Дунд хүчдэлийн тархалтын төслүүдэд ямар дунд хүчдэлийн шитгээр тохиромжтой вэ?

Системийн хам зах зэргийн хам захын үүрэг гүйцэтгэл болон үйл ажиллагааны үргэлжлэх чадвар дахь ДД-ийн төрөлт багажны үндсэн үүрэг

Дунд хүчдэлийн төрөл бүрийн төхөөрөмжүүд нь дунд хүчдэлийн цахилгаан хуваарилалтын системийн үндэс суурь болдог бөгөөд цахилгааныг тусгаарлах, гэмтлийг зогсоох, ачааллыг удирдах зэрэг үүрэг гүйцэтгэдэг. Эдгээр төхөөрөмжүүд нь эмнэлэг, мэдээллийн төв, технологийн өндөр хүчин чадал бүхий хагас дамжуулагчийн үйлдвэрүүд шиг газруудад цахилгааны аюултай богино холболт, давхацсан хэлхээгээс чухал үндэс суурийг хамгаалж, ажиллагааг гүйцэтгэдэг. Орчин үеийн төхөөрөмжүүд нь гэмтлийг мөчлөн олоод систем дэхь асуудлыг тархахаас өмнө зогсоодог өндөр нарийн цахилгааны автоматаар хангагдсан. Өмнөх загваруудтай харьцуулахад Plant Engineering сэтгүүлийн өнгөрсөн жилийн мэдээгээр дунд хүчдэлийн төхөөрөмжийг дижитал хувилбарыг нь шинэчилсэн цахилгааны компаниуд нийтлэг цахилгааны хаалтын хугацааг 30%-иар бууруулсан байна. Ийм төрлийн сайжруулалт нь цахилгааны итгэл үнэмшилтэй нийлүүлэлтийг барьж чаддаг.

Нийгмийн ба Индустрийн торонд нэвтрүүлэх: Токио Цахилгаан Хүчний жишээ

Олон хүн ам бүхий хотуудад цахилгаан станцуудыг бага зай эзлэх шалгалтын төхөөрөмж хэрэгтэй байдаг тул тэдгээрийг орон сууцны барилгын дэргэд, нийтийн тээврийн системийг ажиллуулах болон оюунлаг хотын технологийг хөгжүүлэх төвд багтаан суурилуулдаг. Жишээ нь, Токионы цахилгаан эрчим хүчний компани өнгөрсөн жил хуучин төхөөрөмжийг хийгээр тусгаарлагдсан шалгалтын төхөөрөмжөөр (GIS) солих үед тус тусгайлан суурилуулах талбайн хэмжээг 60%-иар бууруулж, 22 киловольтын ачааллыг сайн зохицуулж чаджээ. Мөн үйлдвэрлэлийн бүс нутгуудад ч байгууллагууд нь электролит печь болон цахилгаан хөдөлгүүртэй машинуудын баттерей үйлдвэрлэх гэх мэт томоохон төхөөрөмжүүдийг ажиллуулахын тулд шалгалтын төхөөрөмжийн системээ модуль хэлбэрээр байгуулж байна. Энэ уян хатан системийг онцгой болгож буй зүйл бол Японы сэргээгдэх эрчим хүчний сүлжээнд нэмэлт хор хөнөөл учруулахгүйгээр сайн ажилладаг чадвар юм.

Дижиталжилтын дагуу хандлага: Оюун ухаант мониторинг болон цахилгаан сүлжээний найдвартай байдал

