Cum să alegeți echipamente de comutare MV fiabile pentru sistemele industriale de alimentare cu energie electrică?

Ce sunt echipamentele de comutație MV și de ce sunt esențiale pentru sistemele de alimentare cu energie electrică

Echipamentele de comutație în medie tensiune (MV) controlează și protejează circuitele electrice cuprinse între 600 V și 69 kV — o componentă esențială a infrastructurii moderne de alimentare cu energie electrică. Aceste echipamente izolează defectele în milisecunde, prevenind astfel defectele în cascadă în cadrul rețelelor. Pentru a oferi un punct de referință, întreruperile neplanificate costă unitățile industriale peste 740.000 USD pe oră (Institutul Ponemon, 2023), fapt care subliniază importanța întreruperii rapide a defectelor.

Echipamentele de comutație în medie tensiune permit o distribuție sigură și fiabilă a energiei electrice în rețelele urbane, uzinele de producție și proiectele de energie regenerabilă. Funcțiile lor de protecție apără transformatoarele, cablurile și activele situate în aval de deteriorare în cazul supratensiunilor sau al scurtcircuitelor—reducând riscurile de incendiu, distrugere a echipamentelor și întreruperi prelungite ale funcționării.

Această tehnologie sprijină, de asemenea, integrarea surselor regenerabile prin stabilizarea intrărilor variabile provenite de la fermele solare și eoliene, înainte de injectarea în rețea. Pe măsură ce cererea de energie crește și procesul de descarbonizare se accelerează, echipamentele de comutație în medie tensiune robuste devin indispensabile pentru menținerea echilibrului între fiabilitate, siguranță și eficiență operațională în cadrul rețelelor electrice în continuă evoluție.

Tipuri principale de echipamente de comutație în medie tensiune: izolate în aer vs. izolate în gaz vs. izolate în material solid

Echipamentele de comutație pentru medie tensiune sunt disponibile în trei configurații principale, fiecare cu tehnologii distincte de izolare și avantaje operaționale specifice. Alegerea tipului optim depinde de constrângerile spațiale, de factorii de mediu și de cerințele de fiabilitate — influențând direct siguranța și reziliența sistemului.

Caracteristici și cazuri de utilizare ale echipamentelor de comutație izolate în aer (AIS)

Echipamentele de comutație izolate cu aer folosesc aerul obișnuit ca principal material izolator, ceea ce înseamnă că instalarea este, în general, mai simplă și costurile inițiale rămân relativ reduse comparativ cu alte opțiuni. Sistemul necesită mai mult spațiu între componentele aflate sub tensiune din cauza modului său de funcționare, astfel încât această configurație este potrivită în locuri unde există suficient spațiu disponibil, cum ar fi substațiile electrice exterioare mari sau complexele industriale extinse. Deși accesul la punctele de întreținere nu este deloc dificil, operatorii trebuie să știe că umiditatea, depunerea de praf și expunerea la substanțe chimice agresive pot afecta semnificativ performanța în timp. De aceea, alegerea corespunzătoare a amplasamentului are o importanță deosebită pentru asigurarea fiabilității pe termen lung.

Avantajele echipamentelor de comutație izolate cu gaz (GIS) în medii cu spațiu limitat

Echipamentele de comutație izolate cu gaz (GIS) folosesc gazul hexafluorură de sulf (SF6) ca mediu izolator, ceea ce permite acestor sisteme să ocupe aproximativ 70% mai puțin spațiu comparativ cu echipamentele tradiționale de comutație izolate în aer (AIS). Dimensiunea redusă face ca GIS să fie deosebit de util în locuri unde spațiul este limitat, cum ar fi substațiile din centrul orașelor, clădirile înalte, instalațiile subterane și chiar în minele adânci. Eficiența ridicată a SF6 se datorează proprietăților sale dielectrice excepționale, care contribuie la prevenirea arcurilor electrice și la menținerea stabilității sistemului în condiții de sarcină ridicată. Totuși, există un aspect negativ: deoarece SF6 este un gaz cu efect de seră extrem de puternic, manipularea acestuia necesită instruire specială și respectarea strictă a reglementărilor de mediu. Multe companii dispun astăzi de echipe dedicate exclusiv pentru manipularea sigură a acestui tip de echipamente.

