Warum bevorzugen SF6-freie Ringkabelverteiler "Vakuumschaltungen + umweltfreundliche Gasdichtung" gegenüber der vollständig festen Isolierung?

Unter den technischen Wegen, um traditionelles SF6-Gas in umweltfreundlichen Ringklemmern zu ersetzen, ist der aktuelle Hauptansatz "Vakuumschaltung + umweltfreundliche Gasdichtung" (mit trockener Luft, Stickstoff oder C4/C5-Gasgemischen). Obwohl der "völlig feste Dichtungsweg" früher aufkam, wurde er aufgrund inhärenter physikalischer Grenzen und Herstellungsprobleme nicht zur dominierenden Wahl.

Die wesentlichen technischen Gründe sind wie folgt:

1. Selbstregeneration des Dichtmediums (ein entscheidender physischer Unterschied)

• Umweltfreundlicher Gasweg: Gasdichtungen haben selbstregenerative Eigenschaften. Falls ein Momentanausfall oder Blitzüberspannung im Gerät zu einem Durchschlag führt, stellt sich die elektrische Festigkeit des Gases sofort nach dem Erlöschen des Bogens wieder her, sodass das Gerät weiterhin betriebsfähig bleibt.

• Völlig fester Weg: Durchschläge in festen Dichtmaterialien wie Epoxidharz sind irreversibel. Sobald interne Bäumchendischarges oder Durchschläge auftreten, erleidet die Dichtstruktur dauerhafte Verkohlungsschäden, wodurch das gesamte Modul Schrott wird. Die Fehlertoleranz ist extrem gering.

Rockwill RAR Serie SF6-freie gasgefüllte Schaltanlage/RMU

2. Herausforderungen bei thermischer Belastung und partieller Entladung (PD)-Kontrolle

Dies ist das schwierigste Problem für vollständige feste Dichtungen (besonders relevant für Ihre Forschung zu Weichpackprozessen und thermischer Spannungskontrolle).

• Völlig fester Weg: Der Vakuumschalter, leitfähige Kupferbusbalken und Trennschalter müssen vollständig in Epoxidharz eingebettet sein. Angesichts der signifikanten Unterschiede in den linearen Ausdehnungskoeffizienten von Kupfer (16,5×10⁻⁶/°C), Keramik (die Hülle des Vakuumschalters) und Epoxidharz (ca. 30–40×10⁻⁶/°C) führt die langfristige thermische Zyklen unter variierenden Lasten zu enormem mechanischem thermischem Stress an den eingekapselten Schnittstellen. Dieser Stress verursacht leicht Materialabblätterungen und die Bildung von Mikrolücken, was wiederum schwere partielle Entladungen und letztendlich die Verschlechterung der Dichtung auslöst.

• Umweltfreundlicher Gasweg: Als Flüssigkeit passt sich das Gas der thermischen Ausdehnung und Kontraktion der Leiter an, wodurch interfaciale thermische Spannungsprobleme zwischen unterschiedlichen Materialien eliminiert werden. Die Dichtkomponenten müssen nur mechanische Unterstützung bieten, und elektrische Feldverzerrungen und PD-Risiken können durch Ausgleichsschirme innerhalb des Gastanks einfacher gesteuert werden.

3. Thermisches Abgabeflächengrenzen begrenzen die Kapazitätserweiterung

• Völlig fester Weg: Epoxidharz ist ein schlechter Wärmeleiter. Bei hohen Stromstärken (z.B. 1250 A und darüber) unter voller Belastung ist die Wärme, die durch die Kontakte des Vakuumschalters und die Busbalken erzeugt wird, schwer abzuführen, was zu einer schnellen Erhöhung der internen Temperatur und Beschleunigung des Alterns der Dichtung führt. Dies beschränkt die Skalierbarkeit von fest gedichteten Schaltanlagen auf höhere Kapazitäten oder Spannungsebenen.

