Výzkum a vývoj 12 kV SF6 plynově volného okruhového přepážkového bloku

Plynová izolace je založena především na plynu SF₆. SF₆ má extrémně stabilní chemické vlastnosti a vykazuje vynikající dielektrickou pevnost a obloukem hašení, což ho činí široce používaným v elektrických zařízeních. Vypínače s izolací SF₆ mají kompaktní konstrukci a malé rozměry, nejsou ovlivněny vnějšími environmentálními faktory a vykazují vynikající přizpůsobivost.

SF₆ je však mezinárodně uznáván jako jeden ze šesti hlavních skleníkových plynů. Úniky z vypínačů s izolací SF₆ jsou nevyhnutelným praktickým problémem. Z hlediska ochrany životního prostředí by mělo být používání sirouhlfluoridu sníženo nebo minimalizováno. Mezinárodní společenství dosáhlo konsensu ohledně postupného ukončení a nakonec úplného zastavení používání plynu SF₆.

1. Technické vlastnosti 12 kV kruhové rozváděče bez SF6

1.1 Ekologický a šetrný k životnímu prostředí

Jako hlavní izolační médium se používá suchý vzduch (nebo dusík), čímž se eliminuje SF₆ a zabrání se emisím toxických nebo skleníkových plynů. Je brán v úvahu dopad na životní prostředí po celou dobu životního cyklu produktu, probíhá nepřetržité zkoumání nových materiálů a výrobních procesů za účelem zlepšení recyklovatelnosti materiálů. Kompaktní a úsporný návrh efektivně snižuje spotřebu surovin, energetické náklady na výrobu a plochu pozemku.

1.2 Bezpečný a spolehlivý

Zralá technologie vakuového spínání zajišťuje stabilní a spolehlivý vypínací výkon a dlouhou životnost. Jmenovitý tlak plnění plynu je nízký (0,12 MPa absolutního tlaku), což usnadňuje dosažení nízké míry úniku (≤0,1 %). Vysoká dielektrická pevnost umožňuje normální provoz i při nulovém relativním tlaku. Třípolohový odpojovač podporuje elektrické nebo dálkové ovládání a je vybaven komplexními „pěti prevencemi“ proti blokování se spínačem/zkratovým jističem, čímž zvyšuje bezpečnost provozu během údržby.

1.3 Přizpůsobivost prostředí

Všechny vysokonapěťové primární součásti jsou utěsněny uvnitř 3 mm silného plynového oddělení svařovaného z nerezové oceli, plně izolovaného od vnějšího prostředí. Podle potřeby lze ke spínacímu mechanismu a oddělení nízkého napětí přidat dodatečné ochranné konstrukce, které opravdu splňují požadavky na odolnost proti korozi, ochranu před vlhkostí a provoz při nízkých teplotách za zvláštních podmínek.

1.4 Inteligentní řízení

Produkt lze dle požadavků uživatele volitelně vybavit inteligentními řídicími systémy, integrovanou samočinnou ochranou a panoramatickými chytrými distribučními platformami. Integruje funkce sběru dat, řízení, monitorování, diagnostiky, ochrany a komunikace do jednotného systému, umožňuje dálkový provoz/údržbu a usnadňuje aplikace velkých dat v distribuci elektrické energie.

2. Současný stav a vývojové trendy 12 kV kruhových rozváděčů

2.1 Současný stav 12 kV kruhových rozváděčů

Během uplynulého století prošel klima Země významnými změnami, které se projevují především globálním oteplováním. Toto oteplování je způsobeno kombinací přirozené klimatické variability a zesíleného skleníkového efektu způsobeného lidskou činností. Snížení emisí skleníkových plynů a zmírnění změny klimatu jsou hlavními cíli Rámcové úmluvy OSN o změně klimatu (UNFCCC) a Kjótského protokolu.

Na konferenci o Kjótském protokolu v roce 1997 v Japonsku byl SF₆ zařazen mezi nejúčinnější skleníkové plyny a mezi látky, jejichž použití a emise podléhají omezení. Ačkoli CO₂ přispívá více než 60 % ke skleníkovému efektu – což je největší podíl – SF₆ přispívá pouze přibližně 0,1 %. Navzdory svému nyní malému podílu představuje SF₆ významná potenciální rizika: jeden molekulu SF₆ má globální oteplovací potenciál 23 900krát vyšší než molekula CO₂ a jeho životnost v atmosféře je přibližně 3 200 let. Asi 50 % celosvětově produkovaného SF₆ se používá v energetice, z toho 80 % ve spínacích zařízeních. Jako rozvíjející se země Čína čelí stále většímu tlaku na snižování emisí skleníkových plynů.

