Kjerneverdi og innovative anvendelser av 12kV mediumspansningsbrytere i smarte understasjoner

Med hurtig utvikling av smarte nettverk og integrasjon av fornybar energi, avgjør mellomspenningsbrytere (MV), som kjernen i distribusjonsekviperingen i transformasjonsstasjoner, stabiliteten i strømsystemet gjennom sin pålitelighet, intelligens og romeffektivitet. Denne artikkelen utforsker de viktigste teknologi, scenarioløsninger og praktiske fordeler ved mellomspenningsbrytere i transformasjonsstasjoner.

Kjernekrav for transformasjonsstasjons-scenarioer

1. Høye pålitelighetskrav

Transformasjonsstasjoner har en kritisk rolle i strømdistribusjon og systembeskyttelse. Nøkkelpunkter relatert til Mellomspenningsbrytere:

• Drift av MV-brytere: Må sikre stabil langtidsgjennomføring under høy belastning og frekvent skifting.
• Feilrater sammenlignet:

• Tradisjonelle mellomspenningsbrytere: ~1,2 feil/enhet/år
• Intelligente mellomspenningsbrytere: ~0,3 feil/enhet/år
  • Mekanisk utholdenhet: Øker fra 10 000 til over 20 000 operasjoner.
  • Krav til kortslutningsavbryting:
• 12kV-systemer: Typisk 31,5kA–40kA
• Fornybar energiprojekter: Kan kreve ≥63kA

2. Tilpasning til komplekse miljøer

Transformasjonsstasjoner i byer, industriområder eller fjerne regioner stiller unike utfordringer for mellomspenningsbrytere:

• Høy høyde: Korreksjon av elektriske klaringer (for eksempel, 12kV-systemer på 5000m høyde krever at klaring økes fra 125mm til 161mm).
• Forurenset områder: Krypingavstand må økes (for eksempel, ≥25mm/kV for klass III forurensning).
• Kystområder: Må bestå saltspreiingstester (for eksempel, 1000-timers CASS-test).
• Høy temperatur og fuktighet: Intelligente tørkingssystemer er nødvendige.

3. Krav til intelligente oppgraderinger

Digital transformasjon øker etterspørselen etter intelligente funksjoner i MV-brytere:

• Støtter IEC 61850-kommunikasjonsprotokoll for datautveksling og fjernkontroll.
• Tilstandsmonitoring (temperatur, strøm, mekanisk status), feilforutsigelse og fjern-diagnostikk reduserer vedlikeholdsomkostninger.

• Studier viser at intelligente monitoreringssystemer kan:
  • Redusere frekvensen av manuell inspeksjon med 70%.
  • Forlenge utstyrs levetid opp til tre ganger.
  • Senke årlige vedlikeholdsomkostninger med 35%.

4. Sikkerhetsbeskyttelse og seismiske krav

Strikte sikkerhetsstandarder for mellomspenningsbrytere:

• "Fem-forebygging" interlocksystem: Forhindrer kritiske feil (for eksempel, bevegelse av sirkuitbryter under belastning).
• Intern buebeskyttelse: Trykkrelaterte kanaler begrenser topptrykk til ≤48kPa.
• Seismisk design: Må tåle høyintensitets jordskjelv (for eksempel, deformasjon ≤1,2mm ved 9-graders jordskjelvintensitet).

5. Romlige begrensninger og layoutoptimalisering

     Modulære design for effektiv rombruk:

• Moderne MV-brytere med fast isolerte staver reduserer fotavtrykk med 37,5% og senker hovedstrømkretsens motstand med over 40%.        

Nøkkleteknologiske løsninger

1. Metalinnkapslet mellomspenningsbrytere (representert av KYN28)

• Konstruksjonsfordel: Segregerte pansrede kammer (sirkuitbryter, busbar, kabel) forebygger feilpropagasjon.
• Miljøtilpassethet: IP4X eller høyere beskyttelsesklasse, egnet for forurenset og fuktige områder.
• Markedandel: Dominerer markedet (>60%), hovedvalget for transformasjonsstasjoner.

2. Intelligente kontrollsystemer for mellomspenningsbrytere

• Kjernefunksjoner:

• Integrasjon av mikroprosessorbaserte beskyttelsesrelæer kompatibelt med IEC 61850.
• Sanntidsmonitoring ved bruk av AI-algoritmer for å forutsi komponenters levetid (for eksempel, sirkuitbryter mekanisk utholdenhet opp til 100 000 operasjoner).
  • Saksbehandlingsresultat: Et State Grid-prosjekt reduserte feilrater med 30% og vedlikeholdsomkostninger med 20%.

3. Sikkerhetsbeskyttelse i mellomspenningsbrytere

• "Fem-forebygging" interlockmekanismen: Tvinger sikre driftssekvenser.
• Bueblandingbeskyttelse: Integrerte trykkrelaterte kanaler og buetiltak.   

Typiske anvendelsesscenarier og saksbehandlinger

1. Sak 1: Oppgradering av bystrømforsyningstransformatorstasjon
   • Ufordeling: Utvidelse av gamle transformasjonsstasjoner med høy lastvekst.
   • Løsning:

• Innfridte gasisolerte brytere (GIS) med 4000A nominell strøm, sparte 30% plass.
• Implementerte en skyplatform for fjernstyring.
  • Resultater: Strømforsyningens pålitelighet økte med 15%; nedbruddstid redusert med 40%.

2. Sak 2: Fornybar kraftverk netttilkobling (vindpark)

• Ufordeling: Sterkt miljø (høyt saltnebel, temperatursvingninger) som forårsaker feil.
• Løsning:

• Forbedret metalinnkapslet MV-brytere med IP54 beskyttelse og innebygde varmelementer.
• Kapasitiv lastskiftemoduler for stabil vindkraft.
  • Resultater: Nettilkoblingssuksessrate forbedret med 15%; driftsomkostninger redusert med 10%.

Fremtidige trender: Grønnere løsninger og digital twin

1. Grønne mellomspenningsbrytere
   • Faser ut SF₆, bruker tørt luft eller nitrogen-isoleret hybridteknologi.
   • Nye isoleringsmaterialer forbedrer energieffektiviteten med 20%.

2. Digital twin-integrasjon for MV-brytere

• Bruker Building Information Modeling (BIM) for forhåndsinstallasjonstesting.
• Sanntidsdata-mirroring optimaliserer lastfordeling og forlenger levetiden.