Osnovna vrednost in inovativne uporabe 12kV srednjega napetostnega preklopnika v pametnih predelih

S hitrostjo razvoja pametnih omrežij in integracijo obnovljive energije je srednjonsko preklopniko (MV), kot ključno opremo za distribucijo elektrike v transformatornih postajah, neposredno odvisna za stabilnost elektrosistema z njeno zanesljivostjo, inteligenco in učinkovitostjo prostora. Ta članek globlje proučuje ključne tehnologije, rešitve specifične za scenarije in praktične prednosti srednjonske preklopnike v transformatornih postajah.

Osnovne zahteve za scenarije v transformatornih postajah

1. Visoke zahteve po zanesljivosti

Transformatorne postaje igrajo ključno vlogo pri distribuciji elektrike in zaščiti sistema. Ključni poudarki glede srednjonske preklopnike:

• Delovanje MV preklopnika: Morajo zagotavljati stabilno dolgoročno delovanje pod visokimi obremenitvami in pogostim preklopanjem.
• Poročilo o stopnji nezanesljivosti:

• Tradicionalna srednjonska preklopnika: ~1,2 odpadki/enaota/leto
• Inteligentna srednjonska preklopnika: ~0,3 odpadki/enaota/leto
  • Mehanska izdržljivost: Poveča se s 10.000 na več kot 20.000 operacij.
  • Zahteve za prekinjanje kratkih krožnic:
• Sistemi 12kV: Tipično 31,5kA–40kA
• Projekti obnovljive energije: Morda zahtevajo ≥63kA

2. Prilagodljivost kompleksnim okoljem

Transformatorne postaje v mestih, industrijskih območjih ali oddaljenih regijah nastavljajo edinstvene izzive za srednjonske preklopnike:

• Visoka višina: Popravki električnih razmikov (npr., sistemi 12kV na višini 5000 m zahtevajo povečanje razmika s 125 mm na 161 mm).
• Zaprljiva območja: Razmik plazanja mora biti povečan (npr., ≥25 mm/kV za tretjo stopnjo onesnaženosti).
• Pobrezna območja: Morajo uspešno preteči solani spremljaj (npr., 1000-urni CASS test).
• Visoka temperatura in vlaga: Sistem za inteligentno suhanje je bistven.

3. Zahteve za nadgradnjo inteligence

Digitalna transformacija povečuje povpraševanje po inteligentnih funkcijah v srednjonskih preklopnikih:

• Podpora komunikacijskemu protokolu IEC 61850 za deljenje podatkov in oddaljeno upravljanje.
• Stanje monitoring (temperatura, tok, mehansko stanje), napovedovanje napak in oddaljena diagnostika zmanjšujejo stroške vzdrževanja.

• Študije kažejo, da lahko inteligentni sistemi monitoringa:
  • Zmanjšajo frekvenco ročnega pregleda za 70%.
  • Podaljšajo življenjsko dobo opreme do trikrat.
  • Zmanjšajo letne stroške vzdrževanja za 35%.

4. Varnostna zaščita in seizmične zahteve

Strogi varnostni standardi za srednjonske preklopnike:

• Sistem "pet-preprečevanj" : Preprečuje kritične napake (npr., premikanje preklopnika pod obremenitvijo).
• Notranja zaščita pred loki: Kanali za olajšanje tlaka omejujejo vrhunski tlak na ≤48kPa.
• Seizmično oblikovanje: Morajo upoštevati močne potrese (npr., deformacija ≤1,2 mm pri seizмичности 9 баллов).

5. Ogrinjači prostora in optimizacija razporeditve

     Modularni dizajni za učinkovito rabo prostora:

• Sodobni srednjonski preklopniki z trdnimi izolirnimi stolpi zmanjšajo površino za 37,5% in znižajo upornost glavnega kruga za več kot 40%.        

Ključne tehnološke rešitve

1. Srednjonska preklopnika v metalnem okviru (predstavljena z KYN28)

• Strukturna prednost: Ločeni okruženi odseki (preklopnik, busbar, kabel) preprečujejo širjenje napak.
• Prilagodljivost okolja: Stopnja zaščite IP4X ali višja, primerna za onesnažena in vlaga območja.
• Tržni delež: Dominira na trgu (>60%), glavni izbor za transformatorne postaje.

2. Inteligentni kontrolni sistemi za srednjonske preklopnike

• Glavne funkcije:

• Vdelani mikroprocesorski zaščitni relé, združljivi z IEC 61850.
• Realnočasno spremljanje z uporabo algoritmov umetne inteligence za napovedovanje življenjske dobe komponent (npr., mehanska izdržljivost preklopnika do 100.000 operacij).
  • Učinki primera: Projekta Državnega omrežja so zmanjšali stopnjo odpadkov za 30% in stroške vzdrževanja za 20%.

3. Varnostna zaščita v srednjonskih preklopnikih

• Mehanizem "pet-preprečevanj": Uveljavlja varne zaporedje operacij.
• Zaščita pred lokom: Vdelani kanali za olajšanje tlaka in sistemi za ugasanje loka.   

Typicalne uporabne situacije in primeri študij

1. Primer 1: Nadgradnja urbanih transformatornih postaj
   • Izazov: Rast starejših transformatornih postaj z visokim rastjo obremenitve.
   • Rešitev:

• Nameščenje gas-insuliranih preklopnikov (GIS) z nominalnim tokom 4000 A, kar pripomore k 30% uštečku prostora.
• Implementacija oblak platforme za oddaljeno upravljanje.
  • Rezultati: Zanesljivost oskrbe z elektriko se je povečala za 15%; trajanje odpadkov se je zmanjšalo za 40%.

2. Primer 2: Povezava obnovljive elektrarne na omrežje (vetreni park)

• Izazov: Škodljivo okolje (visoka solana mlaza, oscilacije temperature) povzročajo odpadke.
• Rešitev:

• Povečana srednjonska preklopnika v metalnem okviru z zaščito IP54 in vgrajenimi grelniki.
• Moduli za preklopanje kapacitivnih obremenitev za stabilno vetreno energijo.
  • Rezultati: Uspešnost povezave na omrežje se je povečala za 15%; operativni stroški so se zmanjšali za 10%.

Buduća trendovi: Zelenija rešitve in digitalni blizanci

1. Eko-prijazni srednjonski preklopniki
   • Odstopanje od SF₆, uporaba suhega zraka ali dušik-insulirane hibridne tehnologije.
   • Nove izolacijske materiali izboljšajo energetsko učinkovitost za 20%.

2. Integracija digitalnega blizanca za srednjonske preklopnike

• Uporaba BIM (Building Information Modeling) za pred-namensko testiranje.
• Realnočasno ogledanje podatkov optimizira distribucijo obremenitve in podaljša življenjsko dobo.