Kodėl pramonės klientai teikia pirmenybę protingiems aukštos įtampos komplektams

Protingų aukštos įtampos visųjų rinkinių raida ir naudojimas

Didėjantis paklausos augimas gamybos ir sunkiosios pramonės sektoriuje

Pramonė sparčiai juda link protingų aukštos įtampos įrenginių, kad atitiktų augančias energijos poreikius. Rinkos prognozės rodo, kad ši sektorius nuo 2023 iki 2033 metų kasmet augtų apie 12,5 procento, daugiausia dėl plieno gamybos, cheminių perdirbimo įmonių ir automobilių gamyklose vykdomų modernizacijų. Apie trečdalis visų naujų elektros instaliacijų pagrindinėse pramonės šakose dabar naudoja šiuos pažangius sistemas. Jos gali išlaikyti 15–40 procentų didesnę apkrovą lyginant su senesniais modeliais, nesumažindamos saugumo ar patikimumo. Daugelis gamyklų vadovų praneša apie reikšmingus operacinio efektyvumo pagerėjimus po pereinamųjų prie šių naujesnių technologijų, todėl priėmimo rodikliai nuolat auga skirtingose gamybos srityse.

Tęsiamas integravimas su esama elektros infrastruktūra

Modernios sistemos pasiekia 98 % atgalinio suderinamumo su senesniais jungikliais ir magistralių konfigūracijomis dėka adaptacinių skaitmeninių sąsajų, leidžiančių atnaujinti sistemas be eksplotacijos pertraukų. Aukštos įtampos IGCT moduliai (izoliuoto vartelio dvišaliai tranzistoriai) tapo būtini, nes jie siūlo 23 % didesnį perjungimo greitį lyginant su senesnėmis tiristorinėmis sistemomis – žymiai sumažindami įtampos šuolius perkrovos metu.

Senųjų gamyklų modernizavimas: modernizavimo atvejo analizė

2024 m. atliktas 50 metų senumo aliuminio lydymo cecho modernizavimas leido sutaupyti 17 % energijos, pakeitus mechaninius relės įtaisus išmaniomis visiškai integruotomis sistemomis su puslaidininkiniais valdikliais. Projektas grįžo per 2,3 metų – 22 mėnesiais greičiau nei tradiciniais metodais – naudojant realaus laiko harmoninių trikdžių filtravimą ir dinaminį apkrovos balansavimą.

„Internet of Things“ ir išmanieji skaitikliai, kurie skatina išmanios gamyklos energijos revoliuciją

Belaidžiai srovės jutikliai ir debesijų analizė leidžia 84 % naudotojų įgyvendinti numatytąją techninę priežiūrą, kas kasmet sumažina nenueplanuotas sustojimus 41 %. Kaip nurodyta IGBT rinkos analizėje , 63 % naujų „Smart Factory“ iniciatyvų dabar reikalauja integruotų galios kokybės stebėjimo funkcijų aukštos įtampos sistemose, kad būtų užtikrinta „Industry 4.0“ integracija.

Skaitmeninis valdymas ir nuotolinis stebėjimas užtikrina geresnį tinklo veikimą

Šiuolaikiniai aukštos įtampos komplektai integruoja IoT įgalintus jutiklius ir pritaikomuosius algoritmus kad būtų užtikrintas tikslus pramoninių energijos tinklų valdymas. Objektai, naudojantys išmanųjį stebėjimą, sumažina nenueplanuotas pertraukas 32 %, o vidutiniškai taupoma 740 tūkst. USD per metus dėl sustojimų mažinimo vidutinio dydžio gamykloms, tai rodo 2023 m. „Ponemon Institute“ tyrimas.

Realaus laiko valdymas padidina reaktyvumą aukštos įtampos sistemose

Skaitmeniniai dvyniai leidžia operatoriams imituoti tinklo apkrovos scenarijus su <5 ms latencija – tai ypač svarbu tokiose srityse kaip plieno gamyba, kur ±2 % įtampos svyravimai gali pažeisti indukcinės krosnis. Tyrimai rodo, kad proaktyvus apkrovos balansavimas išmaniuose sistemose neleidžia 89 % kaskadinio gedimo atvejų, būdingų tradicinėms sistemoms.

