Con l'accelerazione dell'automazione degli impianti elettrici, vari tipi di apparati di commutazione a media tensione sono emersi sul mercato. Classificati in base al mezzo di isolamento, sono principalmente divisi in isolamento ad aria, isolamento a gas SF₆ e isolamento solido, ognuno con i propri vantaggi e svantaggi: l'isolamento solido offre buone prestazioni ma poca eco-compatibilità, il SF₆ ha un'eccellente capacità di spegnimento dell'arco ma è un gas serra, mentre l'isolamento ad aria ha un buon rapporto qualità-prezzo ma un volume maggiore. Le imprese hanno bisogno di una selezione complessiva per migliorare l'efficienza dell'applicazione.
Caratteristiche di Sviluppo
Dopo un secolo di sviluppo, gli apparati di commutazione a media tensione hanno un solido sistema di standard tecnici. Le esigenze degli utenti si sono spostate dalle funzioni/parametri di base a alta affidabilità e bassi costi operativi; la definizione degli standard si concentra sempre più sulla continuità operativa e sulla sicurezza; le attrezzature primarie e secondarie mostrano una chiara divisione del lavoro con strutture produttive diversificate; le tecnologie digitali e di rilevamento online promuovono l'intelligenza, riducendo i costi operativi.
Situazione Attuale di Sviluppo
Apparati di Commutazione Isolati ad Aria
Utilizzando l'aria come mezzo di isolamento, inclusi i quadri di distribuzione a anello e gli apparati di commutazione a scompartimenti metallici, che sono sicuri ed eco-compatibili. L'attrezzatura a scompartimenti metallici di grande capacità è adatta a scenari di fornitura di alta potenza, mentre i quadri di distribuzione a anello sono compatti, a basso costo e facili da installare, applicati principalmente nei terminali a media tensione. Equipaggiati con dispositivi di protezione integrati e trasformatori, possono formare un sistema completo di automazione della distribuzione.
Apparati di Commutazione Isolati a Gas SF₆
Il gas SF₆ eccelle nell'estinzione dell'arco e nell'isolamento, adatto per applicazioni a media-alta tensione, ma è regolamentato a causa del suo effetto serra. I disgiuntori a vuoto (VCBs) sono limitati a ≤35kV a causa delle limitazioni di isolamento, quindi l'attrezzatura a SF₆ rimane essenziale per tensioni superiori. Le soluzioni includono l'utilizzo di miscele di gas per ridurre il consumo di SF₆ e migliorare le tecnologie di prevenzione di fughe e riciclaggio.
Apparati di Commutazione Isolati Solidi
Con resina epoxidica completamente sigillata, è immune alla contaminazione e indipendente dall'altitudine, applicabile a sistemi ≤35kV. Tuttavia, il costo elevato, le sfide di dissipazione termica e la difficile degradazione dell'epossidica ostacolano un'ampia adozione. È necessario un ottimizzazione del progetto per bilanciare il sigillaggio e la dissipazione termica.
Avanzamenti Tecnici Chiave
Tecnologia di Interruzione
I VCBs con contatti in CuCr e struttura a campo magnetico longitudinale migliorano la capacità di interruzione. Le custodie in ceramica consentono la miniaturizzazione e la produzione su larga scala a basso costo.
Tecnologia di Isolamento
Gli apparecchi isolati a gas utilizzano N₂/aria invece di SF₆, mentre quelli isolati solidi migliorano la resistenza ambientale tramite l'incapsulamento in resina epoxidica. Entrambi adottano la simulazione del campo elettrico per la affidabilità.
Aggiornamenti Intelligenti
Sensori integrati e moduli di comunicazione abilitano il monitoraggio online delle condizioni. Dispositivi di protezione digitali e trasformatori elettronici stanno sostituendo i componenti tradizionali.
Tendenze di Sviluppo
Miniaturizzazione e intelligenza sono mainstream: l'equipaggiamento miniaturizzato riduce l'impronta del sottostazione di >30%, abbassando i costi del terreno; l'intelligenza migliora l'efficienza della manutenzione tramite tecnologie di gemello digitale e 5G. Gli sforzi futuri dovrebbero eliminare l'attrezzatura non essenziale a SF₆, promuovere l'isolamento a vuoto/solido e supportare lo sviluppo della rete intelligente.
Conclusione
Attualmente, gli apparati a vuoto dominano il mercato, mentre i prodotti a SF₆ e isolamento solido hanno una penetrazione bassa. Accelerare le applicazioni intelligenti degli apparati a vuoto e risolvere i problemi ambientali dell'isolamento solido soddisferà meglio le esigenze verdi e intelligenti dei sistemi elettrici.
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