Орчин үеийн дунд хүчдэлийн төхөөрөмжүүд нь одоо интернетээр холбогдсон датчик, хадгалах платформуудтай бөгөөд тухайн үед нь цахилгаан тусгаарлалтын эвдрэл, хүрэлцэх хэсгийн хөнөөл, дулаан хуралдах зэрэг үзүүлэлтүүдийг хянах боломжтой болсон. Энэхүү урьдчилан сэргийлэх засварын системүүд нь бүх ажиллаж буй тоон мэдээллийг боловсруулж, 2024 оны сүүлийн үеийн аж үйлдвэрийн тайлангуудын мэдээлснээр таамаггүй зогсолтыг ойролцоогоор 45%-иар бууруулж чаддаг. Сүлжээний аюулгүй байдалд онцгой анхаарал тавигдаж байгаа нь цахилгаан хүчийг холоос хянах боломжийг нэмэгдүүлэх замаар ухаалаг сүлжээний шаардлагыг хангасан төхөөрөмжүүдийг цахилгаан эрчим хүчний компанийн сонголт нэмэгдэж байна. Жишээлбэл, Европын нэг цахилгаан түгээх компани нь ачааллыг бодит цагт тэнцүүлэх боломжтой төхөөрөмжүүдийг суурилуулсны дараа системийн найдвартай ажиллагааг 99.98%-д хүртэл нэмэгдүүлсэн. Энэ нь үйл эксплуатацийн багаж хэрэгслийн операторууд энэ төрлийн дижитал шинэчлэлтийг хүлээн авч буй тусам ажиллагааны чанар хэр зэрэг сайжирч байгааг харуулж байна. Мөн энэ нь ажиллагааг хугацааны дагуу илүү ногоон болгоход тусдаг.

Хуваарилалтын гол болон дэд шугамын сүлжээнд зориулсан дунд хүчдэлийн төхөөрөмжийн үндсэн төрлүүд

Металл бүрхүүлтэй болон металл хаалттай (ATR) цахилгаан төв: Үйл ажиллагааны ялгаа ба хэрэглээ

Металл бүрхүүлтэй дунд болтны цахилгаан төв нь тусдаа тасалгаатай бөгөөд хэсгүүдийг хялбархан сольж, засвар үйлчилгээг хурдан, аюулгүй хийх боломжтой болгодог. Энэ төрлийн систем нь өдөр тутмын ажиллагаанд тоног төхөөрөмжийг ихээр ашигладаг үйлдвэрлэлийн газруудад маш сайн тохирдог. Нөгөө талаар, металл хаалттай ATR цахилгаан төв нь бүх зүйлийг нэг газар бэхлэгдсэн хайрцагт байлгах бөгөөд хөдөлгөөнтэй хэсэггүй байдаг тул зай эзлэхгүй бусад хувилбаруудаас давуу талтай байдаг. Иймд ихэнх хотын дэд бүтцийн төслүүд энэ сонголтыг хийдэг боловч зарим хязгаарлалттай байдаг. 2023 оны Industrial Energy Journal-д дурдсан Техасын химийн боловсруулалтын үйлдвэр энхүү жил металл бүрхүүлтэй нэгжүүдэд шилжснээр жилийн туршдаа зогсолтын цагийг 15 хувь бууруулсан байна. Энэ төрлийн системийн модуль бүтэц нь өөр өөр салбарт хүнд нөхцөлд ажиллахад тодорхой давуу талыг олгодог.

Суурь хуваарилалтын уян хатан бүтэц: Шинэ хандлага

Бэлдэцтэй БХ хуваарилах төхөөрөмж нь урьдчилан хийсэн шинэ төхөөрөмж болон штепсель холболттой байдаг бөгөөд арилжааны байгууламж болон сэргээгдэх эрчим хүчний цогцолборд хэмжээний өргөтгөлтэй холбоотой хөгжүүлэлтэд зориулагдсан. Энэ нь бүх системийг шинэчлэхгүйгээр дэлгэрэнгүй багтаамжийн сайжруулалтанд дэмжлэг үзүүлдэг. Ийм төхөөрөмжүүд нь тархсан үүсгүүр болон хадгалалтаар ажилладаг орон нутгийн торонд тохиромжтой байдлаар хоёр чиглэлд цахилгаан эрчим хүчний урсгалыг дэмждэг болсон.

Туршлагын жишээ: Арьс бүхий БХ хуваарилах төхөөрөмж ашиглан үйлдвэрийн дэд байгууламжийг шинэчлэх (Техас, АНУ)

Техас дахь нэфть боловсруулах үйлдвэр нь 1980-аад онд хийгдсэн хуучин хуваарилах төхөөрөмжийг 25 кА гэмтлийн гүйдлийн эсэргүүцэл бүхий шинэ арьс бүхий системд солин, үндсэн үйл ажиллагааны үед тохиолддог зохицооны асуудлыг шийдэв. Шинэчлэлт нь нумын эсэргүүцэх хийц болон интеграцит IoT датчикаар тоноглогдсон бөгөөд 18-сарын хугацаанд засварын цагийг 40%-иар бууруулсан.