Echipamente de comutație izolate în stare solidă (SIS) pentru siguranță și sustenabilitate sporite

Tehnologia SIS înveleşte conductoarele fie în rășină epoxidică, fie în cauciuc de silicon, eliminând astfel acele gaze SF6 dăunătoare și alte emisii fluorurate cu efect de seră. Ce înseamnă acest lucru în practică? Apa nu poate pătrunde în interior, nu are loc coroziune și nimic nu contaminează sistemul. Rezultatul? Funcționare fiabilă chiar și atunci când este instalată în apropierea coastei, în climă tropicală sau în orice zonă în care nivelul de umiditate tinde să fie ridicat. Deoarece necesită foarte puțină întreținere și nu este afectată de praf sau deșeuri care se depun pe ea, din ce în ce mai multe companii apelează la soluțiile SIS pentru proiectele lor de ferme solare, stații de încărcare pentru vehicule electrice și, în general, pentru orice infrastructură în care, în prezent, caracterul ecologic este esențial.

Scenarii cheie de aplicație pentru echipamentele de comutație MT în diverse industrii

Echipamentele de comutație MT constituie baza siguranței și fiabilității electrice în sectoarele infrastructurii critice — fiind implementate acolo unde continuitatea operațională este necondiționată.

Substații de distribuție și interconectare la rețea

În rețelele de transport și distribuție, echipamentele de comutație MT gestionează fluxul de putere, izolează defecțiunile în timpul întreruperilor și mențin stabilitatea tensiunii pentru milioane de consumatori. Unitățile de tip inel (RMU) sunt utilizate pe scară largă în distribuția urbană pentru a permite alimentarea secționalizată, cu redundanță integrată și impact spațial minim.

Instalații industriale care necesită o fiabilitate ridicată și gestionare eficientă a defectelor

Fabricile, rafinăriile de petrol și centrele mari de date se bazează toate pe echipamentele de comutație de medie tensiune pentru a-și proteja echipamentele costisitoare și pentru a menține personalul în siguranță. Aceste sisteme acționează ca protecție pentru motoare, acționări industriale și panourile critice de control al proceselor împotriva creșterilor bruște de putere și a scurtcircuitelor periculoase, care pot distruge echipamentele. Când apar probleme cu alimentarea principală de energie electrică, întrerupătoarele automate de transfer intervin pentru a asigura continuitatea activităților. Ele permit instalațiilor să treacă automat la generatoarele de rezervă fără a întrerupe producția, motiv pentru care mulți manageri de uzină consideră instalarea întrerupătoarelor automate de transfer esențială pentru planificarea continuității activității.

Integrarea energiei regenerabile (ferme eoliene/solare)

Atât instalațiile solare, cât și parcurile eoliene se bazează pe echipamente de comutație de medie tensiune pentru a îndeplini funcții importante, cum ar fi sincronizarea cu rețeaua electrică, reducerea armonicilor și menținerea nivelurilor corespunzătoare de tensiune. În ceea ce privește proiectele eoliene offshore, echipamentele de comutație izolate cu gaz (GIS) au devenit opțiunea preferată, deoarece aceste sisteme ocupă mai puțin spațiu, rezistă la deteriorarea cauzată de apă sărată și nu necesită întreținere constantă — un avantaj semnificativ atunci când tehnicienii trebuie să călătorească în largul mării pentru efectuarea reparațiilor. Pentru operațiunile solare terestre, echipamentele de comutație izolate cu material solid (SIS) câștigă în popularitate datorită caracteristicilor lor ecologice, duratei de viață extinse și capacității de a funcționa fără monitorizare regulată. Mulți operatori apreciază în mod deosebit acest aspect, deoarece siturile solare remote adesea nu dispun de echipe de întreținere în apropiere.

