VZIMAN Company SF6-pistoratkokeskuksen ratkaisut uusiutuvan energian verkkoyhteenliittymälle

1. Uusiutuva energian integrointiin liittyvät nykyiset haasteet

1.1 Verkon taajuuden heilahtelut ja vakauden ongelmat
Uusiutuvien energialähteiden (esim. tuulivoima ja aurinkoenergia) epäjatkuvuus ja vaihtelu johtavat useisiin verkon taajuuden muutoksiin. Perinteiset sähkökatkaisimet eivät pysty reagoimaan nopeasti tällaisiin dynaattisiin kuormiin, mikä voi aiheuttaa laitteen vaurioitumisen tai alueellisia sähkökatkoja. Esimerkiksi yhtäkkiäinen tuulivoiman lasku tai äkilliset aurinkopaneelien tuotannon heilahtelut vaativat, että verkko eristää vikoja millisekunnissa, mikä edellyttää erittäin nopeaa ja tarkkaa sähkökatkaisimen toimintaa.

1.2 Laitteiden luotettavuuden kasvava kysyntä
Uusiutuvia energiantuotantoja sijaitsee usein kaukaisilla alueilla (esim. aavikoissa, merellä), missä äärimmäiset olosuhteet (korkea kosteus, suolaliuosta, lämpötilan vaihtelut) nopeuttavat laitteiden ikääntymistä. Perinteiset sähkökatkaisimet eivät täytä pitkäaikaisia luotettavuusvaatimuksia rajoitetun mekaanisen elinkaaren ja eristysominaisuuksien vuoksi. Lisäksi useat kytkemisoperaatiot (esim. aurinkoinvertertien käynnistämiset/sammutukset) verkkoyhteydessä lisäävät yhteyden kulun, mikä nostaa vika-uhkaa.

1.3 Ympäristönormien paineet
Vaikka SF6-kaasu tarjoaa erinomaisia kaaripäästöjen tukahduttamisominaisuuksia, sen globaalin lämpötilan korottamispotentiaali (GWP) 23 500 on johtanut sääntelyrajoituksiin alueilla kuten EU:ssa. Uusiutuvien projektien yhä useammin vaaditaan ESG (ympäristö, sosiaaliset tekijät, hallinto) -sertifiointia, mikä lisää perinteisten SF6-sähkökatkaisimien kilpailua ympäristöystävällisemmille vaihtoehtoille.

1.4 Puutteet älyverkon integroinnissa ja ohjauksessa
Uusiutuvien integrointi edellyttää energiavarastojen ja joustavien siirtolaiteiden kanssa koordinointia. Kuitenkin perinteiset sähkökatkaisimet puuttuvat reaaliaikaiseen valvontaan ja etäohjausmahdollisuuksiin, mikä hidastaa niiden yhteensopivuutta älyverkon digitaalisen hallintajärjestelmän kanssa.

2. VZIMANin SF6-sähkökatkaisimen ratkaisut

Näihin haasteisiin vastaamiseksi VZIMAN esittelee "HV" Sarjan Älykkäät SF6 Sähkökatkaisimet, jotka sisältävät neljä ydintekniikkaa:

2.1 Dynaaminen taajuussopeutuva kaarien tukahduttamistechnologia
Tämä teknologia käyttää magneettohydrodynaamisesti (MHD) ajettuja kaarien tukahduttamiskameroita, jotka sopeutuvat SF6-kaasun paineeseen ja kaarien polkuun seuraamalla verkon taajuuden muutoksia (±0.1Hz tarkkuudella). Se vähentää kaarien tukahduttamisaikaa alle 5ms—40% nopeammin kuin perinteiset ratkaisut—ja estää tehokkaasti uusiutuvan energian vaihtelujen aiheuttamat kaskadevaikeudet.

2.2 Ympäristöystävällinen hybridikaasukaava
Yrityksen oma SF6/Novec 1230 -kaasuseos (GWP < 100) säilyttää 90% alkuperäisestä kaarien tukahduttamisominaisuuksista, samalla vähentäen leviämismäärää 0.3%/vuodessa. Yhdistettynä täysin suljetun kaasun palautusjärjestelmään se varmistaa nollapäästöt huoltotöiden aikana, noudattaen EU:n F-kaasu -direktiivejä.

2.3 Modulaarinen päällekkäisyyssuunnitelma
Soveltokelpoisilla pistokkeilla ja kaksirungon toimintamekanismilla varustettu suunnittelu mahdollistaa kuluneiden osien paikan päällä tapahtuvan vaihdon, vähentäen huollon aikaa 70%. Tuote soveltuu joustavasti tilanteisiin, kuten maaperässä sijaitseviin tuulivoima- ja mereen rakennettuihin aurinkoenergiantuotantoon, kattamalla jännite-ryhmät 72.5kV:sta 550kV:hen lisäämällä tai poistamalla kaarien tukahduttamisyksiköitä.

2.4 Integroitu digitaalinen O&M-alusta
Varustettuna moniparametrin sensorien (lämpötila, paine, osittainen purkautuminen) avulla data ladattuun rajapinta-laskenta-porttiin VZIMANin Älykkään Energian Pilvipalvelualustalle. Tämä mahdollistaa terveyden ennustamisen ja itse-diagnostiikan, kun tekoälyalgoritmit tarjoavat 14-päiväisen etukäteen virhetiedotuksen, vähentäen O&M-kustannuksia 35%.

3. Saavutettavat tulokset

3.1 Parannettu verkon turvallisuus
Kenttätestissä Inner Mongoliassa sijaitsevalla 2GW tuulivoimalalla "HV" sarja onnistui estämään neljä taajuuden ylitysrajatapahtumaa, jotka johtuivat tuuliturbiinien irrottamisesta, saavuttaen verkon ekvivalenttivalmiusprosentin 99.998%.

3.2 Alennetut elinkaari-kustannukset
Hybridikaasuratkaisu alentaa hiiliverokustannuksia 85%, kun taas modulaarinen suunnittelu laajentaa laitteen elinkaarta 30 vuodeksi, vähentäen kokonaishintaansa (TCO) 22%.

3.3 Kiihdytetty vihreä sertifiointi
Tuote on saanut DNV GL Zero-Carbon Equipment -sertifikaatin.

3.4 Älyverkon yhteensopivuus
Virtuaalisen voimalan pilottiprojektissa 200 yksikköä saavutti millisekuntitasoisen koordinoinnin energiavarastojarjestelmien kanssa, säilyttäen huippusuorituskyvyn vastausvirheet 1% alapuolella.