12 kV SF6-kaasuttoman rengasmaunyksikön tutkimus- ja kehitystillanne
Kaasu eristys perustuu pääasiassa SF₆-kaasuun. SF₆:n kemialliset ominaisuudet ovat erittäin vakaita, ja sillä on erinomainen dielektrinen vahvuus ja kaarien sammuttaminen, mikä tekee siitä laajalti käytettyä sähköverkkojen laitteissa. SF₆-eristävässä kytkentälaitteessa on tiivis rakenne ja pieni koko, se ei vaikuta ulkoisiin ympäristötekijöihin ja osoittaa poikittaisen sopeutuvuuden.
Kuitenkin SF₆ on kansainvälisesti hyväksyttyksi saatu kuuden suuren kasvihuonekaasun joukosta. SF₆-eristävien kytkentälaitteiden vuoto on väistämätön käytännön ongelma. Ympäristönsuojan näkökulmasta sulfauriheksafluoriidin käyttöä tulisi vähentää tai minimoida. Kansainvälinen yhteisö on päässyt yhteisymmärrykseen siitä, että SF₆-kaasun käyttöä lopetetaan asteittain ja lopulta kokonaan.
1. 12 kV:n SF6-kaasuittaisten rengaskeskusten tekniset ominaisuudet
1.1 Vihreä ja ympäristöystävällinen
Kuiva ilma (tai tyynnyri) toimii pääeristelevänä mediaina, mikä poistaa SF₆:n ja välttää myrkyllisten tai kasvihuonekaasujen päästöt. Tuotteen koko elinkaaren ympäristövaikutukset otetaan huomioon, ja uusia materiaaleja ja valmistusprosesseja tutkitaan jatkuvasti parantamaan materiaalien kierrättävyyttä. Tiivis ja tila-säästävä suunnittelu vähentää tehokkaasti raaka-aineiden kulutusta, tuotannon energiankäyttöä ja maan käyttöä.
1.2 Turvallinen ja luotettava
Kypsä vakuumpyristyksen teknologia takaa vakauden ja luotettavuuden keskeyttämisen suorituskykyyn sekä pitkän käyttöajan. Kaasun täyttöpaine on alhainen (0,12 MPa absoluuttinen), mikä helpottaa alhaisen vuoton (≤0,1 %) saavuttamista. Korkea dielektrinen vahvuus mahdollistaa normaalin toiminnan jopa nollan mittapaineessa. Kolmen asennon katkaisija tuki elektriseen tai etätoimintaan ja sisältää kattavan "viiden-esteen" lukitusjärjestelmän ladunkytkimen/tulehtumisestimestarin kanssa, mikä lisää turvallisuutta huoltoyhteydessä.
1.3 Ympäristösopeutuvuus
Kaikki korkean jännitteen ensisijaiset komponentit on suljettu 3 mm:n rostivahvan levyrautan hitauskaasupussiin, mikä eristää ne täysin ulkoisilta ympäristöiltä. Tarvittaessa kytkentämekanismiin ja matalan jännitteen osastoon voidaan lisätä lisäsuojarakenteita, mikä todella vastaa korroosion, kosteuden ja alhaisen lämpötilan toiminnan vaatimuksia erityisissä olosuhteissa.
1.4 Älykäs johtajuus
Tuote voidaan varustaa älykkäänä ohjausjärjestelmänä, itsensä toimivalla integroidulla suojaamisjärjestelmällä ja panoramisella älykkäänä sähköntarvejärjestelmällä käyttäjän tarpeiden mukaan. Se yhdistää tiedonkeruun, ohjaamisen, valvonnan, diagnostiikan, suojaamisen ja viestinnän yhtenäiseen järjestelmään, mikä mahdollistaa etäohjauksen/huollon ja edistää isoja datajoukkoja sähköntarvejärjestelmissä.
2. 12 kV:n rengaskeskusten nykytila ja kehityssuunnat
2.1 12 kV:n rengaskeskusten nykytila
Viimeisen vuosisadan aikana Maan ilmasto on kokenut merkittäviä muutoksia, jotka on pääasiassa globalisoituneet. Tämä lämpeneminen johtuu luonnollisesta ilmastovaihtelusta yhdessä ihmistoiminnan aiheuttaman kasvihuonevaikutuksen vahvistumisen kanssa. Kasvihuonekaasupäästöjen vähentäminen ja ilmastonmuutoksen hillitseminen ovat Yhdistyneiden kansakuntien ilmastosopimuksen (UNFCCC) ja Kioto-pöytäkirjan päätavoitteita.
Kioto-pöytäkirjan konferenssissa Japanissa vuonna 1997 SF₆ listattiin yhdeksi voimakkaimmista kasvihuonekaasuista ja sen käyttöä ja päästöjä rajoitettaviin aineisiin. Vaikka CO₂ edustaa yli 60 % kasvihuonevaikutuksesta – suurin osuus – SF₆ edustaa vain noin 0,1 %. Huolimatta sen nykyisestä pienestä osuudesta SF₆ edustaa merkittäviä potentiaalisia riskejä: yksi SF₆-molekyyli on globaali lämpövaikutus 23 900 kertaa suurempi kuin CO₂-molekyyli, ja sen ilmakehän elinkaari on noin 3 200 vuotta. Noin 50 % maailmanlaajuisesti tuotetusta SF₆:stä käytetään sähköalalla, josta 80 % menee kytkentälaitteisiin. Kehittyvänä maana Kiina kohtaa kasvavia paineita kasvihuonekaasupäästöjen vähentämiseksi.
