Stan raziskovanja in razvoja 12 kV SF6 brezgaznega kolobarne glavne enote

Plinska izolacija je predvsem zasnovana na SF₆ plinu. SF₆ ima izredno stabilne kemijske lastnosti in odlično dielektrično čvrsto in učinkovitost pri ugasnjavanju loka, zaradi česar se široko uporablja v električni opremi. SF₆-izolirana preklopnika imajo kompaktno strukturo in majhne dimenzije, niso občutljivi za zunanjefaktorje okolja in pokazujejo izjemno prilagodljivost.

Toda SF₆ je mednarodno priznan kot eden od šestih glavnih toplogrednih plinov. Iztok SF₆-izoliranega preklopnika je neizbežen praktični problem. S stališča varstva okolja bi morala uporaba šestihafluorida živega svinca biti zmanjšana ali minimalizirana. Mednarodna skupnost je dosegla soglasje o postopnem odstopanju in končnem ustavitev uporabe SF₆ plina.

1. Tehnične značilnosti SF6 plinsko brezplinske kolobarne enote na 12 kV

1.1 Zeleno in okoljsko prijazno

Suha zraka (ali dušik) se uporablja kot glavno izolacijsko sredstvo, kar izključuje SF₆ in izogiba izpuščanju toksičnih ali toplogrednih plinov. Upošteva se vpliv na okolje skozi celotno življenjski cikel izdelka, z stalnim raziskovanjem novih materialov in proizvodnih procesov za izboljšanje reciklage materialov. Kompaktna in štetna dizajnska rešitev učinkovito zmanjša porabo surovine, energije za proizvodnjo in prostorske zahteve.

1.2 Varno in zanesljivo

Zrelo vakuumsko preklopno tehnologijo zagotavlja stabilno in zanesljivo prekinjalno zmogljivost ter dolgo življenjsko dobo. Nominativni tlak plina je nizek (0,12 MPa absolutno), kar omogoča lažje dosego nizekega stopnje iztoku (≤0,1 %). Visoka dielektrična čvrsto omogoča normalno delovanje tudi pri ničelnem relatiwnem tlaku. Tripozicija preklopnika podpira električno ali oddaljeno operacijo in vsebuje popolne "pet-preventivne" zaklepke z nosilnim preklopnikom/avtomatskim preklopnikom, kar poveča varnost pri vzdrževanju.

1.3 Prilagodljivost okolju

Vsi visoko napetostni primarni komponenti so zaprti znotraj 3 mm nerjavečega jeklenega zalivanega plinskog odlaga, popolnoma izolirani od zunanje okolja. Po potrebi lahko dodate dodatne zaščitne strukture mehanizmu preklopa in nizkonapetostnemu odlagu, kar resno izpolnjuje zahteve glede odpornosti na korozijo, zaščite pred vlago in delovanja pri nizkih temperaturah v posebnih pogojih.

1.4 Inteligenčno vodstvo

Izdelek se lahko po potrebi opremi z inteligentnimi kontrolnimi sistemi, samozalogiranimi integriranimi zaščitami in panoramskimi pametnimi platformami za distribucijo električne energije. Integrira funkcije, kot so zajemanje podatkov, nadzor, monitorjanje, diagnostika, zaščita in komunikacija v enoten sistem, omogoča oddaljeno upravljanje/vzdrževanje in olajša uporabo velikih podatkov v distribuciji električne energije.

2. Trenutno stanje in razvojni trendi 12 kV kolobarnih enot

2.1 Trenutno stanje 12 kV kolobarnih enot

V zadnjem stoletju je podnebje na Zemlji doživelo znatne spremembe, ki so se glavno izražale z globalnim segrevanjem. To segrevanje je posledica naravnih podnebnih variabilnosti in okrepitve stekleniškega učinka, povzročenega človeško aktivnostjo. Zmanjševanje emisij toplogrednih plinov in utiševanje podnebnih sprememb sta glavna cilja Okvirne konvencije Organizacije združenih narodov o podnebnih spremembah (UNFCCC) in Kjotskega protokola.

Na konferenci Kjotskega protokola leta 1997 v Japonskem je bil SF₆ določen kot eden najmočnejših toplogrednih plinov in vključen med snovi, ki so podvržene omejitvam uporabe in emisij. Čeprav CO₂ prispeva več kot 60 % k stekleniškemu učinku - največji delež - SF₆ prispeva le okoli 0,1 %. Kljub trenutno majhnemu prispevku SF₆ predstavlja pomembne potenciale tveganja: ena molekula SF₆ ima globalni segrevalni potencial 23.900-krat večji od molekule CO₂, njegovo življenjsko dobo v atmosferi pa je približno 3.200 let. Približno 50 % proizvedenega SF₆ na svetu se uporablja v elektroenergetiki, od tega 80 % v preklopnike. Kot razvijajoča država se Kitajska sooča s povečanim pritiskom za zmanjševanje emisij toplogrednih plinov.