2.2 Vývojové trendy 12 kV kruhových rozváděčů

Z technického hlediska průmysl kruhových rozváděčů postoupil kolem roku 2014 skrze několik etap: vzduchová izolace, poloviční izolace SF₆, plná izolace SF₆ a tuhá izolace. Tento vývoj odráží neustálou inovaci a technologický pokrok zaměřený na bezpečnost, spolehlivost, miniaturizaci a ekologičnost.

V současné době byly doma i mezinárodně vypínače s tuhou izolací jednou považovány za ideální alternativu k výrobkům založeným na SF₆. Kvůli výzvám, jako je obtížná recyklace epoxidové pryskyřice (běžně používané v jednotkách s tuhou izolací), nedostatečný přijetí alternativních termoplastických konstrukčních materiálů, nezvratné poruše po selhání izolace a nevyřešeným otázkám týkajícím se nárůstu teploty při provozu s vysokou kapacitou, však zájem o tuhou izolaci rychle poklesl stejně rychle, jako dříve narostl.

Naopak vypínače s plnou izolací SF₆ – navzdory svým environmentálním nevýhodám – nadále dominují na trhu díky své kompaktní velikosti, vynikající odolnosti vůči prostředí, vysoké spolehlivosti a nízkým požadavkům na údržbu.

V posledních 2–3 letech se ekologické vypínače s plynovou izolací postupně staly hlavním bodem zájmu provozovatelů sítí a předních výrobců, a to díky pokrokům v několika klíčových oblastech:

• Zralé uplatnění technologie vakuového spínání (včetně uzavřených konstrukcí);

• Prohloubené porozumění izolačním technologiím (plynová izolace, izolace pevného rozhraní, kompozitní izolace atd.);

• Rozsáhlé operační zkušenosti s vybavením izolovaným plynem SF₆ (RMU, C-GIS);

• Průlomové výsledky výzkumu alternativních plynů k SF₆ (od firem jako ABB a 3M);

• Diskuse v odvětví, které prosazují návrat k pevným středním napěťovým produktům, podporovanými výrazně zlepšenou spolehlivostí klíčových komponent.

S akcelerací transformace a modernizace čínského energetického sektoru a naléhavými požadavky na úsporu energie a snížení emisí, regulace atmosférické vlhkosti a kontrola znečištění ovzduší se staly naléhavými prioritami. Pro rychle se vyvíjející energetický průmysl je vývoj SF6 plynových bezpečných rozvodných skříní nevyhnutelnou tendencí. Budoucí přenosové a distribuční zařízení bude stále více zaměřeno na bezpečnost, spolehlivost, miniaturizaci a environmentální udržitelnost.

Je důležité poznamenat, že Státní síť Číny ukazuje výrazně vyšší uznání ekologického spínacího zařízení oproti obecným průmyslovým uživatelům. "Klíčové nové technologie propagované Státní sítí Číny (2017 edice)" explicitně stanovuje, že v letech 2016 až 2018 musí SF6 plynové bezpečné rozvodné skříně tvořit "nejméně 30 % celkového množství nových instalací v nových a rekonstrukčních projektech, s ročním růstem nejméně 8 %." Kromě toho nejnovější verze (2017) "Standardizovaných doporučení pro návrh 12 kV rozvodných skříní," vypracovaná společně provozním a údržbovým oddělením Státní sítě a Čínským elektrickým výzkumným institutem, formálně zahrnuje ekologické plynové izolované rozvodné skříně a stanovuje jasné technické specifikace pro budoucí výběrové řízení.

3.Závěr

V souhrnu, s akcelerací transformace čínského energetického průmyslu a rostoucí naléhavostí v oblasti úspory energie a snížení emisí, řešení atmosférické vlhkosti a znečištění ovzduší se stalo okamžitou prioritou. Jako typické koncové zařízení pro distribuci energie jsou 12 kV rozvodné skříně široce nasazovány v energetických systémech a různých průmyslových aplikacích, slouží jako nezbytná složka robustního a inteligentního sítě a přímo ovlivňují bezpečnost a spolehlivost dodávky energie. V reakci na rychlý vývoj energetického sektoru vývoj ekologických plynových izolovaných rozvodných skříní představuje neodvratnou tendenci. Budoucí přenosové a distribuční zařízení bude nadále evolovat kolem základních požadavků na bezpečnost, spolehlivost, miniaturizaci a environmentální přátelství.