通常來說,由停機造成電力不可用而帶來的損失,在很大程度上取決于電力的不同應用場景。以數(shù)據(jù)中心行業(yè)為例,平均每起停機事件的成本超過74萬美元。在醫(yī)療行業(yè),停機事件平均每分鐘損失成本8662美元,連續(xù)停機8小時帶來的成本損失可能高達410萬美元,這還不包括對病患人身安全造成的致命影響。
作為中低壓配電領(lǐng)域?qū)<?,施耐德電氣認為應從全生命周期的角度出發(fā)提升電力可用性,才可以更好地激發(fā)配電系統(tǒng)在不同場景應用中的可持續(xù)活力。
那么,什么是配電系統(tǒng)的電力可用性?
與電力可靠性強調(diào)的“盡可能延長設(shè)施內(nèi)電力的正常運行時間”不同,國際電工委員會(IEC)將可用性定義為“處于可執(zhí)行規(guī)定功能狀態(tài)的能力”。簡單來說,可用性指正常運行時間。以數(shù)據(jù)中心的行業(yè)術(shù)語來說,可用性指“9的數(shù)量”。例如,99.999%的正常運行時間是“五個9”,意味著每年的停機時間僅約為5分鐘。
那么造成這些電力中斷事故的原因是什么呢?導致斷電等事故發(fā)生,進而影響電力可用性的原因眾多,其中部分是由于頻發(fā)惡劣天氣導致主電網(wǎng)電力中斷所引起,另一方面則源自用電場景內(nèi)部的配電基礎(chǔ)設(shè)施帶來的問題,例如配電基礎(chǔ)設(shè)施的可靠性,以及配電系統(tǒng)在遭遇停機事件后的恢復速度等。
如今,隨著碳中和目標的推動,越來越多清潔能源并網(wǎng)導致電力來源日趨分散化,部署于電氣網(wǎng)絡的海量電力敏感型設(shè)備、元器件也正在“復雜化”電氣網(wǎng)絡,導致電力質(zhì)量和可用性,更增添了“敏感”屬性。而作為既連接電力供給側(cè),又連接電力消費側(cè)的配電系統(tǒng),如果其設(shè)計、保護、監(jiān)控和維護存在問題,會給人們生產(chǎn)生活所依賴的電力可用性埋下隱患。
因此,如何從提高電力可用性的角度出發(fā),以系統(tǒng)全周期視角進一步提高電力供應的連續(xù)性,提高管理水平,快速處理故障,降低斷電風險,已變得逾加重要。
通過5種途徑,在全生命周期提升電力可用性
1.預制化設(shè)計
在配電領(lǐng)域,配電系統(tǒng)的設(shè)計直接關(guān)系到后期運營的可靠性以及電力可用性。一般而言,在充分保障安全性的前提下,整個配電系統(tǒng)的設(shè)計需要根據(jù)項目性質(zhì),以及負荷的重要性,對供電連續(xù)性加以考量。而預制中低壓配電系統(tǒng)則依托上述思路,并已通過特定應用領(lǐng)域的驗證。
預制化中低壓配電系統(tǒng)中包含核心電力系統(tǒng)設(shè)計方案,以及適用于電力管理的數(shù)字化智能。為了進一步增強系統(tǒng)韌性,設(shè)計中還可以納入備用電源和電力調(diào)節(jié)裝置,如發(fā)電機、不間斷電源、自動轉(zhuǎn)換開關(guān)、諧波濾波等。此外,設(shè)計還應符合當?shù)胤ㄒ?guī)及國際標準,并針對安全性進行優(yōu)化,避免造成人身傷害和設(shè)備損壞。
預制中低壓配電系統(tǒng)可以大大簡化從設(shè)計到建設(shè)的過程,降低系統(tǒng)構(gòu)建和操作的總體風險與成本。同時,專業(yè)配電設(shè)計軟件還能夠結(jié)合當前和未來的所有預期運行條件和環(huán)境條件,針對特定應用領(lǐng)域優(yōu)化配電系統(tǒng)的各個方面,從而有助于配電系統(tǒng)更好地滿足未來發(fā)展需求。
去年,施耐德電氣發(fā)布了新一代預制低壓成套設(shè)備,包括BlokSeT、Okken、PrismaSeT 系列,可實現(xiàn)標準網(wǎng)關(guān)、無線連接、測溫等多種功能的預制化搭載,打造出廠即自帶數(shù)字化基因的新型智能成套設(shè)備,不但能幫助設(shè)計院、盤廠等合作伙伴及最終用戶以更低投入且“輕量化”的方式享有數(shù)字化體驗,而且結(jié)合多款數(shù)字化軟件,還能隨時監(jiān)測設(shè)備運行狀態(tài),并能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場及云端的高效管理,從而全面優(yōu)化配電資產(chǎn)從設(shè)計、建造到部署、營維的全生命周期數(shù)字化管理,提高用電可靠性,提升供配電系統(tǒng)的運維效率。
2.智能化斷路器
通過應用最新的斷路器技術(shù),能夠在維持設(shè)施正常運行的同時,保護人員和設(shè)備的安全。當配電系統(tǒng)中某一點發(fā)生故障時,整個設(shè)施的電力可用性有可能因此受到影響。為此,應用具有選擇性配合和級聯(lián)技術(shù)功能的斷路器,不但能夠加強對主干路的保護,同時加強限流能力,提高下級斷路器的分斷能力,由此可以快速隔離故障部分,保障僅位于故障部分上游的斷路器發(fā)生跳閘,而配電網(wǎng)絡的其余部分不受影響。
結(jié)合對配電的專業(yè)化設(shè)計,用戶可以選擇更具適用性的斷路器尺寸及組合方式,以便增強配電網(wǎng)絡所有部分的“全面”選擇性配合能力。