2.2 12 kV:n rengaskeskusten kehityssuunnat
Teknisen näkökulman mukaan rengaskeskusten teollisuus oli noin vuodesta 2014 asti edennyt useiden vaiheiden kautta: ilmaeristys, puolisuuri SF₆-eristys, täysi SF₆-eristys ja kiinteä eristys. Tämä evoluutio heijastaa jatkuvaa innovaatiota ja teknologista edistystä, joka on keskittynyt turvallisuuteen, luotettavuuteen, miniaturisaatioon ja ympäristöystävällisyyteen.
Nykyisin, kotimaassa ja kansainvälisesti, kiinteästi eristyksellä varustettuja kytkentälaitteita pidettiin joskus ideaalina SF₆-pohjaisille tuotteille. Kuitenkin haasteiden, kuten epoksiharjakiven kierrättämisen (laajasti käytetty kiinteästi eristyksellä varustetuissa laitteissa), vaihtoehtoisten termoplastisia insinöörimateriaalien laajalle levinneen hyväksynnän puutteen, irrotumattoman sammumisen jälkeen tapahtuvan eristyspettymän ja ratkaisemattomien ongelmien, kuten korkean kapasiteetin toiminnan yhteydessä tapahtuvan lämpötilan nousun, vuoksi kiinnostus kiinteälle eristykselle on jäänyt melkein yhtä nopeasti kuin se nousi.
Päinvastoin, täysi SF₆-eristävät rengaskeskukset – huolimatta niiden ympäristövaikutuksista – jatkavat markkinoiden hallitsemista tiiviin koon, erinomaisen ympäristöresistenssin, korkean luotettavuuden ja vähän huoltoa vaativan ansiosta.
Viimeisen 2–3 vuoden aikana ympäristöystävälliset kaasuinsuloinnit ovat asteittain tulleet verkon operaattoreiden ja johtavien valmistajien kiinnostuksen kohteeksi, jonka taustalla on useiden avaintekijöiden edistys:
Vakuumpyristyksen teknologian kypsä soveltaminen (mukaan lukien kapseloitu suunnittelu);
Syventynyt ymmärrys eristysteknologioista (kaasuinsulointi, kiinteä rajapinnan eristys, yhdistetty eristys jne.);
Laaja toimintakokemus SF₆-eristettyä laitetta (RMUja, C-GISia) koskevasta käytöstä;
Läpimurtoja SF₆-vaihtoehtogasien tutkimuksessa (esimerkiksi ABB:n ja 3M:n toimesta);
Teollisuuden keskustelut, jotka kannattavat paluuta kiinteän tyypin keskipannaisiin tuotteisiin, tuettuna ydinosien luotettavuuden huomattavalla parannuksella.
Kun Kiina kiihdyttää sähköalan muutosta ja päivittämistä ja kohtaa kiireellisiä vaatimuksia energiansäästöön ja päästöjen vähentämiseen, ilmankosteuden säätely ja ilmansaasteiden hallinta ovat tullut kiireellisiksi painopisteiksi. Nopeasti kehittyvälle sähköalalle SF6-kaasuttoman rengasmaunyksikköjen kehittäminen on väistämätön suunta. Tulevaisuudessa siirtovirtalaitteet keskittyvät yhä enemmän turvallisuuteen, luotettavuuteen, pieneksi tekemiseen ja ympäristöystävällisyyteen.
Huomionarvoista on, että Kiinan valtioverkko on osoittanut huomattavasti suurempaa tunnustusta ympäristöystävälliselle virtasuuntimille verrattuna yleisiin teollisuuskäyttäjiin. "Kiinan Valtioverkon Yhtiön Tärkeästi Edistetty Uusi Teknologia -luettelossa (2017)" määrätään, että vuosina 2016–2018 SF6-kaasuttomien rengasmaunyksikköjen osuus kaikista uusissa asennuksissa uusissa ja korjataan projektissa on "vähintään 30 prosenttia, joka kasvaa vähintään 8 prosentin vuosittain." Lisäksi uusimmassa versiossa (2017) "12 kV Rengasmaunyksikköjen Standardoidun Suunnittelun Suositukset" -asiakirjassa, jonka on laatinut Kiinan Valtioverkon Toiminnan ja Ylläpidon Osasto ja Kiinan Sähköenergian Tutkimuslaitos, on virallisesti sisällytetty ympäristöystävälliset kaasueristetyt rengasmaunyksiköt ja määritelty selkeät tekniset määrittelyt tuleville hankintatarjouksille.
3. Johtopäätös
Yhteenvetona voidaan todeta, että kun Kiina kiihdyttää sähköalan muutosta ja kohtaa kasvavan kiireellisyyden energiansäästössä ja päästöjen vähentämisessä, ilmankosteuden säätely ja ilmansaasteiden hallinta on tullut välittömäksi painopisteeksi. 12 kV rengasmaunyksikkö, joka on tyypillinen loppuenergian jakamislaite, on laajasti käytössä sähköjärjestelmissä ja eri teollisuuden sovelluksissa, ja se on olennainen osa vahvaa ja älykästä verkkoa, joka vaikuttaa suoraan sähkönjakamisen turvallisuuteen ja luotettavuuteen. Vastauksena nopeaan sähköalan kehitykseen ympäristöystävällisten kaasueristettyjen rengasmaunyksikköjen kehittäminen edustaa kääntymättöntä trendiä. Tulevaisuudessa siirtovirtalaitteet jatkavat kehitystä turvallisuuden, luotettavuuden, pieneksi tekemisen ja ympäristöystävällisyyden ytimenä olevien vaatimusten ympärillä.
