Kärnvärde och innovativa tillämpningar av 12kV mellanspänningsutrustning i smarta understationer

Med den snabba utvecklingen av smarta nät och integrationen av förnybar energi bestämmer medelspänningsutrustning (MV) direkt stabiliteten i elkraftsystemet genom sin tillförlitlighet, intelligens och rumsanvändning. Detta artikel går djupare in på nyckelteknologier, lösningar anpassade för specifika scenarion och praktiska fördelar med medelspänningsutrustning i kraftområden.

Kärnkrav för kraftområdes-scenarion

1. Höga tillförlitlighetskrav

Kraftområden spelar en viktig roll i elfördelning och systemskydd. Nyckelpunkter relaterade till medelspänningsutrustning:

• MV-utrustningsdrift: Måste säkerställa stabil långsiktig prestanda under höga belastningar och frekventa växlingar.
• Felhetsfrekvensjämförelse:

• Traditionell medelspänningsutrustning: ~1.2 fel/ enhet/ år
• Intelligent medelspänningsutrustning: ~0.3 fel/ enhet/ år
  • Mekaniskt uthållighet: Ökar från 10 000 till över 20 000 operationer.
  • Kortslutningsbrytningsegenskaper:
• 12 kV-system: Vanligtvis 31.5 kA–40 kA
• Förnybara energiprojekt: Kan kräva ≥63 kA

2. Anpassning till komplexa miljöer

Kraftområden i städer, industriella områden eller avlägsna regioner ger unika utmaningar för medelspänningsutrustning:

• Hög altitud: Elektriska klarhetskorrigeringar (t.ex. 12 kV-system vid 5000 m höjd kräver att klarheten ökar från 125 mm till 161 mm).
• Förorenade områden: Kräver ökad krypsträcka (t.ex. ≥25 mm/kV för klass III-förorening).
• Kustnära områden: Måste klara saltnebeltester (t.ex. 1000-timmars CASS-test).
• Hög temperatur & fuktighet: Intelligenta avfuktningssystem är nödvändiga.

3. Krav på intelligenta uppgraderingar

Digital transformation ökar efterfrågan på intelligenta funktioner i MV-utrustning:

• Stödjer IEC 61850-kommunikationsprotokoll för datautbyte och fjärrstyrning.
• Tillståndsovervakning (temperatur, ström, mekanisk status), felprognoser och fjärrdiagnostik minskar underhållskostnader.

• Studier visar att intelligenta övervakningssystem kan:
  • Minska frekvensen av manuella inspektioner med 70%.
  • Förlänga utrustningens livslängd upp till 3 gånger.
  • Lägga ned årliga underhållskostnader med 35%.

4. Säkerhetsskydd & jordskalvskrav

Stränga säkerhetsstandarder för medelspänningsutrustning:

• "Fem-prevention" låsningssystem: Förhindrar kritiska fel (t.ex. flytta brytare under belastning).
• Inre båge-skydd: Trycklättningskanaler begränsar topptrycket till ≤48 kPa.
• Jordskalvsdesign: Måste motstå högintensiva jordskalv (t.ex. deformation ≤1.2 mm vid 9-graders jordskalvintensitet).

5. Rumsbegränsningar & layoutoptimering

     Modulära design för effektiv rumsanvändning:

• Modern MV-utrustning med solid isolerade poler minskar fotavtryck med 37.5% och sänker huvudkretsresistans med över 40%.        

Nyckeltekniska lösningar

1. Metalldäckt medelspänningsutrustning (representerad av KYN28)

• Konstruktionstillfall: Segregerade pansrade compartiment (brytare, busbar, kabel) förhindrar felpropagering.
• Miljöanpassning: IP4X eller högre skyddsklass, lämplig för förorenade och fuktafyllda områden.
• Markandel: Dominerar marknaden (>60%), den vanligaste valet för kraftområden.

2. Intelligenta kontrollsystem för medelspänningsutrustning

• Kärnfunktioner:

• Integrerade mikroprocessorbaserade skyddsreläer som är kompatibla med IEC 61850.
• Sannoliktidsövervakning med AI-algoritmer för att förutsäga komponentlivslängd (t.ex. brytarens mekaniska uthållighet upp till 100 000 operationer).
  • Exempelförbättring: Ett State Grid-projekt minskade felhetsfrekvensen med 30% och underhållskostnader med 20%.

3. Säkerhetsskydd i medelspänningsutrustning

• "Fem-prevention" låsningsmekanism: Tvingar säkra driftsekvenser.
• Båge-skydd: Integrerade trycklättningskanaler och bågekvävningsystem.   

Typiska tillämpningsscenarion & fallstudier

1. Exempel 1: Uppgradering av stadsnära kraftområde
   • Utanmaning: Expansion av gamla kraftområden med hög belastningsväxt.
   • Lösning:

• Distribuerade gasisolerede brytare (GIS) med 4000 A nominell ström, sparade 30% plats.
• Implementerade ett molnplattform för fjärrhantering.
  • Resultat: Elleveranssäkerhet ökade med 15%; avbrottsvaraktighet minskade med 40%.

2. Exempel 2: Anslutning av förnybar energianläggning (vindpark)

• Utanmaning: Hård miljö (hög saltnebel, temperaturvariationer) orsakar fel.
• Lösning:

• Förbättrad metalldäckt MV-utrustning med IP54-skydd och inbyggda värmelement.
• Kapacitiva belastningsväxlingsmoduler för stabil vindkraft.
  • Resultat: Nätanslutningsframgångsgrad förbättrad med 15%; driftskostnader minskade med 10%.

Framtidstrender: Grönare lösningar och digital tvilling

1. Miljövänlig medelspänningsutrustning
   • Fasning av SF₆, användande av torr luft eller kväveisolerad hybridteknologi.
   • Nya isoleringsmaterial förbättrar energieffektiviteten med 20%.

2. Digital tvillingintegration för MV-utrustning

• Använder Building Information Modeling (BIM) för förinstalleringsprovning.
• Realtidsspegling av data optimerar belastningsfördelning och förlänger livslängd.