除此之外,智能化斷路器還具有易維護、可拆卸、可插拔功能,更易于管理,同時還支持嵌入式計量功能,可與電力監(jiān)控系統(tǒng)配合,及時發(fā)現(xiàn)配電系統(tǒng)中可能存在的潛在隱患。
從主干路中應用的Masterpact MTZ空氣斷路器,到分電路中用到的Compact NSX系列塑殼斷路器,再到貼近用戶端的Acti 9系列微型斷路器,施耐德電氣豐富的產(chǎn)品能夠做到全部覆蓋。完整的產(chǎn)品線不但質(zhì)量卓越,還擁有更寬的電流覆蓋范圍和自身強大的限流能力,內(nèi)嵌的電子脫扣單元則成為實現(xiàn)全面選擇性和級聯(lián)技術(shù)的基礎(chǔ)。此外,這些系列的斷路器經(jīng)過多年的技術(shù)發(fā)展,如今都已內(nèi)置了強大的數(shù)字化功能,這也為后期運營管理,維護維修的提質(zhì)提速打下了基礎(chǔ)。而對于設(shè)計師群體特別值得一提的是,施耐德電氣可提供極其全面和完整的選擇性對照表,將經(jīng)過反復驗證和應用的斷路器搭配方案一同呈現(xiàn),從而可極大提高設(shè)計效率和質(zhì)量。
3.電能管理系統(tǒng)
為了防止運行中的配電系統(tǒng)受潛在可靠性隱患的影響,更多數(shù)字化技術(shù)的應用正成為“剛需”,全面數(shù)字化的電氣系統(tǒng)能夠更好地承受電力干擾,抵御停機事件的發(fā)生。數(shù)字化的電能管理系統(tǒng)能夠從互聯(lián)互通的設(shè)備中獲取數(shù)據(jù),作用好比電氣系統(tǒng)中的顯微鏡,可持續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)性能和與系統(tǒng)相連的資產(chǎn)。當檢測到意外情形時,管理系統(tǒng)會向工作人員發(fā)出警報通知,以便他們能夠立即找到問題所在,并采取措施防止出現(xiàn)危急情況。
互聯(lián)互通的電力網(wǎng)絡中包含多種智能化、互聯(lián)互通的先進儀表,可快速揭示電能質(zhì)量問題(如高諧波或電壓驟降等)或其他類型故障,而診斷工具有助于設(shè)施團隊快速確定問題的根本原因,預防停電事件發(fā)生。
此外,數(shù)字化的解決方案中還應納入無線溫度傳感器,有助于盡早檢測到導體及連接點位置的異常溫升。無線溫度傳感器還有助于降低火災和故障風險(以及縮短相關(guān)停機時間),同時節(jié)約紅外(IR)測試的時間和成本。同時,包括監(jiān)測斷路器健康和老化的創(chuàng)新功能如今也已得到了應用,結(jié)合高級分析工具,還可實現(xiàn)主動式維護,避免發(fā)生因性能下降導致故障發(fā)生,并延長斷路器壽命。這些新的能力可以在降低運行成本的同時,保障電力的全天候高度可用性。
4.預測性維護專家服務
如果用戶缺乏必要的現(xiàn)場設(shè)施運維管理技術(shù)支持或?qū)I(yè)知識,那么基于云技術(shù)的電力管理專家級應用將發(fā)揮重要的作用,這種“數(shù)字化服務”可以幫助用戶降低配電系統(tǒng)管理工作的復雜性和所需的時間,同時提高電能質(zhì)量、可靠性和可用性。
施耐德電氣能夠提供包括側(cè)重資產(chǎn)健康診斷的Asset Advisor千里眼顧問,側(cè)重能效診斷的Building Advisor云能效顧問和側(cè)重電能質(zhì)量的Power Advisor電力顧問,這一系列專家顧問可以全天候監(jiān)控設(shè)施運行狀態(tài),并針對設(shè)施內(nèi)電氣系統(tǒng)健康狀況和資產(chǎn)性能提供深度的分析報告和洞察,有利于幫助用戶采取更具預測性的維護方法,從而減少操作失誤帶來的風險,并將停機時間縮短30%-50%。此外,依托EcoXpert™合作伙伴計劃,施耐德電氣還能夠幫助各類型的客戶促進其系統(tǒng)和業(yè)務在整個生命周期內(nèi)可持續(xù)發(fā)展。
5.故障定位與電力恢復
即便將上述所有措施落實到位,在很多情況下,還是很難徹底杜絕意外停機事故。因此一旦發(fā)生故障發(fā)生,需要盡可能地縮短故障持續(xù)時間并降低故障影響。施耐德電氣推出的一系列數(shù)字化產(chǎn)品、工具和軟件能夠幫助現(xiàn)場設(shè)施團隊自動關(guān)聯(lián)整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù),并掌握故障擴散情況,徹底隔離故障源。此外,智能化保護繼電器、脫扣器和附件(如輔助觸點等)有助于更快地定位故障,確定發(fā)生跳閘的斷路器及相關(guān)負載。用戶可以通過智能終端應用程序了解事故發(fā)生的根本原因,并根據(jù)相應的分步指導信息,快速恢復電力供應。
在更加復雜、電力敏感性更高的“新電氣化世界”,企業(yè)面臨著意外停機、電氣操作效率低下、設(shè)備故障頻發(fā)等風險。這些風險有可能導致企業(yè)運營成本居高不下,甚至給企業(yè)造成重大財務損失。為此,施耐德電氣正基于EcoStruxure架構(gòu)與平臺,不斷為客戶打造更加創(chuàng)新、適用的產(chǎn)品、技術(shù)和服務,形成更加完善的整體解決方案,從而全面提升電力可靠性和可用性,創(chuàng)造更大的價值。