Сонголтын стратеги: Хуваарилах төхөөрөмжийн төрлийг ачааллын хэв маяг болон гэмтлийн гүйдэлд тохируулах

Зохиалтын БХ хуваарилах төхөөрөмжийг сонгохдоо дараах дөрвөн үндсэн хүчин зүйлийг үнэлэх шаардлагатай:

1. Ачааллын динамик : Өдөрт 100 удаа ажилладаг хуваарилалтын төхөөрөмж шаарддаг хэмжээнд түгжин зогсоох төхөөрөмжийн хүчин чадал
2. Асуудлын эрчим : Цахилгаан үүсгэврийн эх үүсвэрт ойр байрших нь ≥25 кА хүртэлх салгалтын чадамжийг шаарддаг
3. Байгаль орчин : Элсэн дэлхэн дээрх суурилуулалт нь давсны тосонг хамгаалахын тулд IP54 ангилалтай хаалт шаарддаг
4. Тэлэлтийн төлөвлөгөө : Модуль систем нь өөрчлөлтийн зардлыг 30%-иар бууруулдаг (Торны инфраструктурын тайлан, 2023)

Агаарын изоляцитай ба Хийн изоляцитай дунд напрямын хуваарилалтын төхөөрөмж: Ижил урт нийт зардал ба Орчин үеийн харьцаа

AIS ба GIS-ийн харьцуулалт: Хэмжээ, Засвар үйлчилгээ, Ашиглалтын хугацаа

Агаарын изоляцтой төлөөний төхөөрөмж эсвэл товчоор AIS нь изоляцийн зориулалтаар энгийн агаарыг ашигладаг. Энэ нь GIS (хийн изоляцтой төлөөний төхөөрөмж) -ийн харьцаагаар гурван төрөл буюу таван дахин их зайг эзэлдэг гэсэн үг юм. Орон зай ихтэй хөдөөгийн орчинд AIS нь санхүүгийн хувьд ашигтай байдаг. Гэсэн хэдий ч хот суурин газар дээр нэг метр квадрат ч хомсдох үед AIS нь одооны байдлаар тохиромжгүй болоод байна. Хийн изоляцтой систем нь серын гексафторид (SF6) гэдэг зүйлийг ашигладаг. Эдгээр систем нь орон зайг 90%-иар бага эзэлдэг ч 2023 оны IEC-ийн тайлангийн мэдээллээр 40-60% өндөр үнэтэй байдаг. Өдөр тутмын үйл ажиллагааны хувьд техникийн зохион байгуулалт ч гэсэн их ялгаатай байдаг. AIS төхөөрөмжийг гурван сар тутамд бохирдлын эсэхийг шалгах шаардлагатай байдаг бол GIS суурилалтыг хийн түвшинг тусгайлан хянах шаардлагатай бөгөөд энэ нь хэдэн жил тутамд хийгддэг.

Орчны хязгаарлалт ба SF6-ын зохицуулалтын даралт

Дэлхийн дөрвөн зүгийн GIS системийн ойролцоогоор 85 хувь нь SF6 хийг агуулдаг боловч энэ нь ЕРА-гийн 2022 оны мэдээллээр ердийн нүүрсхүчлийн хийгээс ойролцоогоор 23,500 дахин муу нөлөө үзүүлдэг. Европын холбоо энэ асуудлыг алхамхан байж байгаа нь F-Gas дүрэм баримтлалын дагуу 2030 онд хүртэл SF6 хэрэглээгээ 2/3 хуваар хорогдуулахыг зорьж байна. Мөн энэ хийг агаарт нь алдаж болохгүйг анхаарах хэрэгтэй, учир нь хэмжээ нь хагас сая ам.доллар хүрч болзошгүй. Эдгээр эрсдэлд холбогдуулан олон компани цахилгаан тусгаарлах зориулалтаар аюулгүй орчин үеийн солбруудыг сонгож байгаа бөгөөд ихэвчлэн хуурай агаар эсвэл азотын холимог хийг ашигладаг.