Skaitmeniniai valdymo sprendimai maksimaliai padidina efektyvumą aukštos galios pramonės taikymuose

Valdymo metodas	Energijos nuostolių sumažinimas	Reakcijos laiko pagerinimas
Elektromechaninis	12–18%	120–200 ms
Išmanusis skaitmeninis	29–34%	8–15 ms

Tolydžiai optimizuodamos galios koeficientus, išmaniosios sistemos cemento gamyklose pasiekia 97,6 % vidutinį veikimo efektyvumą – 11 procentinių punktų daugiau nei senos kartos įranga.

Nuotolinis stebėjimas sumažina prastovas ir gerina eksplotacijos tęstinumą

Debesijų pagrindu veikiantys informaciniai skydeliai suteikia išsamią apžvalgą apie pastotės būklę, įskaitant izoliacijos pablogėjimą ir magistralinių laiptų šiluminį našumą. Nuotolinės diagnostikos platformas naudojančios įmonės praneša apie 41 % greitesnį gedimų šalinimą dėka automatinio įspėjimo ir papildytos realybės trikdžių šalinimo įrankių – tai ypač naudinga jūros naftos gręžiniams ir kitoms sunkiai pasiekiamoms vietovėms.

Energetinė efektyvumas, patikimumas ir ilgalaikė ekonominė nauda

Išmanieji aukštosios įtampos komplektai užtikrina ilgalaikę vertę dėka gerinto efektyvumo, patikimumo ir gyvavimo ciklo ekonomikos – tai svarbiausi prioritetes augant energijos kainoms ir taikant tvarumo reikalavimus.

Sumažintos energijos nuostoliai dėka pažangių galios konvertavimo technologijų

Naujoji silicio karbido (SiC) ir galio nitrido (GaN) puslaidininkų technologija sumažina energijos švaistymąsi apie 15 %, tai rodo 2024 m. tyrimas, atliktas Rocky Mountain Institute. Šios medžiagos padeda transformatoriams ir jungiamajam įrenginiui veikti šaltesniu režimu, kadangi jie veikimo metu išskiria mažiau šilumos. Tai reiškia, kad gamyklos išleidžia mažiau pinigų oro kondicionavimui ir aušinimo sistemoms, tuo pačiu atlikdamos tą patį darbą. Kalbant apie energijos taupymą, atkūriamoji stabdymo sistema šiuolaikinėse didelėse gamyklų aplinkose tapo gana paplitusi. Kai dideli įrenginiai sulėtina eiga, vietoj to, kad tiesiog švaistyti visą judėjimo energiją šiluma, sistema iš tikrųjų sugeria šią energiją ir grąžina ją į elektros tinklą. Kai kurios įmonės praneša, kad po tokios energijos atkūrimo sistemos diegimo jų elektros sąskaitos sumažėjo žymiai.

Tiksli srovės ir įtampos matavimas stabiliai energijos tiekimo užtikrinimui

Nanometrinio masto jutikliai aptinka srovės svyravimus iki 0,5 mA, leidžiantys realaus laiko įtampą stabilizuoti. Šis tikslumas sumažina harmoninius iškraipymus, kurie gadina įrangą, todėl techninės priežiūros sąnaudos mažėja iki 30 % ( CarbonMinus energijos valdymo tyrimas ).

Aukštos patikimumo izoliacijos technologijos padidina saugumą ir ilgaamžiškumą

Pluoštu sustiprinti izoliaciniai medžiagai ir dujų izoliuota jungtuvė (GIS) pasiekia 99,9 % dielektrinį patikimumą, pranašesnius už tradicinius oro izoliuotus spintus. Šios naujovės sumažina lanko žybsnio riziką ir pratęsia įrangos tarnavimo laiką 8–12 metų, dėl ko mažėja keitimo dažnumas ir gyvavimo ciklo sąnaudos.

Išmaniųjų aukštos įtampos komplektinių įrenginių kainos ir ilgalaikių taupymų vertinimas

Nors pradinės investicijos yra 20–25 % didesnės nei konvencinių sistemų, ilgalaikis taupymas dėl sumažintos energijos sąnaudų, techninės priežiūros ir prastovų dešimties metų laikotarpiui sunkiojoje pramonėje sudaro 220–250 % grąžinamo pelno.

