Jezgra vrednost i inovativne primene 12kV srednjeg naponskog prekidača u pametnim podstanicama

Sa brzim razvojem pametnih mreža i integracijom obnovljivih izvora energije, srednje-naponsko (MV) prekidačno opremo, kao ključna oprema za distribuciju struje u transformatornim staniciama, direktno određuje stabilnost sistema putem svoje pouzdanosti, inteligencije i efikasnosti prostora. Ovaj članak se bavi ključnim tehnologijama, rešenjima specifičnim za scenarije i praktičnim prednostima srednje-naponske prekidačne opreme u transformatornim stanicama.

Ključni zahtevi za scenarije transformatornih stanica

1. Visoki zahtevi za pouzdanost

Transformatorne stanice igraju ključnu ulogu u distribuciji struje i zaštiti sistema. Ključni aspekti vezani za srednje-naponsku prekidačnu opremu:

• Rad srednje-naponske prekidačne opreme: Mora da osigura stabilnu dugoročnu performansu pod visokim opterećenjima i često prekidanjem.
• Usporedba stopa grešaka:

• Tradicionalna srednje-naponska prekidačna oprema: ~1.2 greške/ured/nazivna godina
• Inteligentna srednje-naponska prekidačna oprema: ~0.3 greške/ured/nazivna godina
  • Mehanička otpornost: Povećana sa 10.000 na preko 20.000 radnji.
  • Zahtevi za prekid kratkog spoja:
• Sistemi od 12kV: Obično 31.5kA–40kA
• Projekti obnovljive energije: Mogu zahtevati ≥63kA

2. Pružanje prilagodljivosti složenim okruženjima

Transformatorne stanice u gradovima, industrijskim zonama ili udaljenim regionima postavljaju jedinstvene izazove srednje-naponskoj prekidačnoj opremi:

• Visoka nadmorska visina: Korekcije električkih razmaka (npr., sistemi od 12kV na nadmorskoj visini od 5000m zahtevaju povećanje razmaka sa 125mm na 161mm).
• Zagađena područja: Moraju se povećati križni razmaci (npr., ≥25mm/kV za treći stepen zagađenja).
• Pobřežne oblasti: Mora da prođe testovi solanog para (npr., 1000-satni CASS test).
• Visoke temperature i vlaga: Neophodni su inteligentni sistemi za dehumidifikaciju.

3. Zahtevi za nadogradnju inteligencije

Digitalna transformacija povećava potrebu za inteligentnim funkcijama u srednje-naponskoj prekidačnoj opremi:

• Podržava IEC 61850 protokol komunikacije za deljenje podataka i daljinsko upravljanje.
• Monitorisanje stanja (temperatura, struja, mehaničko stanje), predviđanje grešaka i daljinska dijagnostika smanjuju troškove održavanja.

• Studije pokazuju da inteligentni sistemi monitorisanja mogu:
  • Smanjiti frekvencu ručnih pregleda za 70%.
  • Proširiti životnu vreme opreme do tri puta.
  • Smanjiti godišnje troškove održavanja za 35%.

4. Bezbednosna zaštita i zahtevi za seizmoустойчивост

Strogi standardi bezbednosti za srednje-naponsku prekidačnu opremu:

• Sistem "peto-zaštite" interlokiranja: Sprječava kritične greške (npr., pomeranje prekidača pod opterećenjem).
• Unutrašnja zaštita od lukova: Kanali za olakšanje pritiska ograničavaju vrhunski pritisak na ≤48kPa.
• Izvršenje za seizму: Mora da izdrži jaki земљотреси (npr., deformacija ≤1.2mm pri интензитету земљотреса од 9 ступњева).

5. Ograničenja prostora i optimizacija rasporeda

     Modularni dizajni za efikasnu iskorišćenost prostora:

• Savremena srednje-naponska prekidačna oprema koja koristi čvrste izolirane polove smanjuje površinu za 37.5% i snižava otpor glavnog kruga za preko 40%.        

Ključna tehnološka rešenja

1. Prekidačna oprema srednjeg naponskog nivoa u metalnoj kutiji (predstavljena KYN28)

• Strukturne prednosti: Odvojene oklopne komore (prekidač, busbar, kabel) sprječavaju širenje grešaka.
• Pružanje prilagodljivosti okruženju: Zaštita IP4X ili više, pogodna za zagađena i vlagačka područja.
• Dionički udio: Dominira na tržištu (>60%), mainstream izbor za transformatorne stanice.

2. Inteligentni kontrolesni sistemi za srednje-naponsku prekidačnu opremu

• Ključne funkcije:

• Integrirani mikroprocesorski zaštitni relé kompatibilni sa IEC 61850.
• Realno vreme monitorisanja koristeći AI algoritme za predviđanje životnog vremena komponenti (npr., mehanička otpornost prekidača do 100.000 radnji).
  • Rezultat slučaja: Projekat Državnog mrežnog projekta smanjio je stopu grešaka za 30% i troškove održavanja za 20%.

3. Bezbednosna zaštita u srednje-naponskoj prekidačnoj opremi

• Mehanizam "peto-zaštite" interlokiranja: Nalazi se u sigurnim redosledima rada.
• Zaštita od luka: Integrirani kanali za olakšanje pritiska i sistemi za gasenje lukova.   

Tipični primeni scenariji i studije slučajeva

1. Slučaj 1: Unapređenje gradske javne transformatorne stanice
   • Izazov: Proširenje starih transformatornih stanica sa visokim rastom opterećenja.
   • Rešenje:

• Instalirana je plinsko izolirana prekidačna oprema (GIS) sa nominalnom strujom od 4000A, što je sačuvao 30% prostora.
• Implementiran je cloud platforma za daljinsko upravljanje.
  • Rezultati: Pouzdanost snabdijevanja strujom povećana za 15%; trajanje ispadanja smanjeno za 40%.

2. Slučaj 2: Povezivanje obnovljive elektrane na mrežu (vetroelektrana)

• Izazov: Štofno okruženje (visok solani par, oscilacije temperature) uzrokuje greške.
• Rešenje:

• Poboljšana metalno oklopljena srednje-naponska prekidačna oprema sa zaštitom IP54 i ugrađenim grijaci.
• Moduli za prekid kapacitivnih opterećenja za stabilnu vjetrovu energiju.
  • Rezultati: Stopa uspeha povezivanja na mrežu povećana za 15%; operativni troškovi smanjeni za 10%.

Buduće trendove: Ekološkija rešenja i digitalni blizanci

1. Eko-prijateljska srednje-naponska prekidačna oprema
   • Izdvajanje SF₆, korišćenje suhe zrake ili hibridne tehnologije sa azotom za izolaciju.
   • Nova materijala za izolaciju unapređuju energetsku efikasnost za 20%.

2. Integracija digitalnih blizanaca za srednje-naponsku prekidačnu opremu

• Korišćenje BIM modeliranja zgrade za prethodno testiranje instalacije.
• Odgled realnog vremena podataka optimizuje raspodelu opterećenja i produžava životnu vreme.