Estado de Investigación e Desenvolvemento da Unidade Principal de Anel de 12 kV Sen Gas SF6

A isolación por gas basease principalmente no gas SF₆. O SF₆ ten propiedades químicas extremadamente estables e presenta unha excelente resistencia dieléctrica e rendemento de apagado de arco, facendo que sexa amplamente utilizado en equipos eléctricos de potencia. Os conmutadores aislados con SF₆ destacan pola súa estrutura compacta e pequeno tamaño, non se veñen afectados por factores ambientais externos e demostran unha adaptabilidade excepcional.

No entanto, o SF₆ é internacionalmente recoñecido como un dos seis principais gases de efecto invernadero. A fuga de conmutadores aislados con SF₆ é un problema práctico inevitábel. Dende un punto de vista de protección medioambiental, debe reducirse ou minimizarse o uso do hexafluoruro de azufre. A comunidade internacional chegou a un consenso sobre a gradual eliminación e descontinuación final do uso do gas SF₆.

1. Características técnicas da Unidade Principal de Anel de 12 kV sen gas SF6

1.1 Verde e respetuoso co medio ambiente

Úsase aire seco (ou nitróxeno) como principal medio de aislamento, eliminando o SF₆ e evitando emisións de gases tóxicos ou de efecto invernadero. Considerase o impacto medioambiental durante todo o ciclo de vida do produto, explorándose continuamente novos materiais e procesos de fabricación para mellorar a reciclabilidade dos materiais. O deseño compacto e de poupanza de espazo reduce eficazmente o consumo de materias primas, o uso de enerxía na produción e a ocupación de terreo.

1.2 Seguro e confiable

A tecnoloxía de conmutación a vacío madura asegura un rendemento de interrupción estable e confiable e unha longa vida útil. A presión de llenado de gas nominal é baixa (0,12 MPa absoluta), facilitando a obtención dunha baixa taxa de fuga (≤0,1%). A alta resistencia dieléctrica permite a operación normal mesmo a presión cero. O interruptor de tres posicións admite operación eléctrica ou remota e presenta interbloqueos integrais "de cinco prevencións" co interruptor de carga/cortacircuito, aumentando a seguridade operativa durante o mantemento.

1.3 Adaptabilidade ao medio ambiente

Todos os componentes de alta tensión primarios están selados nun compartimento de gas soldado de acero inoxidable de 3 mm, totalmente aislado do ambiente externo. Poden engadirse estructuras protectoras adicionais ao mecanismo de conmutación e ao compartimento de baixa tensión según sexa necesario, realmente satisfacendo os requisitos de resistencia á corrosión, protección contra a humidade e operación a baixas temperaturas en condicións especiais.

1.4 Liderazgo inteligente

O produto pode equiparse opcionalmente con sistemas de control inteligentes, protección integrada autoalimentada e plataformas de distribución de enerxía inteligente panorámica segundo as necesidades do usuario. Integra funcións como a adquisición de datos, control, monitorización, diagnóstico, protección e comunicación nun sistema unificado, permitindo a operación/mantemento remoto e facilitando as aplicacións de grandes datos na distribución de enerxía.

2. Estado actual e tendencias de desenvolvemento das Unidades Principais de Anel de 12 kV

2.1 Estado actual das Unidades Principais de Anel de 12 kV

Ao longo do último século, o clima da Terra experimentou cambios significativos caracterizados principalmente polo calentamento global. Este calentamento resulta da variabilidade climática natural combinada co efecto invernadero intensificado debido ás actividades humanas. Reducir as emisións de gases de efecto invernadero e mitigar a mudanza climática son os obxectivos principais da Convención Marco das Nacións Unidas sobre Mudanza Climática (UNFCCC) e o Protocolo de Kyoto.

Na conferencia do Protocolo de Kyoto en Xapón en 1997, o SF₆ foi listado como un dos gases de efecto invernadero máis potentes e incluído entre as substancias suxeitas a restricións de uso e emisión. Aínda que o CO₂ contribúe con máis do 60% ao efecto invernadero, a maior parte, o SF₆ representa só aproximadamente o 0,1%. A pesar da súa actual pequena contribución, o SF₆ presenta riscos potenciais significativos: unha molécula de SF₆ ten un potencial de calentamento global 23.900 veces maior que o dunha molécula de CO₂, e a súa vida útil atmosférica é aproximadamente de 3.200 anos. Aproximadamente o 50% do SF₆ producido a nivel mundial úsase na industria eléctrica, do que o 80% vai a conmutadores. Como país en desenvolvemento, China enfrenta unha presión crecente para reducir as emisións de gases de efecto invernadero.

