Maelezo Mfupi wa Historia ya Nyaka na Sasa za Vichekpointi vya Voliti vya Upepo kwa Umbo Mkubwa

Kitambulisho kwa Vakansi ya Mfumo wa Umeme wa Kiwango Kikuu: An Overview

Mwanzo

Vakansi ya umeme wa kiwango kikuu (HV VCBs) yamekuwa chaguo la ufanisi kwa kutumia vakansi za SF6 gas-insulated, hasa katika matumizi ambapo mabadiliko mara kwa mara na gharama za huduma chache ni muhimu. Tangu 2014, HV VCBs zimekuwa zinatumika sana kama chaguo la tofauti kwa vakansi za umeme wa kiwango kikuu za SF6, kuwasilisha suluhisho la asili na linapotumika zaidi kwa kuelekea matumizi ya SF6, chenji ya joto yenye nguvu.

Mfumo wa umeme wa vakansi ulikuwa umetumika sana katika mfumo wa utengenezaji wa umeme kwa zaidi ya miaka minne, kulingana na kutengeneza na kusimamisha viwango vya umeme vya hitilafu na kutengeneza mizigo mbalimbali. Uaminifu na ubora wa teknolojia ya umeme wa vakansi katika kiwango cha kati (hadia 52 kV) ulikuwa mzuri, kufanya kudhibiti katika mfumo wa utengenezaji. Hata hivyo, jaribio la kuongeza teknolojia ya umeme wa vakansi kwenye kiwango cha utumiaji ulianza tangu miaka ya 1960, na hatua muhimu zilizopimwa karibu 1980 wakati wa kwanza vakansi za umeme wa kiwango kikuu zilizotengenezwa nchini Japan. Tangu 2010, zaidi ya 10,000 HV VCBs zilikuwa zinatumika, kwa ujumla katika viwanda lakini pia katika matumizi ya umma. Upendeleo wa teknolojia ya umeme wa vakansi kwa ajili ya SF6 ulikuwa unatolewa kwa uwezo wake wa kutumia mabadiliko mara kwa mara na gharama za huduma chache.

Katika Marekani, mikakati ya capacitor bank za umeme wa vakansi imekuwa inatumika kwa miaka mingi hadi kiwango cha 242 kV. Karibu 2008, mashirika ya utafiti na maendeleo (R&D) katika China na Ulaya ilianza kujenga HV VCBs, kwa kuzingatia kurekebisha au kuelekea matumizi ya SF6. Hii ilihusu kuleta bidhaa zinazoweza kutumika kwenye kiwango cha 145 kV. Katika China, upatikanaji wa haraka wa HV VCBs katika matumizi ya biashara unaendelea, na midada kadhaa zitumika tayari katika kiwango cha 126 kV. Katika Ulaya, majaribio ya nyumbani yanajifanyika kubainisha ubora wa vifaa vilivyotathmini kabla ya kuingia katika soko.

Teknolojia na Msumi

Bidhaa zote za HV VCB zinategemea kwenye teknolojia ya umeme wa vakansi ya kiwango cha kati, ambayo imeimarishwa kwa miaka mingi. Hakukuwa na tabia tekniki mpya kwa kutosha kwa kutengeneza teknolojia hii kwenye kiwango kikuu. Changamoto kuu ni kugawanya geometria ya interrupter ili kusaidia kiwango kikuu. Kwa mfano, uwiano wa duara na urefu wa gap ya mwisho lazima uongezwe kusaidia kiwango zaidi ya 52 kV. Baadhi ya mara, kwa kiwango zaidi ya 126 kV, hutumiwa gap mbili za umeme wa vakansi kwa series ili kuhakikisha utumiaji unaweza kusaidia.

Nyevu za Utumiaji

• Uhusiano wa Viwango vya Normali: Kwa viwango vya normali hadi 2,500 A, hakuna tofauti kubwa kati ya HV VCBs na vakansi za SF6. Hata hivyo, kupata viwango vya juu zaidi (zaidi ya 2,500 A) katika HV VCBs ni ngumu kwa sababu ya moto kutokana na muundo wa mwisho na uwezo mdogo wa interrupter wa kukutana na moto.

• Uwasilishaji: Ni rahisi zaidi kutazama ubora wa medium ya interruption katika vakansi za SF6, kwa sababu kiwango cha umeme wa vakansi katika HV VCBs haiwezi kutazama kwa kweli wakati wa huduma.

