Forskning og udviklingsstatus for 12 kV SF6-gasfri ringhovedenhed

Gassedyrkning er hovedsageligt baseret på SF₆-gas. SF₆ har yderst stabile kemiske egenskaber og viser fremragende dielektrisk styrke og buekvælningsegenskaber, hvilket gør det bredt anvendt i elektriske anlæg. SF₆-dykkede skifterapparater har en kompakt struktur og lille størrelse, er uafhængige af eksterne miljøfaktorer, og viser fremragende tilpasningsdygtighed.

SF₆ er imidlertid internationalt anerkendt som en af de seks store drivhusgasser. Lækage fra SF₆-dykkede skifterapparater er et uundgåeligt praktisk problem. Fra et miljøbeskyttelsesynspunkt bør brugen af svovelhexafluorid reduceres eller minimiseres. Den internationale samfund har nået enighed om at gradvist fase ud og sidst endelig ophøre med brugen af SF₆-gas.

1. Tekniske karakteristika for 12 kV SF6-fri Ring Main Unit

1.1 Grøn og miljøvenlig

Tørt luft (eller kvælstof) bruges som primær isoleringsmedium, hvilket eliminerer SF₆ og undgår emissioner af giftige eller drivhusgasser. Miljøindflydelse gennem produktets hele levetid tages i betragtning, med konstant udforskning af nye materialer og produktionsteknikker for at forbedre materialegenbrug. Den kompakte og pladsbesparende design effektivt reducerer råmaterialforbrug, produktionens energiforbrug og arealanvendelse.

1.2 Sikker og pålidelig

Modne vakuumskiftningsteknologier sikrer stabil og pålidelig afbrydelsesegenskab og lang levetid. Den angivne gasspænding er lav (0,12 MPa absolut), hvilket gør det lettere at opnå en lav lækagerate (≤0,1%). Høj dielektrisk styrke tillader normal drift selv ved nul manometertryk. Tredje positionsafbryder understøtter elektrisk eller fjernbetjening og har en komplet "fem-forhindringer" interlocks med lastafbryder/kredsløbsbryder, hvilket øger driftssikkerheden under vedligeholdelse.

1.3 Miljøtilpasning

Alle højspændingskomponenter er sigtede inden for en 3 mm rustfrit stålsværget gasafdeling, fuldt isoleret fra eksterne miljøer. Yderligere beskyttende strukturer kan tilføjes til skiftmekanismen og lavspændingsafdelingen efter behov, der virkelig opfylder kravene til korrosionsbestandhed, fugtbeskyttelse og lavtemperaturdrift under særlige forhold.

1.4 Intelligent lederskab

Produktet kan iført intelligente kontrolsystemer, selvforsynede integrerede beskyttelse og panoramisk smart strømforsyning platforme efter brugerbehov. Det integrerer funktioner som dataindsamling, kontrol, overvågning, diagnostik, beskyttelse og kommunikation i et forenet system, der muliggør fjernbetjening/vedligeholdelse og faciliterer big data-applikationer i strømforsyningen.

2. Nuværende status og udviklingstrender for 12 kV Ring Main Units

2.1 Nuværende status for 12 kV Ring Main Units

Over de sidste hundrede år har Jords klima gennemgået betydelige ændringer, primært karakteriseret ved global opvarmning. Denne opvarmning skyldes naturlig klimavariabilitet kombineret med forstærket drivhuseffekt, forårsaget af menneskelige aktiviteter. Reduktion af drivhusgasemissioner og moderering af klimaforandringer er de primære mål for FN's Rammeaftale om Klimaændringer (UNFCCC) og Kyoto-protokollen.

På Kyoto-protokollkonferencen i Japan i 1997 blev SF₆ listet som en af de mest potente drivhusgasser og inkluderet blandt stoffer, der er underlagt brugs- og emissionsrestriktioner. Selvom CO₂ bidrager med over 60% til drivhuseffekten – den største andel – udgør SF₆ kun ca. 0,1%. Trods sin nuværende lille andel, har SF₆ betydelig potentiel risiko: én SF₆-molekyle har en global opvarmningspotentiel 23.900 gange større end en CO₂-molekyle, og dens atmosfæriske levetid er cirka 3.200 år. Ca. 50% af den globalt producerede SF₆ anvendes i energisektoren, hvoraf 80% går til skifterapparater. Som et udviklingsland står Kina over for stigende pres for at reducere drivhusgasemissioner.

