Vorteile des Rockwill SF6-freien C-GIS RGIS-12/24 Doppelkammerdesigns

In der mittelspannungs-freien SF6-Gas-isolierten Schaltanlage stellt die Verwendung einer „Doppelkammerstruktur“ – typischerweise bestehend aus einer unabhängigen Hauptleiter- und Dreiweg-Trennschalterkammer sowie einer separaten Vakuumschalterschrankkammer – einen wichtigen Design-Trend in hochwertiger umweltfreundlicher Schaltanlagentechnik dar. Rockwill hat diese Philosophie in seiner RGIS-12 / 24 gasisolierten metallverkleideten Schaltanlage umgesetzt.

Im Vergleich zu herkömmlichen „Einkammer“-Designs bietet diese Konfiguration im Kontext der SF6-freien Technologie bemerkenswerte ingenieurtechnische Vorteile, hauptsächlich in den folgenden fünf Aspekten:

1. Perfekt angepasst an die höheren Druckanforderungen umweltfreundlicher Gase (Strukturdynamik-Vorteil)

• Hintergrund: Die Isolationsstärke umweltfreundlicher Gase wie trockene Luft oder Stickstoff ist im Allgemeinen geringer als die von SF6. Um eine gleichwertige Isolierleistung zu erzielen, erfordert SF6-freie Ausrüstung oft einen höheren Fülldruck (z.B. erhöht von etwa 0,03 MPa (relativ) für SF6 auf 0,13 MPa (relativ) oder sogar höher).

• Vorteil: Bei erhöhtem Druck neigt ein großvolumiger Einkammerschrank aus rostfreiem Stahl dazu, auszubeulen und zu verformen. Die Doppelkammerstruktur verwendet eine Trennwand, um den großen Behälter in zwei kleinere unabhängige Hohlräume zu teilen, was die mechanische Steifigkeit und Druckbelastbarkeit des Gehäuses erheblich verbessert. Dies ermöglicht es dem Tank, die höheren Betriebsdrücke umweltfreundlicher Gase sicher zu überstehen, ohne dass eine erhebliche Erhöhung der Blechdicke erforderlich wäre.

Physische Fotos von Rockwill RGIS Serie SF6-freie C-GIS

2. Isolierung von Metallkontaminationen zur Gewährleistung der Isolationsstabilität (Optimierung des elektrischen Feldes)

• Hintergrund: Umweltfreundliche Isoliergase haben ein niedrigeres Molekulargewicht und eine geringere Isolationsstärke als SF6, was einen geringeren Spielraum für lokale Verzerrungen des elektrischen Feldes und freie Metallpartikel im Gasraum lässt. Die Anwesenheit solcher Partikel kann leicht partielle Entladungen (PD) verursachen.

• Vorteil: Während des häufigen Betriebs des Vakuumschalters entstehen durch das Kontaktflattern des beweglichen Kontakts mikroskopische Abriebprodukte, während mechanischer Betrieb Verschleißpartikel erzeugt – beide sind wichtige Quellen von Metallpartikeln innerhalb der Gaskammer. Das Doppelkammerdesign isoliert diese dynamische Kontaminationsquelle physisch von der Hauptleiterkammer, die über lange Zeiträume unter einem statischen elektrischen Feld steht. Dieses Design verhindert nicht nur, dass Metallpartikel entlang des Kammerbodens in Richtung der Leiterbereich wandern, wodurch Verzerrungen des elektrischen Feldes durch schwebende oder haftende Partikel vermieden werden, sondern begrenzt potenzielle PD-Risiken auch auf die Schaltvorrichtung selbst. Folglich behält das Kernleitersystem während seines langen Dienstlebens eine außerordentlich hohe Isolationsreinheit und Zuverlässigkeit.

3. Überlegene Fehlereinschlussfähigkeit (Verhinderung der Fehlerausbreitung)

• Vorteil: Sollte ein interner Fehler in der Schalterschrankkammer auftreten – wie z.B. Vakuumschalterleck, Isolierbruch oder interne Bogenbildung – wird der unabhängige Druckablassventil dieser Kammer separat aktiviert, um Druck abzugeben. Da die Leiterkammer isoliert ist, breitet sich der Fehler nicht auf das Hauptleitersystem aus. Dies bedeutet, dass ein schwerwiegender Fehler in einem einzelnen Speisezweig das gesamte Leitersegment nicht lahmlegt, was den Ausfallbereich erheblich verringert und die Stromversorgungssicherheit des Verteilnetzes erhöht.

