ערך הליבה ומשתמשים חדשניים של ציוד מתג מתח בינוני 12kV בתחנות כוח חכמות

עם התפתחות המהירה של רשתות חכמות והשלב של אנרגיה מתחדשת, ציוד מתג מתח בינוני (MV) כציוד הפצה מרכזי בתחנות טרנספורמציה, קובע ישירות את יציבות מערכת החשמל באמצעות אמינות, תכונות חכמות ויעילות מרחב. מאמר זה מתעמק בטכנולוגיות המפתח, פתרונות ספציפיים למקרי שימוש ומגמות תועלת של ציוד מתג מתח בינוני בתחנות טרנספורמציה.

דרישות עיקריות למקרי שימוש בתחנות טרנספורמציה

1. דרישות אמינות גבוהות

תחנות טרנספורמציה משחקות תפקיד קריטי בהפצת חשמל ובשימור המערכת. נקודות מפתח הקשורות לציוד מתג מתח בינוני:

• פעולת ציוד המתג MV: חייב להבטיח ביצועים יציבים לאורך זמן תחת עומסים גבוהים והפעלה תדירה.
• השוואת שיעור כשלים:

• ציוד מתג מתח בינוני מסורתי: ~1.2 כשלים/יחידה/שנה
• ציוד מתג מתח בינוני חכם: ~0.3 כשלים/יחידה/שנה
  • עמידות מכנית: עולה מ-10,000 ליותר מ-20,000 פעולות.
  • דרישות ניתוק קצר-مدار:
• מערכות 12kV: בדרך כלל 31.5kA-40kA
• פרויקטים של אנרגיה מתחדשת: עלולים לדרוש ≥63kA

2. התאמה לסביבות מורכבות

תחנות טרנספורמציה בערים, באזורים תעשייתיים או באזורים מרוחקים מציבים אתגרים ייחודיים לציוד מתג מתח בינוני:

• גובה רב: תיקונים של מרחקים חשמליים (לדוגמה, מערכות 12kV בגובה 5000 מטר דורשים עלייה מ-125mm ל-161mm).
• אזורים מזוהמים: על מרחק הגלישה לעלות (לדוגמה, ≥25mm/kV עבור מחלקה III של זיהום).
• אזורים סמוך לחוף: על העברת מבחני גפרורים (לדוגמה, מבחן CASS של 1000 שעות).
• טמפרטורה גבוהה ורוממות: מערכות דיהידרציה חכמות הן חיוניות.

3. דרישות לשדרוג חכם

המרת הדיגיטלית מגבירה את הביקוש לתכונות חכמות בציוד מתג MV:

• תמיכה בפרוטוקול תקשורת IEC 61850 לשיתוף נתונים וניהול מרחוק.
• מעקב מצב (טמפרטורה, זרם, מצב מכני), תחזית כשלים ואבחון מרחוק מפחיתים את עלויות החזקת.

• מחקרים מראים שהמערכות החכמות יכולות:
  • לצמצם את תדירות הבדיקות ידניות ב-70%.
  • להאריך את חיי המתקנים עד פי שלוש.
  • להפחית את עלויות החזקת השנתית ב-35%.

4. דרישות הגנה וסיסמיות

סטנדרטים בטיחותיים מחמירים לציוד מתג מתח בינוני:

• מערכת נעילה "חמשת ההגנות": מונעת שגיאות קריטיות (לדוגמה, הזזת מתג תחת עומס).
• הגנה מפני קשת פנימית: ערוצים לפירור לחץ מגבילים את הלחץ המרבי ל-≤48kPa.
• עיצוב סיסמי: חייב לעמוד ברעידות אדמה חזקות (לדוגמה, מעוות ≤1.2mm ברעידת אדמה ממגמת 9).

5. ограничения по пространству и оптимизация компоновки

     עיצובים מודולריים לשימוש יעיל במרחב:

• ציוד מתג MV מודרני המשתמש בקוטבים מבודדים מוצקים מפחית את המרחב ב-37.5% ומפחית את התנגדות המעגל הראשי ביותר מ-40%.        

פתרונות טכנולוגיים עיקריים

1. ציוד מתג מתח בינוני מוקף מתכת (נציג על ידי KYN28)

• יתרון מבני: אזורים מזוינים נפרדים (מתג, חוטים, כבלים) מונעים את התפשטות התקלות.
• התאמה לסביבה: דרגת הגנה IP4X או גבוהה יותר, מתאים לאזורים מזוהמים ולחים.
• השתתפות בשוק: מוביל בשוק (>60%), בחירת האליטה בתחנות טרנספורמציה.

2. מערכות בקרה חכמות לציוד מתג מתח בינוני

• פונקציות עיקריות:

• מגנטים מגן מבוססי מיקרופ로세סר 호cheon IEC 61850.
• מעקב בזמן אמת באמצעות אלגוריתמים של AI לחיזוי חיי מרכיבים (לדוגמה, עמידות מכנית של מתג עד 100,000 פעולות).
  • השפעת מקרה: פרויקט של הרשת הממלכתית הפחית את שיעור הכשלים ב-30% ועלויות החזקת ב-20%.

3. הגנה בטיחותית בציוד מתג מתח בינוני

• מנגנון נעילה "חמשת ההגנות": מחייב סדרי פעולה בטיחותיים.
• הגנה מפני קשת פלאש: ערוצים לפירור לחץ ומערכות לכיבוי קשת.   

מקרי שימוש טיפוסיים ומדגמים

1. מקרה 1: שדרוג תחנת טרנספורמציה עירונית
   • אתגר: הרחבת תחנות טרנספורמציה ישנות עם צמיחה גבוהה של עומס.
   • פתרון:

• הצבת ציוד מתג מבודד בגז (GIS) עם זרם נוכחי מדורג 4000A, חיסכון ב-30% מהמרחב.
• הטמעת פלטפורמת ענן לניהול מרחוק.
  • תוצאות: אמינות האספקה של החשמל עלה ב-15%; משך ניתוקים ירד ב-40%.

2. מקרה 2: חיבור תחנת כוח מתחדשת לרשת (מתקן רוח)

• אתגר: סביבה קשה (תאונות מלח גבוהות, תנודות טמפרטורה) גורמות לכשלים.
• פתרון:

• השבחה של ציוד מתג MV מוקף מתכת עם הגנה IP54 וחימום מובנה.
• מודולים לswithing מטען קפצייטיבי לספק רוח יציב.
  • תוצאות: שיעור הצלחה בחיבור לרשת עלה ב-15%; עלויות תפעול ירדו ב-10%.

מגמות עתידיות: פתרונות ירוקים ותא תאומים דיגיטלי

1. ציוד מתג מתח בינוני ידידותי לסביבה
   • הפסקת השימוש ב-SF₆, שימוש בטכנולוגיה היברידית מבודדת באוויר יבש או חנקן.
   • חומרים מבודדים חדשים משפרים את יעילות האנרגיה ב-20%.

2. שילוב תא תאומים דיגיטלי לציוד מתג MV

• שימוש במודלים של מידע בניין (BIM) לבדיקות לפני ההתקנה.
• העתקת נתונים בזמן אמת ממקסימה את הפצת העומס ומאריכה את חיי המתקן.