2.2 Razvojni trendi 12 kV kolobarnih enot

S tehničnega vidika se industrija kolobarnih enot do leta 2014 premaknila skozi več faza: zračna izolacija, pol-SF₆ izolacija, popolna SF₆ izolacija in trdne izolacije. Ta evolucija odraža stalno inovacijo in tehnološki napredek, osredotočen na varnost, zanesljivost, miniaturizacijo in okoljsko prijaznost.

Trenutno, tako domače kot mednarodno, so trdne izolirane preklopnike kdaj bili smotrjeni kot idealna alternativa SF₆ izdelkom. Toda zaradi izzivov, kot so težave z recikliranjem epoksidne smole (široko uporabljena v trdnih izoliranih enotah), manjša sprejetost alternativnih termoplastičnih inženirskih materialov, nepopravljivi padec po izolacijskem odpadu in nerazrešeni problemi, povezani s temperaturnim naraščanjem pri operaciji z visokim kapaciteto, je zanimanje za trdne izolacije hladnelo skoraj tako hitro, kot se je pojavilo.

Na drugi strani, popolno SF₆-izolirane kolobarne enote, kljub svojim okoljskim slabostim, še vedno dominirajo na trgu zaradi svoje kompaktnosti, odlične odpornosti na okolje, visoke zanesljivosti in nizkih zahtev po vzdrževanju.

V zadnjih 2-3 letih so ekološko prijazne plinsko izolirane preklopnike postali postopoma fokus zanimanja za operatorje mreže in vodilne proizvajalce, spodbujeni napredkom v nekaterih ključnih področjih:

• Zrelo uporabljanje vakuumskih preklopnih tehnologij (vključno z zaprtimi dizajni);

• Poglobljeno razumevanje izolacijskih tehnologij (plinska izolacija, trdna interfejsna izolacija, kombinirana izolacija itd.);

• Obsežna operativna izkušnja z opremo s plinsko izolacijo SF₆ (RMUs, C-GIS);

• Prelomi v raziskovanju alternativnih plinov za SF₆ (s strani podjetij, kot sta ABB in 3M);

• Industrijske razprave, ki zagovarjajo vračanje k fiksni vrsti srednjeporne opreme, podprto z bistveno izboljšano zanesljivostjo ključnih komponent.

Ko Kitajska pospešuje preobliko in nadgradnjo svojega sektorja električne energije in sooča hitrim zahtevam za varčevanje z energijo in zmanjševanje emisij, postane regulacija atmosferske vlage in nadzor onesnaževanja zraka nujen prednost. Za hitro se spreminjajoči sektor električne energije je razvoj RMU brez plina SF₆ neizbežna trenda. Prihodnja oprema za prenos in distribucijo bo vse bolj osredotočena na varnost, zanesljivost, miniaturnost in okoljsko trajnost.

Zaznamujoče je, da državno električarsko podjetje Kitajske prikazuje bistveno višjo priznanje ekološki prijazne preklopnih naprav v primerjavi z običajnimi industrijskimi uporabniki. "Katalog ključno spodbujanih novih tehnologij državnega električarskega podjetja Kitajske (2017 izdaja)" jasno določa, da od leta 2016 do 2018 mora RMU brez plina SF₆ zasedati "vsaj 30 % skupnega števila novih namestitve v novih in rekonstruiranih projektih, s letnim rastnim tempom vsaj 8 %." Poleg tega je najnovejša verzija (2017) "Predloga standardiziranega dizajna za 12 kV RMU", ki ga je razvil Oddelok za vzdrževanje in delovanje državnega električarskega podjetja in Inštitut za raziskave električne energije Kitajske, formalno vključil ekološko prijazne plinsko izolirane RMU in uvedel jasne tehnične specifikacije za prihodnje naročilne postopke.

3.Zaključek

Zaključno, ko Kitajska pospešuje preobliko svojega sektorja električne energije in sooča naraščajočim zahtevam za varčevanje z energijo in zmanjševanje emisij, postane obravnavanje atmosferske vlage in onesnaževanja zraka nujen prednost. Kot tipična končna naprava za distribucijo električne energije so 12 kV RMU široko uporabljeni v elektroenergetskih sistemih in različnih industrijskih aplikacijah, ki predstavljajo nezamenljivi element močnega in pametnega omrežja in neposredno vplivajo na varnost in zanesljivost oskrbe s strujom. V odgovor na hitro razvoj sektorja električne energije, razvoj ekološko prijaznih plinsko izoliranih RMU predstavlja nevratnega trenda. Prihodnja oprema za prenos in distribucijo bo nadaljevala z razvojem okoli ključnih zahtev glede varnosti, zanesljivosti, miniaturnosti in okoljske prijaznosti.