• Umweltfreundlicher Gasweg: Das Gas im Tank ermöglicht natürliche konvektive Wärmeaustausch, und die große Edelstahloberfläche des Tanks bietet effektive Kühlung, was zu weit besserer Temperatursteuerung im Vergleich zur festen Einbettung führt.

Rockwill REC Serie SF6-freie gasgefüllte Schaltanlage/RMU

4. Herstellungsrendite und Spannungsniveau-Skalierbarkeit

• Auf dem 12 kV-Niveau können fest gedichtete Schaltanlagen mit APG-Verfahren (Automatische Druck-Gelierung) akzeptable Renditen aufrechterhalten. Wenn jedoch das Spannungsniveau auf 24 kV oder sogar 40,5 kV steigt, nimmt die erforderliche Dicke der Dichtung stark zu, und die Gussstücke werden erheblich größer. Schrumpfspannungen, interne Hohlräume und Mikrorisse während des Aushärtungsprozesses werden fast unvermeidbar, was zu erheblichen Renditeverlusten und exponentiell steigenden Kosten führt.

• Im Gegensatz dazu erfordert umweltfreundliche gasgefüllte Schaltanlagen nur eine moderate Erhöhung der Phasenabstände oder des Fülldrucks, und die Herstellungskomplexität des metallenen Behälters ändert sich nicht grundlegend.

5. Lebenszyklus-Kohlendioxid-Fußabdruck (LCA) und Recycling-Herausforderungen

Im Rahmen der "Dual-Carbon"-Ziele umfasst Umweltfreundlichkeit nicht nur null Treibhausgasemissionen während des Betriebs, sondern auch die End-of-Life-Behandlung.

• Umweltfreundlicher Gasweg: Bei der Stilllegung kann trockene Luft oder Stickstoff direkt freigesetzt werden (und sogar C4/C5-Gasgemische lassen sich leicht zurückgewinnen). Der äußere Edelstahlbehälter, innere Kupferbusbalken und Vakuumschalter können zu 100% demontiert und als Altschrott recycelt werden, was ein ausgezeichnetes LCA-Profil bietet.

• Volle Massivroute: Die Kupferleiterplatten und das Harz werden eng miteinander verkapselt, was es nach der Stilllegung praktisch unmöglich macht, die gegossenen Pfosten und Isolierkomponenten wirtschaftlich zu trennen und zu recyceln. Die Recyclingkosten übersteigen bei Weitem den Materialwert, was einen klaren Konflikt zwischen wirtschaftlicher Machbarkeit und Umweltverträglichkeit aufweist. Daher ist es unter aktuellen Technologien schwierig, eine geringere Kohlenstoffbilanz für die gesamte Lebensdauer von fester Isolierung im Vergleich zu vollständig recycelbaren Gasisolierlösungen zu erzielen.

Zusammenfassend: Feste Isolierung bietet in extrem harschen Umgebungen und Anwendungen mit kompaktem Fuhrungsquerschnitt unersetzliche Vorteile. Für die große Mehrheit der standardmäßigen Mittelspannungsknoten stellt jedoch der Ansatz „Vakuumschalter + umweltfreundliches Gas“ eine perfekte Balance aus hoher Zuverlässigkeit, ausgezeichneter Wärmeabfuhr und umweltfreundlicher Nachhaltigkeit über die gesamte Lebensdauer dar, was ihn zur bevorzugten Entwicklungslinie führender Hersteller macht.

Die Rockwill RAR Serie ist eine praktische Verkörperung dieser Philosophie. Diese Serie verwendet trockene Luft (GWP = 0) als Isoliermedium, wobei die Kerntechnologie ein rotierendes Begrenzungssystem und eine lineare Druckunterstützung zur Bogenlöschung beinhaltet. Bei der Trennung der Kontakte wird Luft aktiv komprimiert, um die Bogenlöschung zu erzwingen, und erreicht so eine Unterbrechungsleistung, die mit SF₆ vergleichbar ist, aber mit einem Medium ohne GWP, wodurch sie eine zuverlässige, einsetzbare Alternative für die grüne Modernisierung von Verteilnetzen bietet.
Bearbeitet von:Garca