Состояние исследований и разработок 12 кВ безгазовой ячейки кольцевой главной схемы SF6

Газовая изоляция в основном основана на газе SF₆. SF₆ обладает чрезвычайно стабильными химическими свойствами и отличается превосходной диэлектрической прочностью и способностью к гашению дуги, что делает его широко используемым в электротехническом оборудовании. Газоизолированные коммутационные устройства с SF₆ имеют компактную конструкцию и небольшие размеры, не подвержены воздействию внешних факторов окружающей среды и демонстрируют исключительную адаптивность.

Однако SF₆ признан одним из шести основных парниковых газов на международном уровне. Утечки из газоизолированных коммутационных устройств с SF₆ являются неизбежной практической проблемой. С точки зрения охраны окружающей среды, использование шестифтористого серы следует сократить или минимизировать. Международное сообщество достигло консенсуса о постепенном отказе от использования газа SF₆.

1. Технические характеристики 12-киловольтовых газоизолированных распределительных устройств без SF₆

1.1 Экологичность и безопасность для окружающей среды

В качестве основного изоляционного средства используется сухой воздух (или азот), что исключает использование SF₆ и предотвращает выбросы токсичных или парниковых газов. При проектировании учитывается влияние на окружающую среду на протяжении всего жизненного цикла продукта, постоянно исследуются новые материалы и производственные процессы для повышения переработки материалов. Компактная и экономичная конструкция эффективно снижает потребление сырья, энергии производства и земельных ресурсов.

1.2 Безопасность и надежность

Зрелая вакуумная коммутирующая технология обеспечивает стабильную и надежную работу и долгий срок службы. Номинальное давление газа заполнения низкое (0,12 МПа абсолютное), что облегчает достижение низкого уровня утечек (≤0,1%). Высокая диэлектрическая прочность позволяет нормальной работе даже при нулевом показателе давления. Трехпозиционный разъединитель поддерживает электрическую или дистанционную операцию и имеет комплексные "пять блокировок" с нагрузочным выключателем/автоматическим выключателем, что повышает безопасность эксплуатации при техническом обслуживании.

1.3 Адаптивность к окружающей среде

Все высоковольтные первичные компоненты герметично заключены в сварной газовый отсек из нержавеющей стали толщиной 3 мм, полностью изолированный от внешней среды. По необходимости можно добавить дополнительные защитные конструкции к механизму коммутации и низковольтному отсеку, что действительно соответствует требованиям коррозионной стойкости, защиты от влаги и работы при низких температурах в особых условиях.

1.4 Интеллектуальное лидерство

Продукт может быть оснащен интеллектуальными системами управления, автономными интегрированными защитами и панорамными платформами умного распределения электроэнергии в соответствии с потребностями пользователя. Он объединяет функции сбора данных, управления, мониторинга, диагностики, защиты и связи в единую систему, что позволяет осуществлять удаленную эксплуатацию/техническое обслуживание и способствует применению больших данных в распределении электроэнергии.

2. Текущее состояние и тенденции развития 12-киловольтовых распределительных устройств

2.1 Текущее состояние 12-киловольтовых распределительных устройств

За последние сто лет климат на Земле претерпел значительные изменения, характеризующиеся главным образом глобальным потеплением. Это потепление вызвано естественной изменчивостью климата в сочетании с усиленным парниковым эффектом, вызванным человеческой деятельностью. Снижение выбросов парниковых газов и смягчение климатических изменений являются основными целями Рамочной конвенции ООН об изменении климата (РКИК) и Киотского протокола.

На конференции Киотского протокола в Японии в 1997 году SF₆ был включен в список наиболее мощных парниковых газов и стал предметом ограничений по использованию и выбросам. Хотя CO₂ составляет более 60% парникового эффекта — наибольшую долю — SF₆ составляет лишь около 0,1%. Несмотря на небольшую текущую долю, SF₆ представляет значительные потенциальные риски: одна молекула SF₆ имеет потенциал глобального потепления, в 23 900 раз превышающий потенциал молекулы CO₂, и ее атмосферный срок жизни составляет примерно 3 200 лет. Около 50% всего произведенного SF₆ используется в энергетической промышленности, из которых 80% идет на коммутационные устройства. В качестве развивающейся страны Китай сталкивается с возрастающим давлением по сокращению выбросов парниковых газов.

