Stutt saga af fortíðinni og nútímanum hægspenna vakuum skiptara

Hávoltage vakúm árveifur: Yfirlit

Inngangur

Hávoltage vakúm árveifur (HV VCBs) hafa komið fram sem viðeigandi aukahlutur fyrir hefðbundnar SF6 loftunarskýddar árveifur, sérstaklega í notkunum þar sem oft keyrsla og lægri viðhaldskostnaður eru mikilvægar. Síðan 2014 hafa HV VCBs orðið að meiri aukahlutu fyrir hávoltage loftgass árveifur, sem bera grænari og hægara lausn með því að hætta við notkun SF6, sterka grefthitihlutverk.

Vakúmskipan hefur verið almennt notuð í dreifikerfi um allar þrjár áratugi, aðallega til að skipta yfir og undan brottfarandi straumum og að skipta yfir mismunandi slag af hlutum. Þolinmæði og árangur vakúmskipunar tækni í miðvoltage svæðinu (upp að 52 kV) hafa verið ótrúlegir, sem hefur leitt til að hún hafi verið stærsta í dreifikerfi. En reynslur til að breyta vakúmskipanartækni í fluttarkerfi hefðu byrjað eins frá 1960, með mikilvægum merkjum náðum um 1980 þegar fyrstu hávoltage vakúm árveifurnar voru settar upp í Japan. Árið 2010 voru um 10.000 HV VCBs í virkni, aðallega í verkstæðum en einnig í veitingarkerfi. Þolinmæði vakúmtækni yfir SF6 var styrt af möguleikann að vinna við oft keyrslu og lágra viðhaldskröfur.

Í Bandaríkjunum hafa vakúm kondensator banka skiptingar verið notuð í nokkrar áratugi að spennu upp í 242 kV. Um 2008 voru sterk rannsóknar- og þróunar (R&D) ferli í Kína og Evrópu með markmiði að þróa HV VCBs, með áherslu á að minnka eða hætta við notkun SF6. Þetta leiddi til innleiðslu vörur sem geta vinnt að spennu upp í 145 kV. Í Kína er hröður aukahlutur HV VCBs í verslunarefnum búinn að fara fram, með hundraðum eininga nú þegar í virkni að spennu upp í 126 kV. Í Evrópu eru sviðspróf eru í gangi til að staðfesta árangur prufuþegar fyrir að þeir komi á markaðinn.

Tækni og hönnun

Allar HV VCB vöru eru byggðar á velsettum miðvoltage vakúm hættara tækni, sem hefur verið skapað upp ára. Engin grunnlega ný tegund af tækni var nauðsynlegt til að breyta þessari tækni í hærri voltage stigi. Aðalauflausnin liggur í að breyta formi hættara til að takmarka hærri voltage stig. Til dæmis, þarf að auka þvermál og snertingargap lengd til að vinna við spennu yfir 52 kV. Í sumum tilvikum, fyrir spenna yfir 126 kV, er notað tvær vakúmgap í röð til að tryggja örugga vinna.

Keyrsluatriði

• Normal straumur: Fyrir normal strauma upp í 2.500 A, eru engin mikilvæg munur milli HV VCBs og SF6 árveifa. En að ná hærra straumastigum (yfir 2.500 A) í HV VCBs er erfitt vegna hita úr snertingahögunni og takmarkaða hitamengisgerðar hvattara.

• Vakning: Er auðveldara að vakna gæði hættara í SF6 árveifum, vegna þess að vakuum í HV VCBs getur ekki verið praktískt vaknað á meðan þeir eru í notkun.

• Skiptingar: HV VCBs geta gerðar fleiri skiptingar heldur en SF6 árveifur vegna betri endurbæringar vakúmsnertingakerfisins við bogaskiptingar. Þetta gerir vakúmtækni sérstaklega tiltækt fyrir notkun sem krefst oft skiptinga, eins og daglega vinna.

• Driftorka: Á venjulegum 72,5 kV stigi, er driftorka sem þarf fyrir vakúm árveifu mikið lægri - um 20% af þeirri sem þarf fyrir jafngildri SF6 árveifu. Stærðir tveggja tegunda tengiliða eru samanlíkanlegar.

• Hættara skipulag: Yfir 145 kV, gæti HV VCBs þurft fleiri en einn hættara í röð, en SF6 tækni hefur framkvæmt einn hættara árveifur upp í 550 kV síðan 1994, sem eru almennt notuð í mörgum löndum.

• Bogaeiginleikar: Bogaspenna í HV VCBs er mikið lægri heldur en í SF6 árveifum, venjulega í bilinu frá tiðra voltum heldur en hundraðra voltum í SF6. Auk þess, er tíminn á bogaskiptingu í brottfarandi skiptingum styttri í vakúmskipan, með minnstum bogatíma 5-7 ms heldur en 10-15 ms fyrir SF6 árveifur. Þetta leiðir til að fleiri skiptingar séu mögulegar fyrir HV VCBs.

• Röntgen geislar: HV VCBs með spenna upp í 145 kV senda röntgen geislar innan standarda takmarks 5 µSv/h á venjulegum vinnum. SF6 árveifur senda ekki röntgen geislar.

Rafmagnseiginleikar

• Brottfara straumur: HV VCBs eru góðar í að hætta brottfarandi straumi með mjög steilum stigum af stigaendurheimtu spennu (TRV) vegna hröðrar dielectric endurheimtur, sem er hröðari en í SF6 árveifum.