• Mabadiliko ya Utumiaji: HV VCBs zinaweza kufanya idadi kubwa zaidi ya mabadiliko kumpate vakansi za SF6 kutokana na uwezo mkubwa wa mfumo wa umeme wa vakansi kwa arc. Hii huchangia teknolojia ya umeme wa vakansi kwa matumizi ambapo mabadiliko mara kwa mara yanahitajika, kama vile matumizi ya kila siku.

• Nishati ya Drive: Kwenye kiwango sahihi cha 72.5 kV, nishati inayohitajika kwa vakansi ya umeme wa vakansi ni chache sana - takriban 20% ya inayohitajika kwa vakansi sawa za SF6. Ukubwa wa vifaa viwili vinavyotumika ni sawa.

• Interrupter Configuration: Zaidi ya 145 kV, HV VCBs inaweza hitaji zaidi ya interrupter moja kwenye series, hata hivyo teknolojia ya SF6 imehitimiana kwa kufanya single-break circuit breakers hadi 550 kV tangu 1994, ambayo yamekuwa zinatumika sana katika nchi nyingi.

• Arc Characteristics: Arc voltage katika HV VCBs ni chache sana kuliko vakansi za SF6, mara nyingi inakuwa kati ya desemba halisi kumpate hekta halisi katika SF6. Pia, muda wa arc wakati wa kusimamisha hitilafu ni fupi katika switchgear ya umeme wa vakansi, na muda wa arc wa chini wa 5-7 ms kumpate 10-15 ms kwa vakansi za SF6. Hii huunda idadi kubwa zaidi ya mabadiliko inayoweza kufanyika kwa HV VCBs.

• X-ray Emissions: HV VCBs na rated voltages hadi 145 kV hutokana na X-rays ndani ya limiti ya kimataifa ya 5 µSv/h kwenye mazingira ya normali. Vakansi za SF6 hazitokee na X-rays.

Nyevu za Umeme

• Interruption ya Fault Current: HV VCBs zinafsiri kwa kutokana na fault currents na kiwango kikuu cha transient recovery voltage (TRV) kwa sababu ya dielectric recovery yao, ambayo ni haraka kuliko vakansi za SF6.

• Breakdown Statistics: Ingawa vacuum gaps kwa hishani wanaweza kuwa na breakdown voltage kubwa, kuna ukubwa wa imara wa breakdown kwenye kiwango cha kati. Vacuum gaps zinaweza pia kutokana na spontaneous late breakdown, kumpate sekunde kadhaa baada ya kusimamisha current. Hata hivyo, matokeo ya mambo haya yanaingiliana kwa sababu ya vacuum gap hutoretea insulation yake. Msingi wa matokeo ya late breakdown haijasafishwa kamili.

• Inductive Load Switching: Katika matumizi ambapo inapatikana loads inductive, kama vile shunt reactor switching, HV VCBs zinaweza kutokana na idadi kubwa zaidi ya repeated re-ignitions kwenye zero ya current ya power frequency. Hii ni kwa sababu ya uwezo wa umeme wa vakansi kutokana na high-frequency currents ambayo yanatokea baada ya re-ignition. Athari za re-ignition transients kwenye apparatus zenye interactivity, kama vile RC snubbers na metal-oxide arresters, zinajitahidi kwa sasa.

• Capacitor Bank Switching: Wakati wa kutengeneza capacitor banks, ni muhimu kutokana na very high inrush currents, kwa sababu zinaweza kuboresha dielectric properties za contact system kupitia pre-strike arcs. Changamoto hii inapatikana kwa HV VCBs na vakansi za SF6. Mitandao ya kutokana na changamoto hii inaweza kutumia series reactors au controlled switching, ingawa kuna uzoefu wa chini kwa mvua ya latter kwa HV VCBs.

Maoni ya Baadaye na Maoni ya Soko

Tafiti iliyofanyika kati ya watumiaji wa switchgear ya kiwango kikuu ilionyesha kuwa kutokuwa na SF6 inaelezwa kama faida kuu ya teknolojia ya umeme wa vakansi, ingawa insulation ya nje ipaswe pia tu iwe isiyotumia SF6. Hata hivyo, kutokuwa na uzoefu wa huduma wa kina katika kiwango cha utumiaji unachukua muda mrefu kwa kusimamisha HV VCBs. Ingawa hivi, faida za mazingira na operational advantages za teknolojia ya umeme wa vakansi zinaweza kudhulumi kwa ushindi na maendeleo katika eneo hili.

