Valeur fondamentale et applications innovantes des tableaux de distribution moyenne tension 12kV dans les postes électriques intelligents

Avec le développement rapide des réseaux intelligents et de l'intégration des énergies renouvelables, les appareils de coupure moyenne tension (MT) en tant qu'équipements de distribution électrique centraux dans les postes électriques, déterminent directement la stabilité du système électrique grâce à leur fiabilité, leur intelligence et leur efficacité spatiale. Cet article s'attarde sur les technologies clés, les solutions spécifiques aux scénarios et les avantages pratiques des appareils de coupure MT dans les postes électriques.

Exigences fondamentales pour les scénarios de postes électriques

1. Exigences de haute fiabilité

Les postes électriques jouent un rôle crucial dans la distribution d'électricité et la protection du système. Les points clés liés aux appareils de coupure MT:

• Fonctionnement des appareils de coupure MT: Il faut assurer une performance stable à long terme sous des charges élevées et des commutations fréquentes.
• Comparaison des taux de défaillance:

• Appareils de coupure MT traditionnels: ~1,2 défaillances/unité/an
• Appareils de coupure MT intelligents: ~0,3 défaillances/unité/an
  • Résistance mécanique: Augmente de 10 000 à plus de 20 000 opérations.
  • Exigences d'interruption de court-circuit:
• Systèmes 12kV: Généralement 31,5kA - 40kA
• Projets d'énergie renouvelable: Peuvent nécessiter ≥63kA

2. Adaptabilité aux environnements complexes

Les postes électriques dans les villes, les zones industrielles ou les régions reculées posent des défis uniques aux appareils de coupure MT:

• Haute altitude: Corrections de l'espacement électrique (par exemple, les systèmes 12kV à 5000m d'altitude nécessitent un espacement augmenté de 125mm à 161mm).
• Zones polluées: La distance de reptation doit être augmentée (par exemple, ≥25mm/kV pour la classe III de pollution).
• Zones côtières: Doivent passer les tests de pulvérisation saline (par exemple, test CASS de 1000 heures).
• Température et humidité élevées: Les systèmes de déshumidification intelligents sont essentiels.

3. Exigences d'amélioration de l'intelligence

La transformation numérique augmente la demande de fonctions intelligentes dans les appareils de coupure MT:

• Prend en charge le protocole de communication IEC 61850 pour le partage de données et la commande à distance.
• Surveillance de l'état (température, courant, état mécanique), prédiction de pannes et diagnostics à distance réduisent les coûts de maintenance.

• Des études montrent que les systèmes de surveillance intelligents peuvent:
  • Réduire la fréquence des inspections manuelles de 70%.
  • Prolonger la durée de vie de l'équipement jusqu'à 3 fois.
  • Réduire les coûts de maintenance annuels de 35%.

4. Exigences de protection de sécurité et de résistance sismique

Normes de sécurité strictes pour les appareils de coupure MT:

• Système d'interverrouillage "Cinq préventions": Empêche les erreurs critiques (par exemple, le déplacement d'un disjoncteur sous charge).
• Protection contre l'arc interne: Les canaux de décompression limitent la pression maximale à ≤48kPa.
• Conception sismique: Doit résister à des séismes d'intensité élevée (par exemple, déformation ≤1,2mm sous une intensité sismique de 9 degrés).

5. Contraintes d'espace et optimisation de la disposition

     Des conceptions modulaires pour une utilisation efficace de l'espace:

• Les appareils de coupure MT modernes utilisant des pôles isolés solides réduisent l'emprise au sol de 37,5% et diminuent la résistance du circuit principal de plus de 40%.        

Solutions technologiques clés

1. Appareils de coupure MT encastrés (représentés par KYN28)

• Avantage structurel: Compartiments blindés séparés (disjoncteur, barre de bus, câble) empêchent la propagation des défauts.
• Adaptabilité environnementale: Classe de protection IP4X ou supérieure, adaptée aux zones polluées et humides.
• Part de marché: Domine le marché (>60%), le choix principal pour les postes électriques.

2. Systèmes de contrôle intelligent pour les appareils de coupure MT

• Fonctions principales:

• Relais de protection basés sur microprocesseur compatibles avec IEC 61850.
• Surveillance en temps réel utilisant des algorithmes d'IA pour prédire la durée de vie des composants (par exemple, la résistance mécanique du disjoncteur jusqu'à 100 000 opérations).
  • Effet du cas: Un projet de Réseau d'État a réduit les taux de défaillance de 30% et les coûts de maintenance de 20%.

3. Protection de sécurité dans les appareils de coupure MT

• Mécanisme d'interverrouillage "Cinq préventions": Imposent des séquences d'opérations sûres.
• Protection contre l'arc électrique: Canaux de décompression intégrés et systèmes d'extinction d'arc.   

Scénarios d'application typiques et études de cas

1. Cas 1: Mise à niveau d'un poste électrique urbain
   • Défi: L'expansion des anciens postes électriques avec une croissance de charge élevée.
   • Solution:

• Déploiement d'appareils de coupure MT à isolation gazeuse (GIS) avec un courant nominal de 4000A, économisant 30% d'espace.
• Mise en œuvre d'une plateforme cloud pour la gestion à distance.
  • Résultats: La fiabilité de l'alimentation électrique a augmenté de 15%; la durée des interruptions a été réduite de 40%.

2. Cas 2: Connexion au réseau d'une centrale d'énergie renouvelable (ferme éolienne)

• Défi: Environnement difficile (brouillard salin élevé, variations de température) causant des défaillances.
• Solution:

• Amélioration des appareils de coupure MT encaissés avec une protection IP54 et des chauffages intégrés.
• Modules de commutation de charge capacitive pour une énergie éolienne stable.
  • Résultats: Le taux de réussite de la connexion au réseau a augmenté de 15%; les coûts opérationnels ont été réduits de 10%.

Tendances futures: Solutions plus écologiques et jumeau numérique

1. Appareils de coupure MT écologiques
   • Élimination progressive du SF₆, utilisation de technologies hybrides à isolation à air sec ou à azote.
   • Nouveaux matériaux d'isolation améliorent l'efficacité énergétique de 20%.

2. Intégration du jumeau numérique pour les appareils de coupure MT

• Utilisation de la modélisation des informations du bâtiment (BIM) pour les tests avant installation.
• Le miroir de données en temps réel optimise la distribution de charge et prolonge la durée de vie.