สถานะการวิจัยและพัฒนาของตู้ควบคุมวงจรหลักแบบไม่มีแก๊ส SF6 ขนาด 12 kV

การฉนวนกันด้วยแก๊สหลักๆ อาศัย SF₆ ซึ่งมีคุณสมบัติทางเคมีที่เสถียรมากและมีความแข็งแรงทางไฟฟ้าและการดับอาร์กที่ยอดเยี่ยม ทำให้ได้รับการใช้งานอย่างกว้างขวางในอุปกรณ์ไฟฟ้าพลังงาน สวิตช์เกียร์ที่ฉนวนด้วย SF₆ มีโครงสร้างที่กะทัดรัด ขนาดเล็ก ไม่ได้รับผลกระทบจากสภาพแวดล้อมภายนอก และมีความสามารถในการปรับตัวได้อย่างโดดเด่น

อย่างไรก็ตาม SF₆ ถูกยอมรับในระดับนานาชาติว่าเป็นหนึ่งในก๊าซเรือนกระจกที่สำคัญหกชนิด การรั่วไหลจากสวิตช์เกียร์ที่ฉนวนด้วย SF₆ เป็นปัญหาที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ ในมุมมองของการปกป้องสิ่งแวดล้อม การใช้ซัลเฟอร์เฮกซาฟลูออไรด์ควรลดลงหรือจำกัดไว้ให้น้อยที่สุด ชุมชนระหว่างประเทศได้บรรลุข้อตกลงในการค่อยๆ ยกเลิกและสิ้นสุดการใช้ก๊าซ SF₆

1. คุณลักษณะทางเทคนิคของวงจรป้อนรอบ 12 kV ที่ไม่ใช้ SF6 Gas

1.1 เขียวและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

อากาศแห้ง (หรือไนโตรเจน) ถูกใช้เป็นสารฉนวนหลัก เพื่อลดการใช้ SF₆ และหลีกเลี่ยงการปล่อยก๊าซพิษหรือก๊าซเรือนกระจก ได้พิจารณาผลกระทบที่เกิดขึ้นตลอดวงจรชีวิตของผลิตภัณฑ์ พร้อมสำรวจวัสดุและกระบวนการผลิตใหม่เพื่อเพิ่มความสามารถในการนำกลับมาใช้ใหม่ ดีไซน์ที่กะทัดรัดและประหยัดพื้นที่ช่วยลดการใช้วัสดุ กำลังการผลิต และพื้นที่ที่ใช้

1.2 ปลอดภัยและเชื่อถือได้

เทคโนโลยีสวิตช์สุญญากาศที่มีความสุกงอมรับประกันประสิทธิภาพการตัดวงจรที่มั่นคงและอายุการใช้งานที่ยาวนาน ความดันเติมก๊าซที่กำหนดไว้ต่ำ (0.12 MPa แบบสัมบูรณ์) ทำให้สามารถลดอัตราการรั่วไหล (≤0.1%) ได้ง่าย ความแข็งแรงทางไฟฟ้าที่สูงทำให้สามารถทำงานได้แม้ภายใต้ความดันสุญญากาศ เครื่องตัดสามตำแหน่งรองรับการทำงานด้วยไฟฟ้าหรือระยะไกล และมีระบบล็อก "ห้าป้องกัน" ที่ครอบคลุมกับสวิตช์โหลด/เบรกเกอร์ ทำให้การดำเนินงานปลอดภัยมากขึ้นขณะบำรุงรักษา

1.3 ความสามารถในการปรับตัวกับสภาพแวดล้อม

ส่วนประกอบหลักแรงดันสูงทั้งหมดถูกผนึกภายในช่องก๊าซที่เชื่อมด้วยเหล็กกล้าสแตนเลส 3 มม. แยกออกจากสภาพแวดล้อมภายนอกอย่างสมบูรณ์ หากจำเป็น สามารเพิ่มโครงสร้างป้องกันเพิ่มเติมสำหรับกลไกสวิตช์และช่องแรงดันต่ำ เพื่อตอบสนองความต้องการในการทนทานต่อการกัดกร่อน การป้องกันความชื้น และการทำงานที่อุณหภูมิต่ำภายใต้เงื่อนไขพิเศษ

1.4 ความเป็นผู้นำด้านอัจฉริยะ

ผลิตภัณฑ์สามารถติดตั้งระบบควบคุมอัจฉริยะ ระบบป้องกันแบบรวมพลังงานตนเอง และแพลตฟอร์มจัดจำหน่ายไฟฟ้าแบบพาโนรามาอัจฉริยะตามความต้องการของผู้ใช้ รวมฟังก์ชันการรวบรวมข้อมูล การควบคุม การตรวจสอบ การวินิจฉัย การป้องกัน และการสื่อสารเข้าด้วยกันในระบบเดียว ทำให้สามารถดำเนินการและบำรุงรักษาจากระยะไกล และสนับสนุนการใช้งานข้อมูลขนาดใหญ่ในการจัดจำหน่ายไฟฟ้า

