Forskning och utvecklingsstatus för 12 kV SF6-gasfri ringhuvudenhet
Gasisolering är huvudsakligen baserad på SF₆-gas. SF₆ har extremt stabila kemiska egenskaper och visar utmärkt dielektrisk styrka och bågutsläckningsprestanda, vilket gör det omfattande använd i elektrisk energiutrustning. SF₆-isolerade växelverken har en kompakt struktur och liten storlek, de påverkas inte av externa miljöfaktorer och visar exceptionell anpassbarhet.
SF₆ erkänns dock internationellt som ett av de sex stora växthusgaserna. Läckage från SF₆-isolerade växelverken är ett ovoidabelt praktiskt problem. Ur ett miljöskyddsperspektiv bör användningen av svavsexaflyorid reduceras eller minimeras. Det internationella samfundet har nått en konsensus om att gradvis fasa ut och slutligen upphöra med användningen av SF₆-gas.
1. Tekniska karaktäristika för 12 kV SF6-fritt ringväxelverk
1.1 Grön och miljövänlig
Torrt luft (eller kväve) används som primär isoleringsmedium, vilket eliminerar SF₆ och undviker utsläpp av giftiga eller växthusgaser. Miljöpåverkan under produkten's hela livscykel beaktas, med kontinuerlig utforskning av nya material och tillverkningsprocesser för att förbättra materialrecyklabilitet. Den kompakta och platsbesparande designen minskar effektivt råmaterialsförbrukning, produktionsenergi och markanvändning.
1.2 Säker och pålitlig
Mogen vakuumkopplingsteknik säkerställer stabil och pålitlig avbrottsprestanda samt lång livslängd. Den specificerade gasfyllningstrycket är lågt (0.12 MPa absolut), vilket gör det lättare att uppnå ett lågt läckaget (≤0.1%). Höga dielektriska egenskaper möjliggör normal drift även vid noll tryck. Trepositionssvikaren stöder el- eller fjärrstyrning och har omfattande "fem-förhindrande" kopplingar med belastningskoppling/kretsavbrytare, vilket ökar driftsäkerheten vid underhåll.
1.3 Anpassningsförmåga till miljö
Alla högspänningskomponenter är lindade inom en 3 mm stark svetsad gascell av rostfritt stål, fullständigt isolerad från externa miljöer. Ytterligare skyddsstrukturer kan läggas till vid behov i växlingsmekanismen och lågspänningscellen, vilket verkligen uppfyller kraven på korrosionsbeständighet, fuktbeständighet och drift vid låga temperaturer under speciella förhållanden.
1.4 Intelligent ledarskap
Produkten kan vid behov utrustas med intelligenta styrsystem, självladdande integrerad skydd och panoramisk smart elkraftdistributionplattform enligt användarnas behov. Det integrerar funktioner som datainsamling, styrning, övervakning, diagnostik, skydd och kommunikation i ett enhetligt system, vilket möjliggör fjärrstyrning/underhåll och främjar stordataapplikationer inom elkraftdistribution.
2. Aktuell situation och utvecklingstrender för 12 kV ringväxelverk
2.1 Aktuell situation för 12 kV ringväxelverk
Under de senaste hundra åren har jordens klimat genomgått betydande förändringar, huvudsakligen kännetecknade av global uppvärmning. Denna uppvärmning resulterar från naturlig klimatvariation kombinerad med förstärkt växthuseffekt orsakad av mänsklig aktivitet. Att reducera utsläpp av växthusgaser och mildra klimatförändringar är de primära målen för Förenta Nationernas ramkonvention om klimatförändringar (UNFCCC) och Kjötoprotokollet.
På Kjötoprotokollets konferens i Japan 1997 listades SF₆ som en av de mest kraftfulla växthusgaserna och inkluderades bland ämnen som omfattas av begränsningar i användning och utsläpp. Trots att CO₂ bidrar med mer än 60% till växthuseffekten—den största andelen—bidrar SF₆ endast med ca 0.1%. Trots sin nuvarande små andel, innebär SF₆ betydande potentiella risker: ett SF₆-molekyl har en global uppvärmningspotential 23 900 gånger större än ett CO₂-molekyl, och dess atmosfäriska livstid är cirka 3 200 år. Cirka 50% av den globalt producerade SF₆ används inom energisektorn, varav 80% går till växelverk. Som ett utvecklingsland står Kina inför ökande press att minska utsläpp av växthusgaser.
