Флуктуации на напонот? Најдобра средно-напонска разводна постројка осигурува стабилност

Разбирање на нестабилности на напонот и нивниот влијание врз електроен систем

Нестабилности на напонот – неправилни отстапувања од стандардните нивоа на напон – создаваат ризик од нестабилност во системите со среден напон. Овие варијации обично се движат во рамките на ±10% од номиналниот напон, но можат брзо да се зголемат во време на вознемири во мрежата. Ако не се управуваат, тие угрожуваат оперативниот тек во индустриите кои зависат од стабилна испорака на струја.

Што се нестабилности на напонот и зошто угрожуваат стабилноста на мрежата

Кога зборуваме за колебанија на напонот, всушност гледаме брзи скокови нагоре (т.н. прекомерни напони) или падови надолу (познати како сагови) во нивоата на електричната енергија. Овие промени обично се случуваат од дел од секунда до неколку минути. На пример, ако има пад од 15% во напонот кој трае само две секунди, тоа всушност може целосно да ја исклучи индустријалната почетна моторна спојка. И не смее да се заборават помалите, но чести импулси на напон. Дури и зголемување од 8%, кое се повторува, полека ќе го исцрпи изолациониот слој на трансформаторот додека не се распадне. Она што го влошува проблемот е начинот на кој овие електрични нарушувања се шират низ мрежата. Тие создаваат повеќе хармониски деформации и дополнително оптеретуваат заштитни релеи кои никогаш не биле дизајнирани да работат под такви променливи услови. Кој е конечен резултат? Системите стануваат помалку ефикасни и претставуваат сериозни безбедносни ризици, особено во производни погони каде толеранциите на опремата се исклучително строги.

Најчести причини за нестабилност на напонот во мрежите со среден напон

Три примарни фактори го предизвикуваат нестабилноста:

1. Промени во товарот : Едновременото вклучување на опрема со голема моќ, како што се лаковите печки, предизвикува брзи прекумерни струјни влечења
2. Загушување на мрежата : Стареешта инфраструктура има проблем со двосмерните струјни течења од дистрибуирани извори на обновлива енергија
3. Околните стресори : Ударите од молњи предизвикуваат електромагнетна интерференција во надземните линии со среден напон, што предизвикува преминни прекумерни напони

Потребно е координирани контролни стратегии директно вградени во дистрибутивната архитектура за да се справиме со овие основни причини.

Последици од неманеврирани осцилации: Оштетување на опремата, простој, и ризици за безбедноста

Студија на Energy Institute од 2023 година открила дека прекините поврзани со напонот се причина за 37% од непланираните индустријски прекини. Типичните последици вклучуваат:

• Моторски виткови : Оштетување на изолацијата предизвикано од повторени зголемувања на напонот, со просечни трошоци за поправка од 18.000 долари по настан
• Загуби во производството : 4–9 часа престој по настан во автомобилската производство поради прекини во процесот
• Безбедносни инциденти : Електрични лакови предизвикани од скокови на напонот при комутација на кондензаторски батерии

Ова системско исфрленост укажува зошто современата среденапонска разводна постројка вклучува редовно намалување на флуктуациите заедно со традиционалните функции за заштита на кола.

Клучната улога на среденапонската разводна постројка во стабилноста на системот

Како среденапонската разводна постројка осигурува стабилна дистрибуција на струја под услови на флуктуации

Комплетот за средно напон (MV) работи како централен нервен систем на електричните мрежи, активно управувајќи со варијациите на напонот за да се одржи оперативниот тек. За разлика од основните уреди за заштита, тој ги комбинира мерењата во реално време со автоматизирано управување за:

• Компензира промени во товарот во рамки од 0,5 секунди
• Изолира транзиентни кварови пред да се прошират
• Одржува напон во опсег од ±5% од номиналната вредност

Напредните модели интегрираат банки на кондензатори и регулатори на преставки кои автоматски ја прилагодуваат потрошувачката на реактивна моќност — можност поврзана со намалување од 78% на прекините поврзани со напонот во градските мрежи според стандардите на Министерството за енергетика од 2023 година.

Основни функции: Прекинување, Изолација и Прекин на Кварови за Непрекината Операција

MV комплетот работи преку три синхронизирани механизми:

Овие спецификации им овозможуваат на системите да се справуваат со екстремни сценарија како што се настанување на лакови, при што 98% од неповредените мрежни сегменти остануваат во функција. Комори со гасна изолација и вакуумски прекинувачи ја зголемуваат безбедноста — намалувајќи ги нарушувањата на затворањето за 67% во споредба со системите базирани на масло — и значително ги намалуваат барањата за одржување.

Реален ефект: Приказ на случај кој покажува 92% намалување на времетраењето на прекините со модерна СН склопка (IEEE 2022)

Анализа од 2022 година од IEEE на 47 индустријски објекти покажа дека надградените конфигурации на СН склопки ги намалиле:

• Просечно времетраење на прекин од 112 минути на 8,9 минути (-92%)
• Неуспеси на мотори поради пад на напонот за 83%
• Нивоа на хармониски деформации под 3% THD

Овие подобрувања се припишуваат на двојни заштитни релеи и алгоритми за предвидување на балансирање на товарот — моментално сметани за неопходни за постоечката интеграција на обновливи извори на енергија. Објектите пријавија 19% подолг век на опремата и 34% пониски трошоци за поправка во споредба со старите инсталации.