Cum să alegeți echipamentele potrivite de comutație de medie tensiune: factori tehnici și operaționali critici

Clasa de tensiune, capacitatea de suport la scurtcircuit și cerințele privind regimul de comutare

La alegerea echipamentelor de întrerupere de medie tensiune, începeți prin potrivirea caracteristicilor tehnice cu nevoile reale ale locației. Verificați dacă valorile nominale de tensiune pot suporta atât regimul normal de funcționare, cât și condițiile de vârf. Majoritatea instalațiilor industriale funcționează în prezent într-un domeniu de tensiune cuprins între 3,3 kV și aproximativ 36 kV. Echipamentele trebuie să reziste, de asemenea, scurtcircuitelor. Dacă nu pot suporta curenții de defect specifici acelei locații, vor apărea probleme serioase ulterior, atât din punct de vedere al siguranței, cât și al costurilor. Analizați frecvența comutărilor. Întreruptoarele în vid sunt, în general, mai potrivite în cazul unor comutări frecvente (de exemplu, baterii de condensatori). Totuși, unitățile cu SF6 își păstrează rolul acolo unde comutarea este rară, dar necesită o capacitate ridicată de întrerupere. Sistemele critice, cum ar fi întreruptoarele automate de transfer sau liniile de alimentare de urgență, necesită o atenție deosebită. Asigurați-vă că valorile nominale de întrerupere corespund, de fapt, celor mai defavorabile situații de defect, conform cerințelor standardului IEC 62271-100.

Condiții de mediu, necesități de întreținere și analiză a costurilor pe ciclul de viață

Gradul în care echipamentele rezistă condițiilor de mediu are un impact real asupra duratei lor de viață, a siguranței în exploatare și a sumelor cheltuite în timp. La analiza diferitelor medii, factori precum temperaturile extreme, nivelul de umiditate, aerul sărat din zonele de coastă, depunerea de praf și substanțele chimice sunt toți semnificativi. Standardul IEC 62271 ajută la clasificarea acestor riscuri. Majoritatea instalațiilor din interior necesită cel puțin o clasă de protecție IP2X, dar situația se schimbă atunci când echipamentele sunt instalate în exterior sau în apropierea zonelor cu apă sărată, unde devine necesară o protecție IP54 sau superioară. De asemenea, cerințele de întreținere diferă semnificativ în funcție de tipul de sistem. Sistemele AIS necesită, în general, verificări la fiecare trei luni, plus sesiuni regulate de curățare. Sistemele GIS necesită personal specializat, cu cunoștințe privind manipularea gazelor și detectarea scurgerilor. Sistemele SIS se disting prin faptul că necesită mult mai puțină atenție în ansamblu, reducând lucrările planificate de întreținere cu aproximativ 40% comparativ cu alternativele AIS.

Realizați o analiză holistică a costurilor pe întreaga durată de viață care să evalueze:

Dați prioritate soluțiilor modulare și scalabile, care să susțină creșterea viitoare a sarcinii sau actualizările tehnologice — evitând înlocuirea completă a echipamentelor la extinderea capacității sau la integrarea funcționalităților de monitorizare digitală.

Întrebări frecvente

Care este funcția principală a echipamentelor de comutație MT?

Echipamentele de comutație MT controlează și protejează circuitele electrice, izolând defectele în câteva milisecunde pentru a preveni defecțiunile și a asigura o distribuție sigură și fiabilă a energiei electrice.

Cum se integrează echipamentele de comutație MT cu sursele de energie regenerabilă?

Echipamentele de comutație MT stabilizează intrările variabile provenite de la fermele solare și eoliene înainte de injectarea în rețea, sprijinind integrarea surselor regenerabile și asigurând în același timp eficiența operațională.

Ce factori trebuie luați în considerare la selecția echipamentelor de comutație MT?

Luați în considerare tensiunea nominală, capacitatea de rezistență la scurtcircuit, condițiile de mediu, necesitățile de întreținere și costurile pe întreaga durată de viață la alegerea echipamentelor de comutație MT.

Care sunt beneficiile utilizării echipamentelor de comutație cu izolație solidă?

Echipamentele de comutație cu izolație solidă oferă o siguranță și o sustenabilitate sporite prin eliminarea gazelor SF6, asigurând rezistență la intemperii și necesitând o întreținere redusă.