2.2 Utvecklingstrender för 12 kV ringväxelverk
Från teknisk synpunkt hade ringväxelverksindustrin, runt 2014, passerat flera steg: luftisolering, halv-SF₆-isolering, full SF₆-isolering och fast isolering. Denna utveckling reflekterar kontinuerlig innovation och teknisk framsteg fokuserade på säkerhet, pålitlighet, miniatyrisering och miljövänlighet.
I dagsläget, både nationellt och internationellt, ansågs solidisolerade växelverk en gång vara ett idealt alternativ till SF₆-baserade produkter. På grund av utmaningar som svårigheten att recyclera epoxi (som används i solidisolerade enheter), brist på bred acceptans av alternativa termoplastiska konstruktionsmaterial, irreversibel nedbrytning efter isoleringsfel och olösta problem relaterade till temperaturökning vid hög kapacitetsdrift, har intresset för solid isolering svalnat lika snabbt som det steg.
I jämförelse domineras marknaden fortfarande av fullt SF₆-isolerade ringväxelverk trots deras miljörelaterade nackdelar, på grund av deras kompakta storlek, utmärkt miljötålighet, hög pålitlighet och låga underhållskrav.
Under de senaste 2-3 åren har miljövänliga gasisolerade växelverk gradvis blivit ett fokus för nätoperatörer och ledande tillverkare, drivna av framsteg inom flera viktiga områden:
Mogna tillämpningar av vakuumkopplingsteknik (inklusive kapslade design);
Fördjupad förståelse för isoleringsmetoder (gasisolering, fast gränssnittsisolering, kompositisolering, etc.);
Extensiv driftserfarenhet med SF₆-isolerad utrustning (RMUs, C-GIS);
Genombrott i forskning om alternativa gaser till SF₆ (av företag som ABB och 3M);
Industridiskussioner som argumenterar för en återgång till fast typ av mediumspänningsprodukter, stödjer av betydligt förbättrad tillförlitlighet av kärnkomponenter.
Medan Kina accelererar omvandlingen och uppgraderingen av sin energisektor och står inför brådskande krav på energieffektivisering och minskade utsläpp, har reglering av atmosfäriska fuktigheter och kontroll av luftföroreningar blivit akuta prioriteringar. För den snabbt utvecklande energisektorn är utvecklingen av ringhuvudsenheter utan SF₆-gas en oundviklig trend. Framtidens överförings- och distributionsutrustning kommer alltmer att fokusera på säkerhet, tillförlitlighet, miniatyrisering och miljöhållbarhet.
Värt att notera är att State Grid Corporation of China visar markant högre erkännande av miljövänliga växlingsutrustningar jämfört med generella industriella användare. "State Grid Corporation Key Promoted New Technologies Catalog (2017 Edition)" anger explicit att från 2016 till 2018 måste ringhuvudsenheter utan SF₆-gas utgöra "minst 30 % av totala nya installationer i nya och ombyggnadsprojekt, med en årlig tillväxttakt på minst 8%." Dessutom har den senaste versionen (2017) av "Standardized Design Recommendations for 12 kV Ring Main Units," som utvecklats tillsammans av State Grids Drift- och Underhållsavdelning och China Electric Power Research Institute, formellt integrerat miljövänliga gasisolerade ringhuvudsenheter och etablerat tydliga tekniska specifikationer för framtida upphandlingstillfällen.
3.Slutord
Sammanfattningsvis, medan Kina accelererar omvandlingen av sin energisektor och står inför ökande brådska i energieffektivisering och minskade utsläpp, har hantering av atmosfäriska fuktigheter och luftföroreningar blivit en omedelbar prioritet. Som ett typiskt terminal-fördelningsenhet är 12 kV ringhuvudsenheten brett distribuerad i energisystem och olika industriella tillämpningar, fungerar som en oumbärlig komponent i en robust och intelligent nätverksstruktur och påverkar direkt säkerheten och tillförlitligheten i strömförsörjningen. I svar på den snabba utvecklingen inom energisektorn representerar utvecklingen av miljövänliga gasisolerade ringhuvudsenheter en omvändbar trend. Framtidens överförings- och distributionsutrustning kommer att fortsätta utvecklas kring de centrala kraven på säkerhet, tillförlitlighet, miniatyrisering och miljövänlighet.