Watumiaji wa potential wa high voltage vacuum circuit breakers (HV VCBs) mara nyingi hujulisha wasiwasi kuhusu kutokana na overvoltages kutokana na current chopping na uwezekano wa X-ray emissions wakati wa mabadiliko ya utumiaji. Masuala haya yana muhimu kwa kutatua usalama na utumiaji wa amani wa HV VCBs, hasa kama zinapotokea kwa kiwango cha utumiaji.

X-ray Emission

Kwa devices ya single-break, X-ray emissions kutokana na HV VCBs na rated voltages hadi na 145 kV bado zinakaa chini sana ya limiti ya kimataifa ya 5 µSv/h kwenye mazingira ya normali. Devices za multiple-break zinatokea na kiwango kidogo zaidi cha X-ray emissions. Hii ni muhimu kwa compliance na usalama, kwa sababu inahakikisha kuwa HV VCBs zinaweza kutumika bila kutokana na radiation risks kwa watu au mazingira.

Pilot Projects

Idadi kubwa ya watu waliojawabu walielezea uwezo mkubwa wa kutoka pilot projects kutokuwa na uzoefu wa teknolojia ya HV VCB. Mashirika haya yanaweza kusaidia utilities na system operators kutathmini ubora, uaminifu, na nyevu za utumiaji za HV VCBs kwenye mazingira halisi. Networks solidly earthed zinapendekezwa kwa mashirika haya, kwa sababu network conditions katika mfumo wa kiwango cha kati si daima sawa na hayo katika transmission voltage networks, hasa kuhusu earthing conditions. Mtazamo huu ataweza kusaidia kuhakikisha kuwa uzoefu unapoweka unaweza kutumika na kuhusu transmission-level applications.

Standardization

IEC circuit breaker standard sahihi, IEC 62271-100, una chaguo kubwa kwa teknolojia ya SF6 switching, ambayo inaweza kuwa haifanani kwa tabia na changamoto unazozungumzia teknolojia ya umeme wa vakansi. Kwa mfano, test duties ambazo ni ngumu kwa SF6, kama vile short-line fault tests, inaweza kuwa si muhimu kwa teknolojia ya umeme wa vakansi. Kinyume, application ya continuous recovery voltage kwenye synthetic testing, ambayo ni chache sana kwa SF6, inaweza kuwa muhimu zaidi kwa kutunza kutokuwa na late breakdown kwenye vacuum interrupters. Kama HV VCBs zinapata ushindi zaidi, inaweza kuwa na hitaji wa kurekebisha au kuongeza standards zinazopo kwa kutumia teknolojia ya umeme wa vakansi.

Technical Implications of SF6-Free Design

Wakati SF6 haijatokana kama external insulating medium, matumizi mengine yanaweza kutokana. Kwa mfano, alternative insulation methods zinaweza hitaji pressure chache, uzito mkubwa, footprint mkubwa, au msumi tofauti kwa kutunza performance ya insulation. Wavuti wanaelezea wanaweza kujitunza kwa kutumia alternatives hizi kwa kutengeneza replacements viable kwa SF6, lakini hadi tafuta teknolojia mpya inaweza kutoa voltage ratings zote, SF6 itakuwa muhimu kwa matumizi fulani za transmission network.

Manufacturer Commitment

Wavuti wanaelezea wanaweza kujitunza kwa kutengeneza na kutumia industrially viable alternatives kwa teknolojia ya SF6. Ingawa SF6 imekuwa dominant insulating gas kwa matumizi ya kiwango kikuu kutokana na dielectric properties zake nzuri, wasiwasi wa mazingira wanaelezea SF6, hasa global warming potential wake mkubwa, wamechangia kutafuta solutions za asili. HV VCBs hutoa suluhisho la asili, kwa matumizi ambapo mabadiliko mara kwa mara na gharama za huduma chache zinahitajika. Hata hivyo, mabadiliko kutokana na SF6 itakuwa gradual, kama wavuti wanaendelea kujitunza kwa kutumia teknolojia mpya kwa kutunza mahitaji mbalimbali ya industry ya umeme.