocesador compatibles con IEC 61850.
• Monitoreo en tiempo real utilizando algoritmos de IA para predecir la vida útil de los componentes (por ejemplo, resistencia mecánica del interruptor de hasta 100.000 operaciones).
  • Efecto del caso: Un proyecto de la Red Estatal redujo las tasas de fallo en un 30% y los costos de mantenimiento en un 20%.

3. Protección de seguridad en interruptores de media tensión

• Mecanismo de interbloqueo "Cinco-prevenir": Impone secuencias de operación seguras.
• Protección contra arcos eléctricos: Canales de alivio de presión y sistemas de extinción de arcos.   

Escenarios de aplicación típicos y estudios de caso

1. Caso 1: Actualización de subestación urbana de servicios públicos
   • Desafío: Ampliar subestaciones antiguas con crecimiento de carga alto.
   • Solución:

• Se implementó un interruptor de gas aislado (GIS) con corriente nominal de 4000 A, ahorrando un 30% de espacio.
• Se implementó una plataforma en la nube para la gestión remota.
  • Resultados: La confiabilidad del suministro de energía aumentó en un 15%; la duración de las interrupciones se redujo en un 40%.

2. Caso 2: Conexión a la red de una planta de energía renovable (parque eólico)

• Desafío: Entorno adverso (alto rocío salino, fluctuaciones de temperatura) causando fallos.
• Solución:

• Se mejoró el interruptor de media tensión metálico cerrado con protección IP54 y calentadores incorporados.
• Módulos de conmutación de carga capacitiva para energía eólica estable.
  • Resultados: La tasa de éxito de conexión a la red mejoró en un 15%; los costos operativos se redujeron en un 10%.

Tendencias futuras: Soluciones más verdes y gemelo digital

1. Interruptor de media tensión ecológico
   • Eliminación gradual de SF₆, uso de tecnología híbrida aislada con aire seco o nitrógeno.
   • Nuevos materiales aislantes mejoran la eficiencia energética en un 20%.

2. Integración de gemelo digital para interruptores de media tensión

• Uso de Modelado de Información de Construcción (BIM) para pruebas de preinstalación.
• Espejo de datos en tiempo real optimiza la distribución de la carga y prolonga la vida útil.