Automatizacija ir prognozuojamoji techninė priežiūra išmaniosiose aukštos įtampos sistemose

Kaip automatizacija keičia aukštos įtampos techninio aptarnavimo praktikas

Vis daugiau įmonių šiais laikais keičia rankinius patikrinimus robotais ir protingomis diagnostikos priemonėmis. Kai kurie pranešimai teigia, kad tai sumažina žmogaus dalyvavimą apie 70 %, kas yra suprantama, atsižvelgiant į tai, kiek nuobodu gali tapti šie uždaviniai. Pavyzdžiui, dabar automatizuoti testai tikrina izoliacines medžiagas ir jungtuvus daug greičiau nei bet kuris technikas galėtų, ir tiesą sakant, tai dar saugesnis būdas. Žvelgiant į ateitį, pramonės robotų rinka atrodo labai perspektyvi. Pramonės ekspertai vertina, kad ji gali išaugti nuo maždaug 55 milijardų dolerių 2025 m. iki beveik 291 milijardo dolerių iki 2035 m. Kodėl? Na, verslui reikia didesnio tikslumo, ypač dirbant su įranga, kurioje yra aukšta įtampa, kur klaidos paprasčiausiai nepriimtinos.

Prognozuojamas aptarnavimas sumažina nenuspėjamas stabdymo situacijas gamyboje

Kai istoriniai duomenys sujungiami su tuo, ką jutikliai fiksuoja šiuo metu, prognozuojama techninė priežiūra gali sumažinti netikėtus sustojimus nuo 30 iki beveik pusės laiko. Šilumos vaizdų kamerų ir virpėjimo jutiklių pagalba nustatomos problemos dar prieš jos tapdamos didelėmis, pvz., kai transformatoriai pradeda rodyti dėvėjimosi požymius ar jungiklių įranga pradeda blogėti. Pramonės automatizavimo ekspertai nustatė, kad vietose, kuriose veikia daugiau nei 100 aukštos įtampos įrangos vienetų, tokių praktikų įgyvendinimas kasmet gali sutaupyti apie septyniolika keturiasdešimt tūkstančių dolerių JAV tik remontuojant netikėtai sugedusius įrenginius.

IoT valdoma analitika leidžia ankstyvai aptikti gedimus

Pramonės sistemose visur integruoti IoT jutikliai gali generuoti daugiau nei 10 tūkstančių duomenų taškų kiekvieną minutę. Šie skaičiai nėra tik rodyklė. Protingos mašininio mokymosi priemonės peržvelgia visus šiuos duomenis, ieškodamos problemų, kurių kol kas niekas kitas nepastebi. Pavyzdžiui, ankstyvų elektros gedimų požymių ar izoliacijos pradėjimo blogėti dėl drėgmės kaupimosi savaitėmis anksčiau nei planuota. Tradicinės apžiūros metodika paprastai praleidžia šiuos įspėjamuosius signalus iki pat to momento, kai jau beveik per vėlu. Pagal praėjusiais metais paskelbtus pramonės ataskaitas, tokios protingos analitikos taikymas padėjo sustabdyti beveik 9 iš 10 galimų lanko iškrovos avarijų plieno gamyklose tiesiog išjungiant įrangą dar prieš atsitinkant pavojingiems įvykiams.

Pilno automatizavimo ir kvalifikuotos darbo jėgos poreikių suderinimas

Automatizacija valdant įprastines diagnostikos procedūras, kvalifikuoti technikai lieka būtini įspėjimams interpretuoti, algoritmams tobulinti ir sudėtingoms situacijoms spręsti. Vieningosios komunalinės paslaugų tiekimo įmonės naudoja hibridinius modelius, kuriuose dirbtinis intelektas atlieka 80 % diagnostikos darbų, leisdamas inžinieriams sutelkti dėmesį į tinklo stabilizavimą ir turtų gyvavimo ciklo optimizavimą – užtikrindamas tiek patikimumą, tiek nuolatinį žmogišką priežiūrą.

