Valor central e aplicacións innovadoras do conmutador de media tensión de 12kV en subestacións intelixentes

Coa rápida desenvolvemento das redes intelixentes e a integración da enerxía renovábel, o equipo de conmutación de media tensión (MV), como o equipamento central de distribución de enerxía nas subestacións, determina directamente a estabilidade do sistema eléctrico a través da súa fiabilidade, intelixencia e eficiencia espacial. Este artigo aborda as tecnoloxías clave, as solucións específicas para escenarios e os beneficios prácticos do equipo de conmutación de media tensión nas subestacións.

Requisitos Núcleo para Escenarios de Subestación

1. Alto Requisito de Fiabilidade

As subestacións xogan un papel crítico na distribución de enerxía e na protección do sistema. Puntos clave relacionados co equipo de conmutación de media tensión:

• Operación do equipo de conmutación de media tensión: Debe asegurar un rendemento estable a longo prazo baixo cargas altas e conmutación frecuente.
• Comparación de taxas de fallo:

• Equipo de conmutación de media tensión tradicional: ~1,2 fallos/unidade/ano
• Equipo de conmutación de media tensión intelixente: ~0,3 fallos/unidade/ano
  • Resistencia mecánica: Aumenta de 10.000 a máis de 20.000 operacións.
  • Requisitos de interrupción de cortocircuito:
• Sistemas de 12 kV: Tipicamente 31,5 kA–40 kA
• Proxectos de enerxía renovábel: Poden requerir ≥63 kA

2. Adaptabilidade a Entornos Complexos

As subestacións en cidades, zonas industriais ou rexións remotas imponen desafíos únicos ao equipo de conmutación de media tensión:

• Alta Altitude: Correccións de claro eléctrico (por exemplo, sistemas de 12 kV a 5.000 m de altitude requiren que o claro aumente de 125 mm a 161 mm).
• Zonas Contaminadas: O distancio de rampaxe debe aumentar (por exemplo, ≥25 mm/kV para a clase III de contaminación).
• Zonas Costeiras: Deben pasar as probas de spray salino (por exemplo, proba CASS de 1.000 horas).
• Alta Temperatura e Humidade: Sistemas de deshumidificación intelixentes son esenciais.

3. Demanda de Actualización Intelixente

A transformación digital aumenta a demanda de funcións intelixentes no equipo de conmutación de media tensión:

• Compatibilidade co protocolo de comunicación IEC 61850 para compartir datos e control remoto.
• Monitorización de estado (temperatura, corrente, estado mecánico), predicción de fallos e diagnóstico remoto reducen os custos de manutención.

• Os estudos mostran que os sistemas de monitorización intelixentes poden:
  • Reducir a frecuencia de inspección manual en un 70%.
  • Prolongar a vida útil do equipo até 3 veces.
  • Reducir os custos anuais de manutención en un 35%.

4. Requisitos de Protección de Seguridade e Sismorresistentes

Estritas normas de seguridade para o equipo de conmutación de media tensión:

• Sistema de interbloqueo "Cinco Prevenções": Prevén erros críticos (por exemplo, mover o interruptor bajo carga).
• Protección contra arcos internos: Canles de alivio de presión limitan a presión máxima a ≤48 kPa.
• Diseño sismorresistente: Debe resistir terremotos de alta intensidade (por exemplo, deformación ≤1,2 mm baixo una intensidade sísmica de 9 grados).

5. Restriccións Espaciais e Optimización de Disposición

     Deseños modulares para un uso eficiente do espazo:

• O equipo de conmutación de media tensión moderno que usa polos aislados sólidos reduce a pegada en un 37,5% e diminúe a resistencia do circuito principal en máis do 40%.        

Solucións Tecnolóxicas Clave

1. Equipo de Conmutación de Media Tensión Encerrado en Metal (Representado por KYN28)

• Vantaxe Estructural: Compartimentos blindados segregados (interruptor, barra de bus, cable) prevén a propagación de fallos.
• Adaptabilidade Ambiental: Grao de protección IP4X ou superior, adecuado para zonas contaminadas e húmidas.
• Cuota de Mercado: Domina o mercado (>60%), a opción mainstream para subestacións.

2. Sistemas de Control Intelixente para Equipo de Conmutación de Media Tensión

• Funcións Núcleo:

• Relés de protección basados en microprocesador compatibles con IEC 61850.
• Monitorización en tempo real usando algoritmos de IA para predecir a vida útil dos compoñentes (por exemplo, resistencia mecánica do interruptor de hasta 100.000 operacións).
  • Efecto do Caso: Un proxecto da Rede Estatal reduciu as taxas de fallo en un 30% e os custos de manutención en un 20%.

3. Protección de Seguridade no Equipo de Conmutación de Media Tensión

• Mecanismo de Interbloqueo "Cinco Prevenções": Enforza secuencias de operación segura.
• Protección contra arcos: Canles de alivio de presión e sistemas de extinción de arcos.   

Escenarios de Aplicación Típicos e Estudos de Caso

1. Caso 1: Modernización de Subestación Urbana
   • Desafío: Expansión de subestacións antiguas con crecemento de carga alto.
   • Solución:

• Implementación de equipo de conmutación aislado a gas (GIS) con corrente nominal de 4.000 A, ahorrando un 30% de espazo.
• Implementación dunha plataforma en nube para xestión remota.
  • Resultados: A fiabilidade do suministro de enerxía aumentou en un 15%; a duración das interrupcións reduciuse en un 40%.

2. Caso 2: Conexión á Rede de Centrais de Enerxía Renovábel (Parque Eólico)

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

• Equipo de conmutación de media tensión encerrado en metal mellorado con protección IP54 e calentadores incorporados.
• Módulos de conmutación de carga capacitiva para enerxía eólica estable.
  • Resultados: A taxa de éxito de conexión á rede mellorou en un 15%; os custos operativos reducíronse en un 10%.

Tendencias Futuras: Solucións Mais Verdes e Xemelgo Díxital

1. Equipo de Conmutación de Media Tensión Respetuoso co Medio Ambiente
   • Eliminación gradual de SF₆, uso de aire seco ou tecnoloxía híbrida aislada con nitróxeno.
   • Novos materiais aislantes melloran a eficiencia energética en un 20%.

2. Integración de Xemelgos Díxitais para Equipo de Conmutación de Media Tensión

• Uso de Modelado de Información de Edificios (BIM) para probas antes da instalación.
• Espejo de datos en tempo real optimiza a distribución de carga e prolonga a vida útil.