• Brotteikningar: Þrátt fyrir að vakúmgap hafa teoretískt hágildi brotteikningar, er litill líkur á brotteikning við miðlæg spennu. Vakúmgap geta einnig upplegt sjálfvirkan brotteikning, sem gerist upp í nokkrum hundraðum millisekúndum eftir straumhættu. En afleiðingar slíkra atburða eru takmarkaðar vegna þess að vakúmgap heimtar strax aftur skýdd. Kerfisafleiðingar af seinni brotteikning eru ekki fullkomnlega skilgreindar enn.

• Inductive hlutaveitan: Í notkun sem inductive hlutaveitan, eins og paralellhlutaveitan, tenda HV VCBs að upplega fleiri endurtekningar á einni straumtímabil. Þetta er vegna vakúms getu að hætta hágildi frekvensstraumum sem fylgja endurtekning. Afleiðingar þessara endurtekningar á aðrar tengiliða, eins og RC snubbers og metal-oxide arrester, eru núverandi rannsóknar.

• Kondensator banka skiptingar: Þegar skiptingar eru gert á kondensator banks, er mikilvægt að forðast mjög haga inrush straum, vegna þess að þeir geta deytt dielectric eiginleika snertingakerfisins með pre-strike bogar. Þetta á við um bæði HV VCBs og SF6 árveifur. Lausnir til að minnka þetta eru notkun raða reaktora eða stýrðar skiptingar, en það er takmarkað sviðserfaring með seinna fyrir HV VCBs.

Áætlanir og markaðsmyndun

Kannskeining með notendum hávoltage skiptingar sýndi að eyða SF6 er sjáð sem aðal kostur vakúmskipan, svo lengi sem ytri skýdd er líka SF6-free. En eyða mikil erfða á meðan við fluttarkerfi spenna stigum er enn fremst mikil ótrygging fyrir víða notkun HV VCBs. Þrátt fyrir þetta, eru umhverfiskostir og keyrsluatriði vakúmtækni að drifa áfram áhuga og þróun í þessu sviði.

Mögulegir notendur hávoltage vakúm árveifur (HV VCBs) koma oft fram með aðrek við ofrspennu vegna straumhættar og möguleika röntgen geisla í skiptingar. Þessi málefni eru mikilvæg fyrir að tryggja örugga og trúlega vinna HV VCBs, sérstaklega sem þeir eru orðnir aukahlutur fyrir fluttarkerfi spenna notkun.

Röntgen geislar

Fyrir einn hættara tæki, röntgen geislar frá HV VCBs með spenna upp í og með 145 kV eru vel neðan við standarda takmark 5 µSv/h á venjulegum vinnum. Fleiri hættara tæki sýna jafnvel lægri stig röntgen geisla. Þetta er mikilvægt fyrir reglugerð og öruggu, vegna þess að það tryggir að HV VCBs geti verið sett upp án þess að mynda mikil röðunarrisk fyrir starfsmenn eða umhverfi.

Pilot verkefni

Stór mætti af svaraða komu með sterka áhuga að byrja pilot verkefni til að fá sviðserfaring með HV VCB tækni. Slik verkefni myndu leyfa veitingakerfi og kerfisstarfsmenn að meta árangur, öruggu, og keyrsluatriði HV VCBs í raunverulegum ástandum. Fastjarðað net eru mælt með til pilot verkefni, vegna þess að net ástand í miðvoltage kerfum eru ekki alltaf samanlíkanleg með þeim í fluttarkerfi, sérstaklega með tilliti til jarða ástand. Þetta aðferð myndi hjálpa að tryggja að erfaringar sem fengin eru viðeigandi og notuð í fluttarkerfi.

Standard

Núverandi IEC árveifa standard, IEC 62271-100, hefur mikil áherslu á SF6 skipting tækni, sem gæti ekki fullkomnlega tekist við einstaka eiginleika og áfangana vakúmskipan. Til dæmis, prófunar skyldur sem eru erfitt fyrir SF6, eins og short-line villuskiptingar, gætu ekki verið svo mikil fyrir vakúmtækni. Í mótsögn, notkun samsett endurheimtu spennu í prufu, sem er minna relevant fyrir SF6, gæti verið meira mikil fyrir að sýna absentsi af seinni brotteikning í vakúmhættara. Sem HV VCBs fá meira áhuga, gæti verið nauðsynlegt að breyta eða bæta við núverandi standard til að bæta passa vakúmtækni.

Tæknilög fyrir SF6-free hönnun

Þegar SF6 er ekki til sem ytri skýdd, þá þarf að taka í hug aðrar tæknilög. Til dæmis, aðrar skýdd aðferðir gætu krafð hærra spenna, meiri þyngd, stærri svæði, eða önnur hönnunarmál til að tryggja nægjanlegt skýdd. Framleiðendur eru aktívlegir að skoða þessa aðferðir til að þróa viðeigandi aukahluti fyrir SF6, en þar til að ný tækni sem getur þróað allar voltage stigi er fundin, mun SF6 líklega vera nauðsynlegt fyrir ákveðin fluttarkerfi notkun.

Framleiðendur áhersla

Framleiðendur eru áherslu að þróa og búa til viðeigandi aukahluti fyrir SF6 tækni. Þrátt fyrir að SF6 hafi verið dominerandi skýdd gass fyrir hávoltage notkun vegna sínar frábærar dielectric eiginleika, hafa umhverfiskostir tengd SF6, sérstaklega hærra grefthitihlutverk, drifað leit að grænari lausn. HV VCBs táknar eina slíka lausn, sem býður upp á hægara aukahlut fyrir notkun sem krefst oft skiptinga og lægra viðhald. En skiptið frá SF6 verður saklaust, þar sem framleiðendur halda áfram að þróa og bæta nýrri tækni til að möta mismunandi þarfir raforkuversluns.