2.2 Тенденции развития 12-киловольтовых распределительных устройств

С технической точки зрения, к 2014 году отрасль распределительных устройств прошла несколько этапов: воздушная изоляция, полусухая изоляция, полная изоляция SF₆ и твердая изоляция. Эта эволюция отражает непрерывное инновационное и технологическое развитие, сосредоточенное на безопасности, надежности, миниатюризации и экологичности.

В настоящее время как на внутреннем, так и на международном рынке, твердо-изолированные коммутационные устройства когда-то рассматривались как идеальная альтернатива продукции на основе SF₆. Однако из-за таких проблем, как трудности в переработке эпоксидной смолы (широко используемой в твердо-изолированных устройствах), недостаточное принятие альтернативных термопластичных инженерных материалов, необратимость разрушения после выхода из строя изоляции и нерешенные вопросы, связанные с повышением температуры при работе на высоких мощностях, интерес к твердой изоляции быстро угас.

В противоположность этому, полные SF₆-изолированные распределительные устройства, несмотря на их экологические недостатки, продолжают доминировать на рынке из-за их компактных размеров, отличной устойчивости к внешним условиям, высокой надежности и низких требований к обслуживанию.

В последние 2-3 года экологически чистые газоизолированные коммутационные устройства постепенно становятся фокусом интереса сетевых операторов и ведущих производителей, благодаря прогрессу в нескольких ключевых областях:

• Зрелое применение технологии вакуумного коммутирования (включая герметичные конструкции);

• Углубленное понимание технологий изоляции (газовой изоляции, твердой интерфейсной изоляции, композитной изоляции и т. д.);

• Обширный опыт эксплуатации оборудования с изоляцией SF₆ (RMU, C-GIS);

• Прорывы в исследованиях альтернативных газов SF₆ (такими компаниями, как ABB и 3M);

• Дискуссии в отрасли, выступающие за возвращение к фиксированным типам средневольтного оборудования, поддерживаемые значительным улучшением надежности ключевых компонентов.

По мере того как Китай ускоряет трансформацию и модернизацию своей энергетической отрасли и сталкивается с настоятельной потребностью в энергосбережении и снижении выбросов, регулирование атмосферной влажности и контроль загрязнения воздуха становятся приоритетными задачами. Для быстро развивающейся энергетической отрасли разработка RMU без газа SF6 является неизбежным трендом. Будущее оборудование для передачи и распределения будет все больше сосредоточено на безопасности, надежности, миниатюризации и экологической устойчивости.

Отметим, что Государственная сетевая корпорация Китая показывает значительно более высокое признание экологически чистых коммутационных устройств по сравнению с обычными промышленными пользователями. В "Каталоге ключевых новых технологий, активно продвигаемых Государственной сетевой корпорацией (2017 год)"明确规定了从2016年到2018年，SF6气体绝缘环网柜在新建和改造项目中的新安装比例“不低于30%，年增长率不低于8%”。此外，国家电网运维部与中国电力科学研究院联合开发的最新版（2017版）《12 kV环网柜标准化设计规范》正式纳入了环保气体绝缘环网柜，并为未来的采购招标明确了技术规范。

3. Заключение

В заключение, по мере ускорения трансформации энергетической отрасли Китая и растущей срочности в вопросах энергосбережения и снижения выбросов, решение проблем атмосферной влажности и загрязнения воздуха становится первоочередной задачей. Как типичное конечное устройство распределения электроэнергии, 12-кВт RMU широко применяется в энергосистемах и различных промышленных применениях, являясь незаменимым компонентом надежной и интеллектуальной сети, напрямую влияющим на безопасность и надежность электроснабжения. В ответ на быстрое развитие энергетического сектора, разработка экологически чистых газоизолированных RMU представляет собой необратимый тренд. Будущее оборудование для передачи и распределения будет продолжать развиваться, уделяя основное внимание требованиям безопасности, надежности, миниатюризации и экологичности.