Integracija su išmaniaisiais tinklais ir ateities reikalavimus atitinkančiomis pramoninėmis energijos sistemomis

Išmaniųjų aukštos įtampos komplektinių jungiklių prijungimas prie išmaniųjų tinklų infrastruktūros

Aukštos įtampos išmaniųjų sistemų veikimas iš karto prasideda kartu su moderniomis išmaniosiomis tinklo konfigūracijomis, valdančiomis dvikrypį energijos srautą ir reguliuojančiomis apkrovas pagal poreikį. Gamyklose ir didelėse pramonės įmonėse tai reiškia, kad jos gali padėti stabilizuoti bendrą elektros tinklą, tuo pačiu mažindamos savo energijos sąnaudas, kas ypač svarbu vietose, kuriose naudojami saulės baterijų ar vėjo jėgainių įrenginiai. Standartizuotos ryšio taisyklės tarp visos įrangos ir tinklo valdytojų leidžia realiuoju laiku derinti nustatymus ir integruoti skirtingų tipų vietinius energijos šaltinius. Pagal paskutiniais metais paskelbtus tyrimus, įmonės, naudojančios šias pažangias sistemas, sumažino techninės priežiūros kvietimus apie 34 procentus ir pagerino įtampos valdymą visose savo patalpose, stabilių veikimo ribų maržą padidindamos beveik 20 procentų.

Atsirandantys pokyčiai: dirbtinio intelekto optimizuotas apkrovų balansavimas ir savęs taisantys tinklai

Toliau kalbama apie tai, kaip protingos sistemos optimizuoja apkrovas ir automatiškai šalina problemas. Šios mašininio mokymosi modeliuojamos sistemos iš esmės „skaito elektrinių tinklų ženklus“, nustatydamos galimus įtampos kritimus dar prieš jiems atsitiekiant, analizuodamos duomenis iš tūkstančių taškų visame tinkle. Tuo pat metu savęs taisantys tinklai gali beveik akimirksniu persijungti į kitą energijos tiekimo maršrutą, kai tik kyla problema – kalbame apie reakcijos laiką trumpesnį nei pusė sekundės. Kai kurie realaus pasaulio tyrimai pasiekė įspūdingus 99,98 % veikimo laiko rodiklius, kas reiškia tik 43 minutes per metus prastovos. Toks patikimumas yra labai svarbus vietose, tokiuose kaip mikroschemų gamyklos, kur net trumpalaikė elektros tiekimo pertrauka kainuoja šimtus tūkstančių. Naujausios technologijos leidžia pramonės objektams patiems veikti kaip mažosioms elektrinėms, realiu laiku koreguojant energijos suvartojimą, kad būtų galima išlyginti atsinaujinančių energijos šaltinių svyravimus, kai netikėtai padidėja vėjo ar saulės energijos gamyba.

Dažnai užduodami klausimai

Kas yra protingos aukštosios įtampos komplektinės įrangos?

Išmaniosios aukštosios įtampos komplektinės sistemos yra pažangios elektrinės sistemos, naudojamos tenkinant augančias energijos perves įvairiose pramonės šakose. Jos gali tvarkyti žymiai didesnes apkrovas, užtikrindamos geresnį saugumą ir patikimumą lyginant su senesniais modeliais.

Kaip šios sistemos integruojasi su esama elektros infrastruktūra?

Išmaniosios sistemos pasiekia 98 % atgalinę suderinamumą su senesniais jungiklių ir magistralinių skyrių konfigūracijomis, leidžiančiomis sklandžiai atnaujinti sistemas be eksplotacinių pertraukų.

Kokias naudą jos suteikia energijos efektyvumo ir sąnaudų taupymo požiūriu?

Išmaniosios sistemos užtikrina didesnį efektyvumą, mažindamos energijos švaistymą ir tobulindamos galios konvertavimo technologijas, dėl ko ilguoju laikotarpiu pasiekiama reikšminga sąnaudų taupymo nauda.

Kaip automatizacija veikia techninės priežiūros praktikas?

Automatizacija sumažina poreikį rankiniams patikrinimams, gerindama tikslumą ir saugumą. Taip pat ji palaiko prognozuojamąją techninę priežiūrą, kad būtų sumažintos netikėtos pertraukos.

Ar šias sistemas galima naudoti kartu su išsiviais tinklais?

Taip, „Smart High-voltage Complete Sets“ yra sukurti beveik neskeliant sujungti su išmaniąja tinklo infrastruktūra, palaikančia dviem kryptimis vykstantį energijos srautą ir apkrovos reguliavimą.