Туршлагын жишээ: Өндөр нягтшилтай бүс нутагт GIS-ийг нэвтрүүлэх

42 дэд байгууламж дээр AIS-г GIS-ээр солиход томоохон хотын төмөр замын систем 99.98% итгэх боломжийг хангасан. Шахмал дизайн нь байгууламжийн хэмжээг 75%-аар бууруулж, 5 метрээс бага өндрийн зай бүхий туннелийн төслүүдэд чухал ач холбогдолтой байв. Гэсэн хэдий ч SF6-г боловсруулах шаардлага нь жилийн сарын үеийн үйлчилгээний зардлыг 18%-аар нэмэгдүүлсэн.

Цахилгаан тусгаарлалтын ирээдүй: Хатуу диэлектрик ба Сорох Технологи

Орчин үеийн дунд хүчдэлийн системд хатуу диэлектриктэй төхөөрөмж (SIS) болон сорох халхавчийг ашиглах нь гексафторид серыг ашигладаггүй болгож байна. Энэ нь уламжлалт арга барилаас ойролцоогоор 92% бууруулж байна. Тусгайлан 24 кВ түвшинд ажилладаг хүмүүсийн хувьд SIS төхөөрөмж нь амьдралын туршид хийгээр дүүргэгдсэн төхөөрөмжтэй харьцуулахад ойролцоогоор 22% хямд байдаг. Түүнчлэн, тэдгээрийг орчин үеийн орчин үеийн хувьд хагас хэсэг нахиад бага хэмжээтэй хаягдал гардаг. Ирээдүйг харвал, сүүдэрлэсэн шийдэл нь хүндийн тархалттай дунд хүчдэлийн суурилуулалтын бүх байгууламжийн ойролцоогоор талыг эзлэх боломжтой гэж ихэнх мэргэжилтнүүд үзэж байна. Энэ чиг хандлага нь цаг агаарын зорилтоо хүртэл хүрээд цахилгаан хуваарилалтын итгэлтэй сүлжээг барихыг хүсэж буй ашиглалтын компаниудад утгатай байна.

Эко-эффектив хийнүүд (g3, Цэвэр агаар): Техникийн ажиллагаа болон харилцан тохиролцох чадвар

SF6 ашиглахгүй орчин үеийн MV хэлхээний төхөөрөмж нь фторонитрил дээр суурилсан холимог бүхий g3 шиг навчны агаар болон хуурай агаар, азотыг хослуулсан Clean Air шиг орчин үеийн хүрээлэн бүрхэгч хийд тулгуурладаг. Эдгээр шинэ сонголтууд нь цахилгаан тусгаарлах чанарын хувьд хуучин SF6-тай адилхан сайн ажилладаг боловч уур амьсгалын өөрчлөлтөнд нөлөөлөхийг 99%-иас илүү бууруулдаг. Бодит нөхцөлд хийсэн туршилтын үр дүнд g3 тусгаарлалт ашиглан ажиллаж байгаа систем нь стандарт шаардлагын 30% илүү даралтанд ч хамгийн ихдээ 0.5% хүрэхгүй хэмжээний алдагдлыг хяналаа барьж чадаж байгаа нь IEC 62271-203-д тавигдсан шаардлагыг хангаж байна. G7 орнууд 2024 онд хойш бүх шинээр үйлдвэрлэгдэх төхөөрөмжинд SF6 ашиглахаа больж байгаа нь Европын олон улсын худалдан авалтын гэрээнд SF6-гүй төхөөрөмж шаардах болсон бөгөөд тендерт орж байгаа арван бүхэл найман нь ийм ногоон сонголтыг тодорхойлж байна.

SF6-ийн хэрэглээг дэлхийн хэмжээнд бууруулах: F-хийн зохицуулалт болон Киото протоколын нөлөө

Дэлхийн дөрөв дөхөн орны сул фторын хийн дүрмийг шинэчлэн SF6-ийн хэрэглээг хязгаарлаж, Киото протоколын хүрээнд 2030-аад он болохын хүртэл нийт хаягдлыг журамын дагуу 70%-иар бууруулах зорилготой. Европт 2024 оны шинэ засварын дагуу 52 кВ болон түүнээс дээш чадлын түвшинд зориулсан гол дунд хүчдэлийн төхөөрөмжид SF6-ийг хэрэглэхэд хориг тавьсан. Тал нь Хятадад шинээр гаргасан үндэсний стандарт GB/T 11022-2023 хотын цахилгаан шугам сүлжээг өргөтгөх үед SF6-д орлох бусад материалыг ашиглахыг шаардаж байна. Эдгээр өөрчлөлтүүд нь үйлдвэрлэгчдийг шахан дарж, өмнөх жилтэй харьцуулахад SF6 агуулаагүй дунд хүчдэлийн төхөөрөмжийн экспорт нь гурвалсан өсөлттэй болсон. Одоо 12-40.5 кВ хүртэлх хүчдлийн мужид ажилладаг гибрид технологийн сонголтууд нь бүр элбэг болоо.