2.2 Tendencias de desenvolvemento das Unidades Principais de Anel de 12 kV

Dende un punto de vista técnico, a industria de unidades de anel había avanzado, por volta de 2014, a través de varias etapas: aislamento por aire, aislamento semiparcial con SF₆, aislamento completo con SF₆ e aislamento sólido. Esta evolución reflicte unha innovación continua e avance tecnolóxico centrado na seguridade, fiabilidade, miniaturización e respeto ao medio ambiente.

Actualmente, tanto a nivel nacional como internacional, os conmutadores aislados sólidamente foron considerados unha alternativa ideal aos produtos baseados en SF₆. No entanto, debido a desafíos como a dificultade de reciclaxe da resina epoxi (ampliamente utilizada nos unidades aisladas sólidamente), a falta de aceptación xeral de materiais termoplásticos de enxeñaría alternativos, a descomposición irreparable após a falla de aislamento e problemas non resoltos relacionados co aumento de temperatura en operación de alta capacidade, o interese no aislamento sólido esfriou case tan rápido como aumentou.

En contraste, os conmutadores de anel completamente aislados con SF₆—apesar das súas desvantaxes medioambientais—continúan dominando o mercado debido ao seu tamaño compacto, excelente resistencia ambiental, alta fiabilidade e baixo requirimento de mantemento.

Nos últimos 2-3 anos, os conmutadores aislados con gas eco-friendly foron gradualmente un foco de interese para os operadores de rede e os principais fabricantes, impulsados por avances en varias áreas clave:

• Aplicación madura da tecnoloxía de conmutación a vacío (incluíndo diseños encapsulados);

• Comprensión profunda das tecnoloxías de aislamento (aislamento por gas, aislamento de interface sólida, aislamento composto, etc.);

• Experiencia operativa extensa con equipos aislados con SF₆ (RMUs, C-GIS);

• Avances na investigación sobre gases alternativos ao SF₆ (por empresas como ABB e 3M);

• Discusiones da industria que abogan por un retorno aos produtos de media tensión de tipo fixo, respaldado por unha significativa mellora na fiabilidade dos compoñentes centrais.

Á medida que China acelera a transformación e actualización do seu sector eléctrico e enfronta demandas urgentes de conservación de enerxía e redución de emisións, regular a humidade atmosférica e controlar a contaminación do aire converteronse en prioridades impostivas. Para a industria eléctrica en rápido desenvolvemento, o desenvolvemento de unidades de anel principal libres de gas SF6 é unha tendencia inevitábel. Os equipos futuros de transmisión e distribución centraránse cada vez máis na seguridade, fiabilidade, miniaturización e sustentabilidade medioambiental.

Notablemente, a Corporación Estatal da Rede Eléctrica de China mostra un recoñecemento significativamente maior dos equipamentos interruptores ecolóxicos comparado cos usuarios industriais xerais. O "Catálogo de Novas Tecnoloxías Prioritarias Promovidas pola Corporación Estatal da Rede Eléctrica (Edición 2017)" estipula explícitamente que entre 2016 e 2018, as unidades de anel principal libres de gas SF6 deben representar "non menos do 30% das novas instalacións en proxectos novos e de renovación, cun crecemento anual non inferior ao 8%." Ademais, a versión máis recente (2017) das "Recomendacións de Diseño Estandarizado para Unidades de Anel Principal de 12 kV," co-desenvolvida polo Departamento de Operación e Mantemento da Rede Estatal e polo Instituto de Investigación Eléctrica de China, incorporou formalmente unidades de anel principal aisladas con gas ecolóxico e estableceu especificacións técnicas claras para futuras licitacións de contratación.

3. Conclusión

En resumo, á medida que China acelera a transformación da súa industria eléctrica e enfronta unha urgencia crecente en conservación de enerxía e redución de emisións, abordar a humidade atmosférica e a contaminación do aire converteuse nunha prioridade inmediata. Como dispositivo típico de distribución terminal, a unidade de anel principal de 12 kV está ampliamente implantada en sistemas eléctricos e varias aplicacións industriais, actuando como un compoñente indispensable dunha rede robusta e intelixente e impactando directamente na seguridade e fiabilidade do suministro de enerxía. En resposta ao rápido desenvolvemento do sector eléctrico, o desenvolvemento de unidades de anel principal aisladas con gas ecolóxico representa unha tendencia irreversible. Os equipos futuros de transmisión e distribución continuarán evolucionando en torno ás demandas centrais de seguridade, fiabilidade, miniaturización e amigabilidade ambiental.