2. สถานะปัจจุบันและแนวโน้มการพัฒนาของวงจรป้อนรอบ 12 kV

2.1 สถานะปัจจุบันของวงจรป้อนรอบ 12 kV

ตลอดศตวรรษที่ผ่านมา อุณหภูมิของโลกได้เปลี่ยนแปลงอย่างมาก โดยมีลักษณะสำคัญคือภาวะโลกร้อน ภาวะนี้เกิดจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศตามธรรมชาติและผลกระทบเรือนกระจกที่เพิ่มขึ้นจากกิจกรรมของมนุษย์ การลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและการลดผลกระทบจากภาวะโลกร้อนเป็นเป้าหมายหลักของอนุสัญญากรอบสหประชาชาติว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (UNFCCC) และโปรโตคอลเกียวโต

ในการประชุมโปรโตคอลเกียวโตที่ประเทศญี่ปุ่นในปี 1997 SF₆ ถูกจัดเป็นหนึ่งในก๊าซเรือนกระจกที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดและถูกนำไปรวมในสารที่ต้องการจำกัดการใช้งานและการปล่อยออก CO₂ ถึงแม้จะมีส่วนร่วมในการสร้างเอฟเฟกต์เรือนกระจกมากกว่า 60% แต่ SF₆ มีส่วนร่วมเพียงประมาณ 0.1% แม้จะมีส่วนร่วมที่น้อยในปัจจุบัน แต่ SF₆ มีความเสี่ยงที่สำคัญ: โมเลกุล SF₆ หนึ่งโมเลกุลมีศักยภาพในการทำให้โลกร้อน 23,900 เท่าของ CO₂ และมีอายุในบรรยากาศประมาณ 3,200 ปี ประมาณ 50% ของ SF₆ ที่ผลิตทั่วโลกถูกใช้ในอุตสาหกรรมไฟฟ้า โดย 80% ของนั้นไปสู่สวิตช์เกียร์ ประเทศจีนในฐานะประเทศกำลังพัฒนาเผชิญกับความกดดันในการลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก

2.2 แนวโน้มการพัฒนาของวงจรป้อนรอบ 12 kV

จากมุมมองทางเทคนิค ภาคอุตสาหกรรมวงจรป้อนรอบได้ผ่านหลายขั้นตอนจนถึงประมาณปี 2014: การฉนวนด้วยอากาศ การฉนวนกึ่ง SF₆ การฉนวนด้วย SF₆ ทั้งหมด และการฉนวนด้วยของแข็ง ความก้าวหน้านี้สะท้อนถึงการนวัตกรรมและการพัฒนาเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่องที่มุ่งเน้นความปลอดภัย ความเชื่อถือได้ การย่อขนาด และความเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

ปัจจุบันทั้งในประเทศและต่างประเทศ สวิตช์เกียร์ที่ฉนวนด้วยของแข็งเคยถูกพิจารณาว่าเป็นทางเลือกที่เหมาะสมแทนผลิตภัณฑ์ที่ใช้ SF₆ แต่เนื่องจากความท้าทายต่างๆ เช่น ความยากในการรีไซเคิลเรซินอีพ็อกซี่ (ที่ใช้ในสวิตช์เกียร์ที่ฉนวนด้วยของแข็งอย่างกว้างขวาง) การยอมรับวัสดุวิศวกรรมเทอร์โมพลาสติกทดแทนที่ไม่กว้างขวาง การแตกหักที่ไม่สามารถฟื้นฟูได้หลังจากความล้มเหลวของฉนวน และปัญหาที่ยังไม่ได้รับการแก้ไขเกี่ยวกับการเพิ่มอุณหภูมิในการทำงานที่มีความจุสูง ความสนใจในฉนวนของแข็งได้ลดลงอย่างรวดเร็ว

ในทางตรงกันข้าม สวิตช์เกียร์ที่ฉนวนด้วย SF₆ ทั้งหมด—แม้จะมีข้อเสียด้านสิ่งแวดล้อม—ยังคงครองตลาดเนื่องจากขนาดที่กะทัดรัด ความทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่ยอดเยี่ยม ความเชื่อถือได้สูง และความต้องการการบำรุงรักษาน้อย

ใน 2-3 ปีที่ผ่านมา สวิตช์เกียร์ที่ฉนวนด้วยแก๊สที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมได้กลายเป็นจุดสนใจของผู้ดำเนินงานระบบไฟฟ้าและผู้ผลิตชั้นนำ โดยได้รับการขับเคลื่อนจากความก้าวหน้าในหลายพื้นที่สำคัญ:

• การใช้งานเทคโนโลยีสวิตช์สุญญากาศที่มีความสุกงอม (รวมถึงการออกแบบที่ถูกห่อหุ้ม);

• ความเข้าใจที่ลึกซึ้งในเทคโนโลยีฉนวน (ฉนวนก๊าซ ฉนวนที่ขอบของแข็ง ฉนวนผสม ฯลฯ);

ประสบการณ์การทำงานอย่างกว้างขวางกับอุปกรณ์ที่ใช้ SF₆ เป็นฉนวน (RMUs, C-GIS);

• ความก้าวหน้าในการวิจัยแก๊สทดแทน SF₆ (โดยบริษัทอย่าง ABB และ 3M);

• การสนทนาระดับอุตสาหกรรมที่สนับสนุนการกลับไปใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าแรงดันกลางแบบคงที่ พร้อมด้วยความเชื่อถือได้ของชิ้นส่วนหลักที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก;

เมื่อจีนเร่งการเปลี่ยนแปลงและปรับปรุงภาคพลังงานและเผชิญกับความต้องการเร่งด่วนในการประหยัดพลังงานและการลดการปล่อยมลพิษ การควบคุมความชื้นในอากาศและการควบคุมมลพิษทางอากาศได้กลายเป็นความสำคัญที่เร่งด่วน สำหรับอุตสาหกรรมไฟฟ้าที่กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว การพัฒนาวงจรป้อนร่วมวงแหวนที่ไม่ใช้แก๊ส SF6 คือแนวโน้มที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ อุปกรณ์การส่งและกระจายพลังงานในอนาคตจะเน้นความปลอดภัย ความเชื่อถือได้ การย่อขนาด และความยั่งยืนทางสิ่งแวดล้อมมากขึ้น

ที่สำคัญ บริษัท State Grid Corporation of China แสดงให้เห็นถึงการยอมรับสวิตช์เกียร์ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมในระดับที่สูงกว่าผู้ใช้งานอุตสาหกรรมทั่วไป "สารบัญเทคโนโลยีใหม่ที่ State Grid Corporation สนับสนุนอย่างมาก (ฉบับปี 2017)" ระบุอย่างชัดเจนว่าตั้งแต่ปี 2016 ถึง 2018 วงจรป้อนร่วมวงแหวนที่ไม่ใช้แก๊ส SF6 ต้องมีสัดส่วน "ไม่น้อยกว่า 30% ของจำนวนการติดตั้งใหม่ในโครงการใหม่และโครงการปรับปรุง โดยมีอัตราการเติบโตประจำปีไม่น้อยกว่า 8%" นอกจากนี้ ในเวอร์ชันล่าสุด (ปี 2017) ของ "คำแนะนำการออกแบบมาตรฐานสำหรับวงจรป้อนร่วมวงแหวน 12 kV" ที่พัฒนาขึ้นร่วมกันโดยแผนกการดำเนินงานและบำรุงรักษาของ State Grid และสถาบันวิจัยพลังงานไฟฟ้าแห่งชาติจีน ได้บรรจุสวิตช์เกียร์ที่ใช้แก๊สเป็นฉนวนและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมเข้าไว้ในระบบอย่างเป็นทางการและกำหนดข้อกำหนดทางเทคนิคที่ชัดเจนสำหรับการประกวดราคาในอนาคต

3.สรุป

โดยสรุป เมื่อจีนเร่งการเปลี่ยนแปลงภาคพลังงานและเผชิญกับความจำเป็นเร่งด่วนในการประหยัดพลังงานและการลดการปล่อยมลพิษ การจัดการความชื้นในอากาศและการควบคุมมลพิษทางอากาศได้กลายเป็นความสำคัญที่เร่งด่วน วงจรป้อนร่วมวงแหวน 12 kV ซึ่งเป็นอุปกรณ์การกระจายพลังงานปลายทางที่ใช้กันอย่างกว้างขวางในระบบไฟฟ้าและแอปพลิเคชันอุตสาหกรรมต่างๆ ถือเป็นส่วนประกอบที่ขาดไม่ได้ของระบบไฟฟ้าที่แข็งแกร่งและอัจฉริยะ และมีผลโดยตรงต่อความปลอดภัยและความเชื่อถือได้ของการจ่ายไฟฟ้า ในการตอบสนองต่อการพัฒนาอย่างรวดเร็วของภาคพลังงาน การพัฒนาสวิตช์เกียร์ที่ใช้แก๊สเป็นฉนวนและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมคือแนวโน้มที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ อุปกรณ์การส่งและกระจายพลังงานในอนาคตจะยังคงพัฒนาตามความต้องการหลักของความปลอดภัย ความเชื่อถือได้ การย่อขนาด และความเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม