Estat de la Recerca i el Desenvolupament de l'Unitat Principal en Anell de 12 kV sense Gas SF6

La isolació de gas es basa principalment en el gas SF₆. El SF₆ té propietats químiques extremadament estables i presenta una excel·lent capacitat dielectrica i de repicat d'arc, fent que sigui ampliament utilitzat en equipament elèctric. Els aparells electriques aïllats amb SF₆ presenten una estructura compacta i un petit volum, no són afectats per factors ambientals externs i demostran una adaptabilitat excepcional.

No obstant això, el SF₆ és reconegut internacionalment com un dels sis principals gasos d’efecte hivernacle. La fuga d'aparells electriques aïllats amb SF₆ és un problema pràctic inevitable. Des del punt de vista de la protecció ambiental, l'ús de hexafluoruri de sòlid hauria de reduir-se o minimitzar-se. La comunitat internacional ha arribat a un consens sobre la necessitat de substituir gradualment i finalment deixar d'utilitzar el gas SF₆.

1. Característiques tècniques de la Unitat Principal de Anell (RMU) sense gas SF₆ a 12 kV

1.1 Ecològica i amiga de l'ambient

S'utilitza aire sec (o nitrogen) com a principal medi aïllant, eliminant el SF₆ i evitant emissió de gasos tàxics o d'efecte hivernacle. S'ha considerat l'impacte ambiental a lo llarg de tot el cicle de vida del producte, amb una exploració contínua de nous materials i processos de fabricació per millorar la reciclabilitat dels materials. El disseny compacte i ahorrador d'espai efectua una reducció eficaç del consum de matèries primeres, l'ús d'energia en la producció i l'ocupació terrenyal.

1.2 Segura i fiable

La tecnologia madura de commutació al buit assegura un rendiment estable i fiable d'interrupció i una llarga vida útil. La pressió de llençament de gas nominal és baixa (0,12 MPa absolut), facilitant aconseguir una taxa de fuga baixa (≤0,1%). Una alta resistència dielèctrica permet una operació normal fins i tot a pressió relativa zero. El desconnectador de tres posicions suporta operació elèctrica o remota i disposa d'interlocks “cinco-preven” complet amb el contactor/circuit interruptor, incrementant la seguretat operativa durant la manteniment.

1.3 Adaptabilidad ambiental

Tots els components primaris d'alta tensió estan sellats en un compartiment de gas soldat d'acer inoxidable de 3 mm d'espessor, totalment aïllat de l'ambient extern. Es poden afegir estructures protectoras addicionals al mecanisme de commutació i al compartiment de baixa tensió si cal, complint realment amb els requisits de resistència a la corrosió, protecció contra l'aigua i operació a baixes temperatures en condicions especials.

1.4 Liderança intel·ligent

El producte pot estar opcionalment equipat amb sistemes de control intel·ligents, protecció integrada autoalimentada i plataformes panoràmiques intel·ligents de distribució de energia, segons les necessitats de l'usuari. Integra funcions com la captura de dades, control, monitorització, diagnòstic, protecció i comunicació en un sistema unificat, habilitant l'operació/manteniment remot i facilitant l'aplicació de grans dades en la distribució de energia.

2. Situació actual i tendències de desenvolupament de les Unitats Principals d'Anell a 12 kV

2.1 Situació actual de les Unitats Principals d'Anell a 12 kV

Durant el darrer segle, el clima de la Terra ha experimentat canvis significatius caracteritzats principalment pel calentament global. Aquest calentament resulta de la variabilitat climàtica natural combinada amb l'efecte hivernacle augmentat causat per activitats humans. Reduir les emissions de gasos d'efecte hivernacle i atenuar el canvi climàtic són els objectius principals de la Conferència de les Nacions Unides sobre el Canvi Climàtic (UNFCCC) i el Protocol de Kyoto.

A la conferència del Protocol de Kyoto a Japó el 1997, el SF₆ va ser inclòs com un dels gasos d'efecte hivernacle més potents i va ser subjecte a restriccions d'ús i emissió. Encara que el CO₂ contribueix més del 60% a l'efecte hivernacle -la major part-, el SF₆ representa només aproximadament el 0,1%. Malgrat la seva contribució actualment petita, el SF₆ presenta riscos potencials significatius: una molècula de SF₆ té un potencial de calentament global 23.900 vegades superior al de una molècula de CO₂, i la seva vida útil atmosfèrica és d'aproximadament 3.200 anys. Aproximadament el 50% del SF₆ produït a nivell mundial es fa servir en l'indústria elèctrica, on el 80% es destina a aparells electriques. Com a país en desenvolupament, la Xina s'enfronta a una pressió creixent per reduir les emissions de gasos d'efecte hivernacle.

2.2 Tendències de desenvolupament de les Unitats Principals d'Anell a 12 kV

Des del punt de vista tècnic, l'indústria d'Unitats Principals d'Anell havia passat, cap a 2014, per diversos estadios: aïllament d'aire, semiaïllament amb SF₆, aïllament total amb SF₆ i aïllament sòlid. Aquest evolució reflecteix una innovació i avanç tecnològic continuats centrats en la seguretat, fiabilitat, miniaturització i respecte ambiental.

Actualment, tant a nivell nacional com internacional, els aparells electriques aïllats amb material sòlid van ser considerats una alternativa ideal als productes basats en SF₆. No obstant això, a causa de reptes com la dificultat de reciclar resina epoxi (amplament utilitzada en unitats aïllades amb material sòlid), la falta d'acceptació generalitzada de materials termoplàstics d'enginyeria alternatives, la fallida irreparable després de la fallida de l'aïllament i problemes no resolts relacionats amb l'augment de temperatura en operació d'alta capacitat, l'interès en l'aïllament sòlid ha refredat gairebé tan ràpidament com s'havia incrementat.

En contraposició, les Unitats Principals d'Anell aïllades totalment amb SF₆ - malgrat els seus defectes ambientals - segueixen dominants en el mercat a causa de la seva compactesa, excel·lent resistència ambiental, alta fiabilitat i baixes necessitats de manteniment.

En els últims 2-3 anys, els aparells electriques aïllats amb gas ecològic han anat guanyant interès progressiu pels operadors de xarxa i els principals fabricants, impulsat per avanços en diverses àrees clau:

• Aplicació madura de la tecnologia de commutació al buit (inclosos els dissenys encapsulats);

• Comprehensió més profunda de les tecnologies d'aïllament (aïllament de gas, aïllament d'interfície sòlida, aïllament compost, etc.);

• Experiència operativa extensa amb equipament aïllat amb SF₆ (RMUs, C-GIS);

• Avanços en la recerca de gasos alternatives al SF₆ (per part d'empreses com l'ABB i la 3M);

• Debats sectorials que defensen el retorn als productes de mitja tensió fixa, sostenut per una millora significativa de la fiabilitat dels components bàsics.

A mesura que la Xina accelera la transformació i actualització del seu sector energètic i enfronta demandes urgents de conservació d'energia i reducció d'emissions, regular l'humitat atmosfèrica i controlar la contaminació de l'aire han esdevingut prioritats prement. Per a l'indústria elèctrica en ràpid desenvolupament, desenvolupar unitats de distribució anular sense gas SF₆ és una tendència inevitable. El futur equipament de transmissió i distribució es centrarà cada vegada més en la seguretat, la fiabilitat, la miniaturització i la sostenibilitat ambiental.

Cal destacar que la Corporació Estatal de Xina reconeix significativament més els commutadors ecològics en comparació amb els usuaris industrials generals. El "Catàleg de Noves Tecnologies Clau Promogudes per la Corporació Estatal de Xina (Edició 2017)" estipula expressament que entre 2016 i 2018, les unitats de distribució anular sense gas SF₆ hauran de representar "no menys del 30% de les noves instal·lacions en projectes nous i de renovació, amb un ritme de creixement anual no inferior al 8%." A més, la versió més recent (2017) de les "Recomanacions de Disseny Estandaritzat per a Unitats de Distribució Anular de 12 kV," desenvolupades conjuntament pel Departament d'Operacions i Manteniment de la Corporació Estatal i l'Institut de Recerca Elèctrica de Xina, ha incorporat formalment les unitats de distribució anular aïllades amb gas ecològic i ha establert especificacions tècniques clares per a futurs concursos de subministrament.

3.Conclusió

En resum, a mesura que la Xina accelera la transformació de la seva indústria elèctrica i enfronta una urgència creixent en la conservació d'energia i la reducció d'emissions, atendre l'humitat atmosfèrica i la contaminació de l'aire ha esdevingut una prioritat immediata. Com a dispositiu típic de distribució terminal, la unitat de distribució anular de 12 kV està ampliament desplegada en sistemes elèctrics i diverses aplicacions industrials, servint com a component indispensable d'una xarxa robusta i intel·ligent, i impactant directament la seguretat i la fiabilitat de l'abastament elèctric. En resposta al ràpid desenvolupament del sector elèctric, el desenvolupament de unitats de distribució anular aïllades amb gas ecològic representa una tendència irreversible. El futur equipament de transmissió i distribució continuarà evolucionant entorn de les demandes fonamentals de seguretat, fiabilitat, miniaturització i amigablemblença ambiental.