12 kV középhajlítású kapcsolóállományok alapérték és innovatív alkalmazásai intelligens átmeneti állomásokban

A hajlékonysági hálózatok és a megújuló energiaforrások gyors fejlődésével közép feszültségű (MV) kapcsolókészítmények, mint az alapvető elosztási berendezések az átalakítókban, meghatározzák a villamos energiahálózat stabilitását megbízhatóságukon, intelligenciájukon és térhasznosultságukon keresztül. Ez a cikk részletesen ismerteti a közép feszültségű kapcsolókészítmények kulcsfontosságú technológiáit, esetspecifikus megoldásait és gyakorlati előnyeit az átalakítókban.

Az átalakító szituációk alapvető követelményei

1. Magas megbízhatósági követelmények

Az átalakítók létfontosságú szerepet játszanak a villamos energiadisztribúcióban és a rendszer védelmében. A kozép feszültségű kapcsolókészítményekkel kapcsolatos főbb pontok:

• Közép feszültségű kapcsolókészítmény működése: Stabil hosszú távú teljesítményt kell biztosítania nagy terhelések mellett és gyakori kapcsoláskor.
• Hibaráta összehasonlítás:

• Hagyományos közép feszültségű kapcsolókészítmény: ~1,2 hiba/egység/év
• Intelligens közép feszültségű kapcsolókészítmény: ~0,3 hiba/egység/év
  • Mechanikai élettartam: Növekszik 10 000-ről 20 000-nél feletti műveletekre.
  • Rövidzárló lekapcsolási követelmények:
• 12 kV rendszerek: Általában 31,5-40 kA
• Megújuló energia projektek: Lehet, hogy ≥63 kA szükséges

2. Bonyolult környezethez való alkalmazkodás

A városi, ipari vagy távoli régiókban található átalakítók egyedi kihívásokat jelentenek a közép feszültségű kapcsolókészítményekre:

• Magas földrajzi helyzet: Elektromos tisztatávolság javítása (pl., 12 kV rendszerek 5000 m magasságban, ahol a tisztatávolságot 125 mm-ről 161 mm-re kell növelni).
• Szennyezett területek: Csúszó távolság növelése (pl., ≥25 mm/kV III. osztályú szennyezés esetén).
• Parti területek: Sós próbának kell eleget tennie (pl., 1000 órás CASS-próba).
• Magas hőmérséklet és páratartalom: Intelligens páratartalom csökkentő rendszerek fontosak.

3. Intelligencia fejlesztési igények

A digitális átalakulás növeli az intelligens funkciók igényét a MV kapcsolókészítményekben:

• IEC 61850 kommunikációs protokoll támogatása adatmegosztásra és távoli irányításra.
• Állapot figyelés (hőmérséklet, áram, mechanikai állapot), hiba-előrejelzés és távoli diagnosztika csökkenti a karbantartási költségeket.

• Tanulmányok szerint az intelligens figyelő rendszerek:
  • 70%-kal csökkenthetik a kézi ellenőrzés frekvenciáját.
  • Akár háromszorosra növelhetik az eszköz élettartamát.
  • 35%-kal csökkenthetik az éves karbantartási költségeket.

4. Biztonsági védelem és síkjárási követelmények

Szigorú biztonsági normák a közép feszültségű kapcsolókészítményekhez:

• "Ötven-felirat" zároló rendszer: Megelőzi a kritikus hibákat (pl., a kapcsoló mozgatása terhelés alatt).
• Belső ívvédelem: Nyomáslevezető csatornák korlátozzák a csúcsnyomást ≤48 kPa-ra.
• Síkjárási tervezés: Ki kell bírnia a nagy erősségű földrengéseket (pl., deformáció ≤1,2 mm 9-es síkjárás intenzitásnál).

5. Térkérdések és elrendezési optimalizálás

     Moduláris tervezés hatékony térhasználat érdekében:

• A modern MV kapcsolókészítmények szilárd izolációs oszlopok használatával 37,5%-kal csökkentik a területigényt, és 40%-kal csökkentik a fő áramkör ellenállását.        

Kulcsfontosságú technológiai megoldások

1. Fémbevonatú közép feszültségű kapcsolókészítmény (KYN28 példája)

• Szerkezeti előnyök: Elválasztott védett tartályok (kapcsoló, buszbár, kábel) megakadályozzák a hibák terjedését.
• Környezeti alkalmazkodás: IP4X vagy annál magasabb védelmi besorolás, alkalmas szennyezett és nedves területekre.
• Piaci részesedés: Dominálja a piacot (>60%), az átalakítók főbb választása.

2. Intelligens vezérlő rendszerek közép feszültségű kapcsolókészítményekhez

• Alapvető funkciók:

• Integrált mikroprocesszor-alapú védelmi relék, kompatibilis IEC 61850-szel.
• Valós idejű figyelés mesterséges intelligencia algoritmusokkal, amelyek előre jelezik a komponensek élettartamát (pl., a kapcsoló mechanikai élettartama akár 100 000 műveletig).
  • Esettanulmány hatása: Egy Állami Hálózati projekt 30%-kal csökkentette a hibarátát és 20%-kal a karbantartási költségeket.

3. Biztonsági védelem a közép feszültségű kapcsolókészítményekben

• "Ötven-felirat" zároló mechanizmus: Biztosítja a biztonságos műveletsorrendet.
• Ív fényvédelem: Integrált nyomáslevezető csatornák és ív elnyelő rendszerek.   

Tipikus alkalmazási esetek és esettanulmányok

1. Eset 1: Városi utilitás átalakító frissítése
   • Kihívás: Régi átalakítók bővítése nagy terhelés növekedésével.
   • Megoldás:

• Gázizolált kapcsolókészítmény (GIS) üzembe helyezése 4000 A nominálárammal, 30%-kal megtakarítva a területet.
• Felhőalapú platform implementálása távoli kezelésre.
  • Eredmények: A villamosenergiaellátás megbízhatósága 15%-kal nőtt; a kimaradás időtartama 40%-kal csökkent.

2. Eset 2: Megújuló energiaerőmű hálózathoz való csatlakoztatása (szélpark)

• Kihívás: Nehéz környezet (magas sófolt, hőmérséklet-ingadozás) okoz hibákat.
• Megoldás:

• Fémbevonatú MV kapcsolókészítmény fejlesztése IP54 védelmi besorolással és beépített fűtőberendezésekkel.
• Kapacitív terhelés-kapcsoló modulok stabil szélerőmű működéséhez.
  • Eredmények: A hálózathoz való csatlakoztatás sikerességi aránya 15%-kal nőtt; a működési költségek 10%-kal csökkentek.

Jövőbeli trendek: Zöldebb megoldások és digitális ikrek

1. Környezetbarát közép feszültségű kapcsolókészítmények
   • SF₆ kivitelezése, száraz levegő vagy nitrogén izolációs hibrid technológia használata.
   • Új izolációs anyagok 20%-kal növelik az energiahatékonyságot.

2. Digitális ikrek integrálása a MV kapcsolókészítményekbe

• Épületinformációs modellezés (BIM) használata telepítés előtti tesztelésre.
• Valós idejű adat tükrözés optimalizálja a terhelés eloszlását és meghosszabbítja az élettartamot.