2.2 Udviklingstrender for 12 kV Ring Main Units

Fra et teknisk perspektiv havde ring main unit-industrien omkring 2014 gennemgået flere stadier: luftdyrkning, halv-SF₆-dyrkning, fuld SF₆-dyrkning og fast dyrkning. Denne evolution afspejler kontinuerlig innovation og teknologisk fremskridt med fokus på sikkerhed, pålidelighed, miniatyrisering og miljøvenlighed.

I øjeblikket, både nationalt og internationalt, blev fast-dykkede skifterapparater engang betragtet som en ideal alternativ til SF₆-baserede produkter. Imidlertid, på grund af udfordringer som vanskeligheder med genbrug af epoxi-harz (bredt anvendt i fast-dykkede enheder), mangel på bred accept af alternative termoplastiske ingeniørmaterialer, irreparable nedbrydning efter isolationsfejl, og uløste problemer relateret til temperaturstigning under høj kapacitetsdrift, har interessen for fast dyrkning næsten lige så hurtigt afkølet som den steg.

I modsætning hertil fortsætter fuld SF₆-dykkede ring main units – trods deres miljømæssige ulemper – med at dominerer markedet på grund af deres kompakte størrelse, fremragende miljøresistens, høj pålidelighed og lav vedligeholdelsesbehov.

I de sidste 2-3 år er miljøvenlige gassykkeledte skifterapparater gradvist blevet et fokuspunkt for netoperatører og førende producenter, drevet af fremskridt i flere nøgleområder:

• Modne anvendelse af vakuumskiftningsteknologi (herunder kapslede designs);

• Dybdegående forståelse af isoleringsteknologier (gassedyrkning, fast grænsefladeisolering, sammensat isolering osv.);

• Omfangsrig driftserfaring med SF₆-isoleret udstyr (RMUs, C-GIS);

• Gennembrud i forskning på alternativer til SF₆-gas (af selskaber som ABB og 3M);

• Branchediskussioner, der fremmer en retur til faste mediumspændingsprodukter, støttet af betydeligt forbedret pålidelighed af kernekomponenter.

Da Kina accelererer omstillingen og opgraderingen af sin energisektor og står over for akutte behov for energibesparelser og reduktion af emissioner, er regulering af atmosfæriske fugtighed og kontrol med luftforurening blevet presserende prioriteter. For den hurtigt udviklende energisektor er udviklingen af SF6-gasfri ringhovedenhed en uundgåelig tendens. Fremtidigt transmissions- og distributionsudstyr vil fokusere stadig mere på sikkerhed, pålidelighed, miniaturisering og miljøbæredygtighed.

Det er værd at bemærke, at State Grid Corporation of China viser en markant højere anerkendelse af miljøvenligt skruelår compared to general industrial users. "State Grid Corporation Key Promoted New Technologies Catalog (2017 Edition)" specificerer tydeligt, at fra 2016 til 2018 skal SF6-gasfri ringhovedenhed udgøre "mindst 30% af samtlige nye installationer i nye og rekonstruktionsprojekter, med en årlig vækstrate på mindst 8%." Desuden har den seneste version (2017) af "Standardized Design Recommendations for 12 kV Ring Main Units," udarbejdet af State Grid's Operation & Maintenance Department og China Electric Power Research Institute, formelt inkluderet miljøvenlige gasisolerede ringhovedenheder og etableret klare tekniske specifikationer for fremtidige indkøbsudbud.

3.Konklusion

Samlet set, da Kina accelererer omstillingen af sin energisektor og står over for voksende akthed i energibesparelser og reduktion af emissioner, er håndtering af atmosfæriske fugtighed og luftforurening blevet en øjeblikkelig prioritet. Som et typisk terminal-fordelingsenhed er 12 kV ringhovedenheden bredt anvendt i strømsystemer og forskellige industrielle applikationer, og fungerer som en uundværlig komponent i et robust og intelligent net, der direkte påvirker sikkerheden og pålideligheden af strømforsyningen. I respons til den hurtige udvikling af energisektoren repræsenterer udviklingen af miljøvenlige gasisolerede ringhovedenheder en irreversibel tendens. Fremtidigt transmissions- og distributionsudstyr vil fortsat udvikle sig rundt om de centrale krav om sikkerhed, pålidelighed, miniaturisering og miljøvenlighed.