Заштитни функции на склопната постројка со среден напон во стабилноста на мрежата

Реагирање на електрични кварови: Брзо исклучување и заштита на системот

Комплетите за средно напонско прекинување делуваат малку како одбранбен механизам на телото за електричните мрежи, кои веднаш ги откриваат проблемите и ги исклучуваат пред да се прошират низ целата мрежа. Ако нешто тргне по злото, како што е куса спојка или премногу товар на линијата, овие вакуумски прекинувачи реагираат многу брзо, обично под 30 милисекунди, што е далеку подобро во споредба со постарите технологии. Бргу реагирањето значи помало топлинско оштетување на скапи компоненти како трансформатори и жици. Според податоците од терен од екипите за одржување, компаниите штедат околу 57 проценти на замена на оштетена опрема кога нивните системи вклучуваат соодветни мерки за заштита, наместо да работат без никакви заштитни мерки.

Интеграција на заштитни релеи и мониторинг во реално време кај средно напонските прекинувачи

Современата средно-напонска комутациона постројка денес вклучува паметни релеи напојувани со микропроцесори заедно со сензори од Интернет на нештата за подобро откривање на неисправности низ електричните системи. Релеите ги преземаат мерките на брановите облици на струјата со неверојатна брзина од 4.800 примероци секоја секунда, што им помага да разликуваат безвредни импулси на напон од сериозни проблеми кои бараат интервенција. Кога ќе се поврзат со SCADA платформи за набљудување, овие системи им овозможуваат на инженерите во погонот вистинско време да го следат како напонот останува стабилен низ различни делови на објектот. Ова им овозможува да прават потребни прилагодувања пред ситуацијата да се влоши, особено кога побарувачката на енергија достигнува највисоки вредности. Недавен преглед на индустриски податоци од 2023 година покажува дека погоните кои ја имплементирале оваа ваква поставеност имале намалување од околу 42 отсто на неочекуваните прекини на струјата секоја година.

Напредни услуги за среден напон за проактивна регулација на напонот

Паметни решенија за средно-напонска комутациона постројка кои ја подобруваат регулацијата на напонот и долготрајната стабилност

Денешните средно-напонски разводни постројки се опремени со сензори за вистинско време заедно со ПЛК-у кои всушност ги поправаат проблемите точно на местото каде што започнуваат. Кога овие системи ќе забележат флуктуации, тие реагираат прилично брзо, околу три до шест електрични циклуси по детекцијата, што значи дека се околу четириесет проценти побрзи од старите релејни системи. Индустријските објекти кои користат оваа само-регулирачка опрема комбинирана со динамско компензирање на реактивна моќност можат да ја одржат стабилноста на напонот во рамките од плус или минус два процента од нормалната вредност. Ова важи дури и кога има изведнапред промени во товарот предизвикани од големи машини во работење или кога обновливите извори како ветер или сонце неочекувано го нарушуваат балансот.

Истакнат тренд: Дијагностика и предвидлива одржување управувани со вештачка интелигенција кај услугите за среден напон

Многу од најдобрите дистрибутивни компании започнуваат да комбинираат уреди за средно напонско прекинување со алатки за машинско учење кои ги анализираат минатите шеми на товар и мерките на отпорот на изолацијата. Според последно објавено известување од Институтот за електрификација од 2023 година, кога одржувањето се оптимизира преку вештачка интелигенција, тоа ја намалува неочекуваната исклученост на мрежите со среден напон за околу две третини во споредба со традиционалните пристапи засновани на распоред. Паметните системи всушност предвидуваат кога деловите можеби ќе започнат да паѓаат со анализа на повеќе од десет различни фактори, како што е трошењето на контактите со текот на времето и промените во нивоата на SF6 гас. Ова им овозможува на техничарите да ги поправат проблемите долго пред мали проблеми да предизвикаат големи прекини во напонот низ целата мрежа.

ЧПЗ

Што се колебањата на напонот?

Колебањата на напонот се одстапувања од стандардните нивоа на напон, карактеризирани со брзи скокови или падови во нивоата на електрична енергија кои можат да се појават во временски период од неколку секунди до минути.

Зошто колебањата на напонот се загрижувачки за енергетските системи?

Флуктуациите на напонот можат да доведат до нестабилност во електричните мрежи, предизвикаат оштетување на опремата, прекинување на работата и ризици за безбедноста, со што влијаат врз индустриите кои зависат од стабилна испорака на струја.

Како помошно средство за комутација на среден напон помага во управувањето со флуктуациите на напонот?

Помошното средство за комутација на среден напон активно ги управува варијациите на напонот користејќи мониторинг во реално време и автоматизирано управување за одржување на континуираноста на работата и спречување на кварови.

Кои технологии се вградени во современите уреди за комутација на среден напон?

Современите уреди за комутација на среден напон вклучуваат паметни релеи, IoT сензори, SCADA платформи и дијагностика базирана на вештачка интелигенција за подобрување на откривањето на кварови, мониторинг во реално време и предвидлива одржавање.