Туршлагын жишээ: National Grid UK компаний SF6 агуулаагүй GIS системд шилжих нь

National Grid UK нь 12 дэд станц дээр 145 SF6 GIS нэгжийг Цэвэр Агаар Изоляцит системд солиж амжилтанд нь хүрсэн:

• Жилд 18 тонн SF6 ялгаруулалтыг бууруулсан
• хийг хялбарчилсан боловсруулалтад 30% бага зардал үүсэв
• модуль бүтцийн байгуулалтаар суурилуулалтыг 25% хурдан хийсэн
  Суурилуулсны дараах хяналт нь орчны эрчим хүчний эрэлтийн үед 99.98% ашиглалтын боломжийг баталсан бөгөөд шугамын сүлжээнд SF6-гүй технологийн найдвартай байдлыг баталгаажуулсан.

Ашиглалтын замын зураг: Тогтвортой дунд үзүүлэлтүүдийн төхөөрөмжийг хэрэглэх стратеги

Шилжүүлэгтийг үр дүнтэй хийхийн тулд ашиглалтын байгууллагууд дараахь зүйл дээр анхаарлаа хандуулах ёстой:

1. Жизнii циклийн үнэлгээ нүүр түлшний үнэ бодох болон урт хугацааны зохицуулах журмын дагуу байх
2. Шинэчлэх ажлын хөтөлбөр оршин байгаа SF6 кассетонд вакуум цахилгаан таслагчийг нэвтрүүлэх
3. Ажилчдын сургалт солих хийг аюулгүй боловсруулах ба хянах арга
4. Хамтын судалгаа, хөгжүүлэлт 72.5 кВ хүртэлх бат бөх бүртэлттэй цахилгаан төвийн чадамжийг өргөжүүлэхийн тулд үйлдвэрлэгчидтэй хамтран ажиллах
   Орчин үеийн шийдэл нь орчин тойрхийн оршихгүйгээр болон багасгасан техникийн үйлчилгээгээр 5–7 жилийн хүртэлх өгөөжийг тайлагнаж байна.

Бодит төслүүд дэх Суурин цахилгаан төвийн сонголт ба итгэл үнэмшил

Шалтгааны параметрүүд: Хүчдэлийн түвшин, богино холболтын чадамж, IP хамгаалалт

Суурин цахилгаан төвийг сонгох нь дараах гурван үндсэн шаардлагатай эхэлдэг:

• Хүчдэлийн үнэлгээ iEC 62271-200-ийн дагуу ажиллагааны хүчдэлээс 15–20%-аар илүү байх ёстой
• Богино холболтын чадал системийн судалгааны үеэр хэмжсэн талбайн цахилгаан гэмтлийн түвшинтэй таарч байх ёстой
• IP хамгаалалтын ангилал (жишээ нь, IP54) хатуу нөхцөл байдал дэх нөхөртөө болон чийгшүүлэлтийн эсэргүүцэх боломжийг хангана

Оффшор цахилгаан станцуудын 2023 оны судалгаагаар цахилгаан төрөлтийн 62% нь богино холболтын тодорхойлолтын дутагдалд холбоотой байсан бөгөөд инженерийн үнэлгээний нарийвчлалын чухлыг онцолсон.

Урт хугацаат тоног төхөөрөмжийн төлөвлөлтийн хувьд амьдралын циклийн үнэлгээ (LCA)

Прогрессив ашиглалтын зардлыг 25 жилийн хүрээнд үзнэ. Металл бүрхүүлтэй цахилгаан төрөлт нь хуваалтын хувилбаруудаас ихэвчлэн 18–22% бага амьдралын циклийн зардал өгдөг. Энэ нь тоног төхөөрөмжийн хэсгүүдэд хандах боломжийг хялбарчилж, засвар үеийн зогсолтыг багасгадаг учраас юм.