RGIS-Schrank Querschnittsansicht 

4. Verbesserte Flexibilität bei Betrieb, Wartung und Austausch

• Vorteil: Vakuumschalter, die mit dem Unterbrechen von Kurzschlussströmen beauftragt sind, erschöpfen in der Regel ihre elektrische und mechanische Lebensdauer früher als der statische Hauptleiter, wodurch sie eher Inspektionen oder Austausch benötigen. Bei der Doppelkammerstruktur können bei einem Leck in der Schalterschrankkammer oder beim Austausch des Vakuumschalters die Arbeiten zur Gasrückgewinnung, Evakuierung, Nachfüllen und Leckprüfung ausschließlich auf der Schalterschrankkammer durchgeführt werden, während die Hauptleiterkammer in ihrem ursprünglichen fabrikversiegelten Zustand bleibt. Dies reduziert nicht nur die Komplexität der vor Ort durchzuführenden Arbeiten, sondern verhindert auch, dass das Leitersystem externer Feuchtigkeit oder Staubkontamination ausgesetzt wird.

5. Unabhängiges Management von Gasdruck und Temperaturanstieg

• Hintergrund: Die leitenden Verbindungen im Schaltkreis – wie Endverbindungen, flexibel Verbindungen und Kontaktstellen – bilden die Hauptwärmequellen innerhalb der Schaltanlage. Der dynamische Temperaturanstieg an diesen Punkten verursacht entsprechende Druckschwankungen in der Schalterschrankkammer.

• Vorteil: Die Doppelkammerstruktur entkoppelt vollständig die Drucküberwachung und die Entwurfsparameter der Schaltkammer von denen der Busbar-Kammer. Jede Kammer ist mit einer eigenen unabhängigen Gasdichtevermessungseinheit ausgestattet. Die Busbar-Kammer, die frei von Wärmequellen und mit einem stabilen Druck, kann als Referenzkammer dienen. Der Druck in der Schaltkammer variiert je nach Lastschwankungen. Durch den Vergleich der Druck-Temperatur-Dichte-Kurven beider Kammern kann das Wartungssystem den Leckort präzise identifizieren: Ein gleichzeitiger Dichteabfall in beiden Kammern deutet auf ein externes Gesamtleck hin, während ein Abfall nur in der Schaltkammer auf ein Leck in dieser spezifischen Einheit hindeutet — was die Schwierigkeit bei der Lokalisierung von Lecks in einem Einzelkammerdesign überwindet. Darüber hinaus können die beiden Kammern auf unabhängige Druckstufen eingestellt werden; zum Beispiel kann die Schaltkammer einen höheren Druck annehmen, um die Unterbrechungsanforderungen zu erfüllen, während die Busbar-Kammer einen niedrigeren Druck verwendet, um den Gehäusebelastungen entgegenzuwirken, wodurch ein optimales Gleichgewicht zwischen Design und Kosten erreicht wird.

Zusammenfassung

In der Entwicklung von SF6-freiem Gerät ist die Doppelgas-Kammerstruktur nicht nur eine Manifestation des modularen Designs, sondern auch eine effektive Kompensation für die inhärenten „Schwächen“ umweltfreundlicher Gase — nämlich die Empfindlichkeit gegenüber höherem Druck und metallischen Partikeln.

Durch die physische Trennung der Einheit mit hoher Ausfallrate (der Schaltkreis) von der Kern-Einheit (die Busbar) stellt diese Konfiguration eine der optimalen ingenieurtechnischen Lösungen dar, um Umweltfreundlichkeit mit hoher Zuverlässigkeit auszugleichen und die Anforderungen von Stromnetzen mit hohem Sicherheitsniveau zu erfüllen.

Die Rockwill RGIS-Serie C-GIS ist ein typisches Beispiel für diesen Ansatz; ihre Modelle mit Stickstoffisolierung bei 12 kV / 24 kV haben durch eine mehrkammerige geteilte Struktur den ingenieurtechnischen Wert der Doppelkammerstruktur in Bezug auf Fehlerisolierung, Partikelverhinderung und differenzierte Druckverwaltung erfolgreich validiert.
Bearbeitet von：Garca