12kV keskvoolu lülitiainetehnika põhiväärtus ja innovaatilised rakendused täiselektrijaamates

Intellektuaalsete võrgude ja taastuvenergia integreerimise kiire arenemisega mängib keskvoolu (MV) lülitustarbe, mis on üks peamistest elektrijaotuse varustuses, otseselt rolli süsteemi stabiilsuse tagamisel oma usaldusväärsuse, intelligentsuse ja ruumilise efektiivsuse kaudu. See artikkel uurib MV lülitustarbe olulisi tehnoloogiaid, spetsiifilisi lahendusi ja praktilisi eeliseid.

Substantsioonide stsenaariumite põhinevad nõuded

1. Kõrge usaldusväärsuse nõuded

Substantsioonidel on kriitiline roll elektri jaotamises ja süsteemi kaitse. Seostatud punktid MV lülitustarbes:

• MV lülitustarbe toimimine: Tuleb tagada pikaajaline stabiilsus suurete koormuste ja sageli lülitamise korral.
• Vigade sageduse võrdlus:

• Traditsiooniline MV lülitustarb: ~1,2 vigu/ühik/aasta
• Intelligentsed MV lülitustarbed: ~0,3 vigu/ühik/aasta
  • Mehaaniline kestlikkus: Suureneb 10 000-st üle 20 000 toiminguni.
  • Lühikeste kõrvutuste katkestamise nõuded:
• 12kV süsteemid: Tavaliselt 31,5kA–40kA
• Taastuvenergia projektid: Võivad nõuda ≥63kA

2. Sobivus keerukate keskkondadega

Linnades, tööstuspiirkondades või ebatavalistes piirkondades asuvad substantsioonid tõstavad MV lülitustarbele erilisi väljakutseid:

• Kõrge asukoht: Elektrilised vahed peavad olema korrigeeritud (nt 12kV süsteem 5000 meetri kõrgusel nõuab vahet 125mm-st 161mm-ni).
• Saastunud alad: Kriipimisvahed peavad suurenema (nt ≥25mm/kV III saastumisklassi korral).
• Ranniku alad: Tuleb läbida soolaiseproovid (nt 1000-tundi CASS test).
• Kõrge temperatuur ja niiskus: On vaja intelligentsed dehumidifikatsioonisüsteeme.

3. Intelligentsete funktsioonide nõuded

Digitaalne transformatsioon suurendab intelligentsete funktsioonide nõudlust MV lülitustarbes:

• Toetab IEC 61850 kommunikatsiooniprotokolli andmete jagamiseks ja kaugjuhtimiseks.
• Olekujälgimine (temperatuur, vool, mehaaniline seisund), vigade ennustamine ja kaugdiagnostika vähendavad hoolduskulusid.

• Uuringud näitavad, et intelligentsed jälgimissüsteemid võivad:
  • Vähendada manuaalsete inspekteerimiste sagedust 70%.
  • Pikkendada seadme eluajat kuni 3 korda.
  • Vähendada aastaseid hoolduskulusid 35%.

4. Turbekaitse ja seismilised nõuded

Range turbe standardid MV lülitustarbes:

• "Viie-kaitsmise" lukustussüsteem: Täidab kriitilisi veategevusi (nt lüliturite liigutamine laenguga).
• Sisemine kaarikaitse: Rõhutõmbumiskanad piiravad ripp-rõhu ≤48kPa.
• Seismiline disain: Tuleb vastu võtta kõrgete intensiivsusega maavärinate (nt deformatsioon ≤1,2mm 9-aastase maavärina tõttu).

5. Ruumilised piirangud ja paigutuse optimeerimine

     Modulaarsed disainid efektiivse ruumi kasutamiseks:

• Kaasaegsed MV lülitustarbed, kasutades küpsusega pole'i, vähendavad jalajälge 37,5% ja vähendavad peavoolu vastust umbes 40%.        

Olulised tehnoloogilised lahendused

1. Metalvarrelt MV lülitustarb (näiteks KYN28)

• Konstruktsiooni eelis: Segregeeritud pansuri kompartimendid (lülitur, busbar, kaabel) takistavad vigade levikut.
• Keskkonnakohane: IP4X või kõrgem kaitse, sobib saastunud ja niiskete aladega.
• Turguosalus: Domineerib turul (>60%), on substantsioonide jaoks populaarne valik.

2. MV lülitustarbe intelligentsed juhtsüsteemid

• Põhifunktsioonid:

• Integreeritud mikroprotsessoripõhised kaitserelaid, mis on ühilduvad IEC 61850-ga.
• Reaalajas jälgimine AI-algoritmide abil, et ennustada komponentide eluajat (nt lülituri mehaaniline kestlikkus kuni 100 000 toiminguni).
  • Praktika mõju: Riigi võrkuprojekt vähendas vigade arvu 30% ja hoolduskulusid 20%.

3. MV lülitustarbe turbe

• "Viie-kaitsmise" lukustussüsteem: Täidab turvalisi toimimisjärjekordi.
• Kaarikaitse: Integreeritud rõhutõmbumiskanad ja kaarikatkendussüsteemid.   

Tüüpilised rakendusstsenaariumid ja praktikad

1. Praktika 1: Linnalise tarbijasubstantsiooni uuendamine
   • Väljakutse: Vanade substantsioonide laiendamine suurel koormusega.
   • Lahendus:

• Kasutati gaasiinsuleeritud lülitustarbet (GIS) 4000A maksimaalse vooluga, mis säästis 30% ruumi.
• Implementeeriti pilveplatvorm kaugjuhtimiseks.
  • Tulemused: Elektriandmise usaldusväärsus tõusis 15%; katkestatuse kestus vähenes 40%.

2. Praktika 2: Taastuvenergia elektrijaama ühendamine (tuulpark)

• Väljakutse: Raske keskkond (kõrge soolane, temperatuurisvinged) tekitab vigu.
• Lahendus:

• Tugevdas metalvarrelt MV lülitustarbet IP54 kaitsega ja sisemise soojendajaga.
• Kapasitatiivsed koormuslülitamise moodulid stabiilse tuuleenergia jaoks.
  • Tulemused: Võrguühenduse edukus tõusis 15%; operatsioonikulud vähenesid 10%.

Tulevikusuunad: Rohked lahendused ja digitaalne twin

1. Ökosõbralik MV lülitustarb
   • SF₆ asemel kasutatakse kuiva õhku või lämmast insuleeritud hübriidtehnoloogiat.
   • Uued insuleerimismaterjalid parandavad energiatõhusust 20%.

2. Digitaalne twin integratsioon MV lülitustarbes

• Ehitusinfo modelleerimine (BIM) eelinstallatsioonide testimiseks.
• Reaalajas andmete speegeldamine optimiseerib koormuse jaoks ja pikendab eluajat.