Туршлагын жишээ: Эрэг ойролцоох салхины цахилгаан станцын дэд станцууд болон талбайн онцлогт суурилсан сонголт

Норт мөрний салхины ферм нь долгионы нөлөөг 2.5 метр хүртэл тэсвэрлэх чадвартай даралт ихтэй системтэй давсны шүршилд тэсвэртэй дунд вольтын цахилгаан төрөлтийг суурилуулсны дараа ажиллагаагаа 41% сайжруулжээ. Энэхүү бат бөх дизайн нь далайн хамгийн идэвхитэй коррозитой орчинд ажиллах боломжийг хангасан.

Итгэл үнэмшил сайжруулах: Нумны цохилтод тэсвэртэй байдал, урьдчилан таамаглах засварын үйлчилгээ

Орчин үеийн дунд хүчдэлийн (MV) төлөөлөгч төхөөрөмжүүд нь хоёр талаасаа итгэл үнэмшилтэй байдлыг хангах замаар аюулгүй байдал, хүртсэн байдлыг сайжруулдаг:

1. Нум цохилтын аюулаас хамгаалах iEEE C37.20.7 стандартын дагуу шалгасан (500 мс-ийн турш 40 кА гүйдлийг даах чадвартай)
2. IoT-гүйцэтгэсэн статусын хяналт , урьдчилан таамаглах диагностикаар таамаглашгүй зогсолтыг 57%-иар бууруулдаг

Талбайн гүйцэтгэл: ATR төлөөлөгч төхөөрөмж ашиглан уурхайн үйл ажиллагаа (Австрали)

Австралийн Пилбара мужид агаарын изоляцитай ATR төлөөлөгч төхөөрөмжүүд маш хүнд нөхцөл байдалд ч 93.6% хүртсэн байдлыг хадгалж байв—50°C-аас дээш температур, 15 мг/м³-аас дээш нүхтэлт концентрацитай байсан ч—хүнд металл төхөөрөмжүүдэд хэрэглэхэд хангалттай бат бөх байдлыг нотолсон.

Түгээмэл асуулт

MV төлөөлөгч төхөөрөмж гэж юу вэ, яагаад чухал вэ?

Дунд хүчдэлийн (MV) төлөөлөгч төхөөрөмжүүд нь цахилгаан хуваарилалтын системд чухал ач холбогдолтой бөгөөд цахилгаан тусгаарлалт, гэмтлийг зогсоох, ачааллыг удирдах зэрэг үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ нь эмнэлэг, мэдээллийн төв гэх мэт чухал инфраструктурын аюулгүй байдал, итгэл үнэмшилтийг хангана.

Цифр МВ Хуваалтын төхөөрөмж надад итгэлтэй ажиллагааг хэрхэн сайжруулах вэ?

Цифр МВ Хуваалтын төхөөрөмжүүд ухаалаг хяналтын боломжуудыг нэгтгэнэ. Иймд урьдчилан сэргийлэх засварын боломжтой болно. Энэ нь аж ахуйн газруудын тайлангийн мэдээллээр хүртэл хүрэлцээгүй зогсоолтыг 45%-иар бууруулна.

GIS системд ашигладаг SF6 хийн хувьд орчин үеийн асуудал юу вэ?

SF6 хийн цаг агаарын орчинд үзүүлэх нөлөө нь CO2-оос 23,500 дахин их байдаг. Зохицуулалт нь хэрэглээг багасгахыг чиглүүлж байгаа бөгөөд агаар, азот шиг орчин нөхцөлд сайн солих боломжийг дэмждэг.

Агаарын изоляцит хуваалтын төхөөрөмж (AIS) ба Хийн изоляцит хуваалтын төхөөрөмж (GIS) хоорондох ялгаа юу вэ?

AIS нь изоляцийн агаарыг ашигладаг бөгөөд илүү их зай шаарддаг. GIS нь SF6 хийг ашигладаг бөгөөд илүү бага зай эзэлдэг ч гэсэн үнэтэй байдаг. GIS-г төвөөс зайтай газруудад ашигладаг бол AIS-г хөдөөгийн газруудад ашигладаг.