Надежность энергоснабжения во многом зависит от таких скромных, на первый взгляд, узлов, как разъемы. Недавние события показали в глобальном масштабе, насколько важно бесперебойное энергоснабжение критически важных объектов. Не удивительно, что именно в этой сфере к началу весны появилось множество инноваций.
USB для энергоснабжения
Когда создавался стандарт USB, в нем предусмотрели наличие проводов питания для подачи напряжения 5 В на периферийные устройства с относительно низким энергопотреблением, вроде компьютерной мыши. Но постепенно USB вышел за рамки только передачи данных, и вот он уже принят в качестве стандарта для зарядки мобильных телефонов и многих других устройств.
Следующий шаг в этот направлении сделала компания GCT (Великобритания), представившая разъемы USB-C моделей Ionex USB4125 (горизонтальный), а также Ionex USB4230 (вертикальный). Данные разъемы предназначены только для целей передачи электроэнергии. Максимальное значение силы тока составляет 3 А, т. е. можно подавать мощность до 15 Вт. Предполагается применять данные коннекторы в накопителях электроэнергии.
Коаксиальный разъем для высокого напряжения
Обычно коаксиальные разъемы применяются для передачи сигналов на высоких частотах (выше 1 МГц). Считалось, что их использование на переменном токе промышленной частоты и, тем более, на постоянном токе экономически нецелесообразно.
Компания Amphenol (США) решила разрушить этот стереотип, представив в марте 2021 года широкой публике коаксиальный разъем PowerLok G2 (именно в таком написании, несколько коверкающем нормы английского языка). Этот разъем предназначен в первую очередь для быстрой зарядки электрических тягачей и электробусов. Разъем рассчитан на напряжение 1000 В и ток, в зависимости от модификации, от 60 до 600 А. Внешний контакт заземлен, что обеспечивает высокий уровень безопасности. Это важно в контексте того, что в перспективе планируется значительно увеличить напряжение зарядки для тягачей и электробусов. Другим преимуществом коаксиальных разъемов является их устойчивость к вибрациям.
Разъемы для личных солнечных электростанций
Чем меньше времени тратится на установку соединений элементов солнечной электростанции, тем больше инсталляций сможет сделать бригада за единицу рабочего времени. Поэтому упрощение процесса соединения элементов системы позволяет сделать солнечную энергетику более доступной. С другой стороны, оборудование для солнечной генерации располагается обычно на крыше дома или на чердаке, где может наблюдаться высокая влажность. Поэтому необходимо обеспечить устойчивость электрических контактов к действию окружающей среды.
Перечисленным требованиям отвечает система коннекторов Sunclix производства компании Phoenix Contacts (Германия). Соединить элементы домашней солнечной электростанции теперь можно без дополнительного инструмента, только с помощью защелкивающихся разъемов. При этом такие коннекторы выдерживают ток до 50 А и напряжение до 1500 В. Что же касается устойчивости к воздействию атмосферных явлений, то был применен хорошо опробованный в прошлом способ — нанесение серебряного покрытия на контакты.
Внимание!
При использовании данного оборудования в России предварительно ознакомьтесь с текущими правилами учета и утилизации приборов, содержащих драгоценные материалы.
Коннекторы в марте поступили в продажу в Новой Зеландии, где особенно интенсивно развивается альтернативная генерация.
Шины и аккумуляторы
В современной электроэнергетике аккумуляторы применяются не только для резервного питания, но и для накопления энергии при альтернативной генерации, а также для сглаживания пиков генерации и потребления в сети. Новые применения требуют увеличения рабочего напряжения аккумулятора до 1500 В и работы со значениями силы тока порядка десятков-сотен ампер.
Все это требует перехода на подключение аккумуляторов не через гибкие провода, а через жесткие шины, которые, естественно, подразумевают размещение аккумуляторов внутри закрытого шкафа. Можно обеспечить комплексом мер технического и организационного характера исключение проникновения персонала в шкаф, когда оборудование в нем находится под напряжением, но проблемы с безопасностью на этом не кончаются. Традиционные варианты коннекторов для шин подразумевают открытые контакты. Соответственно, даже если шкаф накопительной установки полностью обесточен, есть опасность, что персонал, меняющий аккумуляторы в рамках обслуживания системы, попадет под напряжение 1500 В постоянного тока, прикоснувшись к обоим контактам аккумуляторов. Данное обстоятельство сдерживало применение жестких шин совместно с аккумуляторами.
Компании Phoenix Contact удалось решить данное противоречие. Она создала систему коннекторов BusBar Connection, которая предназначена для подключения аккумуляторов к жестким шинам. В ней шина обжимается коннектором с двух сторон, при этом электрические контакты направлены внутрь разъема. Внешние поверхности соединителя изолированы, поэтому прикосновение к ним, когда аккумулятор вынут из шкафа, безопасно. Кроме этого, жесткая ошиновка практически исключает неправильное подключение аккумуляторов из-за ошибок персонала.
Устойчивость к пыли и влаге
Быстрое развертывание медицинского оборудования, а также производственных линий на фармацевтических заводах потребовало разъемов нового поколения. Они должны сочетать возможность подачи большой мощности с простотой соединения и уровнем защиты IP68.
Компания Bulgin (Великобритания) представила разъемы 9000-й серии, обладающие всеми перечисленными свойствами. В разъеме, в зависимости от модификации, могут быть от 2 до 11 контактов. Максимальный ток — до 225 А. Пиковое среднеквадратичное значение напряжения может достигать 1250 В. Фиксация контактов осуществляется байонетным механизмом, поворачивающимся на ¼ оборота. Для более надежной фиксации, а также обеспечения герметичности разъемы снабжены дополнительно резьбовым кольцом.
Благодаря степени защиты IP68 устанавливаемое соединение не боится воздействия химических веществ на производстве. А если речь идет о помещениях, где требуется повышенный уровень стерильности, то соединение смело можно мыть, в том числе и из шланга под давлением.
Для цифровых подстанций
Внедрение «Интернета вещей», в том числе и в электроэнергетику, требует перехода на более высокие скорости при сохранении совместимости с обычным Ethernet. Для этого недавно был создан стандарт Ethernet Cat. 8.1. Дело в том, что стандарт обмена данных в цифровых подстанциях стандарта МЭК61850 базируется на Ethernet, применение волоконно-оптических кабелей требует установки дополнительных преобразователей, что не всегда обосновано экономически. Для решения проблемы был предложен стандарт Ethernet Cat. 8.1, обеспечивающий скорость передачи до 40 Гбит/с.
Компания Stewart Connector (США) начала выпуск коннекторов RJ45 для нового стандарта. Данные коннекторы обратно совместимы с Ethernet категорий 5 и 6, естественно, со снижением скорости передачи до данных стандартов. В отличие от ранее представленных образцов коннекторов нового стандарта, продукция Stewart Connector, с точки зрения использования в энергетике, обладает двумя неоспоримыми преимуществами. Во-первых, для подключения кабеля к разъему не требуется дополнительного оборудования. Во-вторых, разъем полностью экранирован, что обеспечивает высокую устойчивость к помехам. Ранее такого рода разъемы выпускались, но для стандарта Cat 6а. Появление разъемов с упрощенным способом установки для нового стандарта позволит удешевить решения по цифровизации электроэнергетики.
Автор: Алексей Васильев. Фото взято из открытых источников