Стан досліджень та розробок 12 кВ безгазової кільцевої основної установки SF6
Газова ізоляція в основному базується на газі SF₆. SF₆ має надзвичайно стійкі хімічні властивості та демонструє відмінну електричну прочність та вимоги до гасіння дуги, що робить його широко використовуваним у електроенергетичному обладнанні. Обладнання з газовою ізоляцією SF₆ характеризується компактною будовою, невеликими розмірами, не чутливим до зовнішніх факторів середовища, та демонструє відмінну адаптивність.
Однак, SF₆ міжнародно визнаний як один із шести найбільших парникових газів. Витікання з обладнання з газовою ізоляцією SF₆ є неунікальною практичною проблемою. З точки зору захисту довкілля, використання шестифторованого сульфіду повинно бути зменшено або мінімізовано. Міжнародна спільнота досягла консенсусу щодо поступового вилучення та остаточної припинення використання газу SF₆.
1. Технічні характеристики безгазового кільцевого комутатора напруги 12 кВ
1.1 Екологічне та безпечне
Сухий повітряний (або азот) використовується як основний ізоляційний середовище, що усуває SF₆ та уникнення викидів токсичних або парникових газів. Вплив на довкілля протягом всього циклу життя продукту враховується, з постійним вивченням нових матеріалів та технологій виробництва для покращення повторного використання матеріалів. Компактний та економічний дизайн ефективно зменшує споживання сировини, енергії виробництва та використання земель.
1.2 Безпечно та надійно
Досконалі технології вакуумного переключення забезпечують стабільну та надійну перерву та довгий термін служби. Номінальний тиск заповнення газом низький (0,12 МПа абсолютний), що полегшує досягнення низького відсотку витікання (≤0,1%). Висока електрична прочність дозволяє нормальне функціонування навіть при нульовому вказівнику тиску. Трьохпозиційний роз'єднувач підтримує електричне або віддалене управління та має комплексні "п'ять-попередження" взаємні блокування з навантаженням/преривателем, що підвищує безпеку при проведення технічного обслуговування.
1.3 Адаптивність до довкілля
Усі високовольтні первинні компоненти утеплені в сварній камері з газом зі стали завдаттям 3 мм, повністю відокремлені від зовнішнього середовища. При потребі можна додати додаткові захисні конструкції до механізму переключення та низьковольтного відділення, справді задовольняючи вимогам до корозійної стійкості, захисту від водяння та операцій при низьких температурах у спеціальних умовах.
1.4 Інтелектуальне керування
Продукт може бути опціонально оснащений інтелектуальними системами керування, автономною інтегрованою захистою та панорамними платформами інтелектуального розподілу електроенергії відповідно до потреб користувача. Він інтегрує функції, такі як збор даних, керування, моніторинг, діагностика, захист та зв'язок в єдину систему, що дозволяє віддалене управління/обслуговування та сприяє використанню великих даних у розподілі електроенергії.
2. Поточний стан та тренди розвитку кілецевих комутаторів напруги 12 кВ
2.1 Поточний стан кілецевих комутаторів напруги 12 кВ
За останній століття климат Землі пройшов значні зміни, що характеризуються в основному глобальним потеплінням. Це потепління відбувається через природну варіабельність клімату, поєднана з підвищеним парниковим ефектом, викликаним людською діяльністю. Зменшення викидів парникових газів та зниження глобального потепління є основними цілями Рамкової конвенції ООН про клімат (UNFCCC) та Киотського протоколу.
На конференції Киотського протоколу в Японії 1997 року, SF₆ був включений до списку найпотужніших парникових газів та включен до речей, підлягаючих обмеженням щодо використання та викидів. Хоча CO₂ дає більше 60% вкладу в парниковий ефект — найбільший внесок, SF₆ становить лише близько 0,1%. Незважаючи на його поточний невеликий внесок, SF₆ представляє значні потенційні ризики: одна молекула SF₆ має глобальний потеплювальний потенціал 23 900 разів більший, ніж молекула CO₂, і його атмосферний час життя становить близько 3 200 років. Близько 50% глобально виробленого SF₆ використовується в енергетичній галузі, з яких 80% йде на виготовлення комутаторів. Як розвиваюча країна, Китай стикається з зростаючим тиском щодо зменшення викидів парникових газів.
2.2 Тренди розвитку кілецевих комутаторів напруги 12 кВ
З технічної точки зору, індустрия кілецевих комутаторів, близько 2014 року, пройшла кілька стадій: повітряна ізоляція, напів-SF₆ ізоляція, повна SF₆ ізоляція та тверда ізоляція. Ця еволюція відображає постійну інновацію та технологічний прогрес, спрямований на безпеку, надійність, мініатюризацію та екологічну безпечність.
Наразі, как внутрішньо, так і зовні, твердо-ізольовані комутатори колись вважалися ідеальною альтернативою продуктам на основі SF₆. Однак, через проблеми, такі як складності у переробці епоксидної смоли (широко використовується в твердо-ізольованих модулях), відсутність широкого прийняття альтернативних термопластичних інженерних матеріалів, невідновлюваність після відмови ізоляції, та невирішені питання, пов'язані з підвищенням температури при високопотужному функціонуванні, інтерес до твердої ізоляції знизився так само швидко, як і зростав.
Навпаки, повністю SF₆-ізольовані кілецеві комутатори — несмотря на їхні екологічні недоліки — продовжують домінувати на ринку через свої компактні розміри, відмінну стійкість до неблагополучних умов, високу надійність та невеликі вимоги до обслуговування.
У минулі 2-3 роки, екологічно-безпечні газово-ізольовані комутатори поступово стали центром уваги операторів мереж та провідних виробників, спричинених прогресом у кількох ключових областях:
Досконале застосування технології вакуумного переключення (включаючи герметизовані конструкції);
Глибша розуміння технологій ізоляції (газова ізоляція, тверда поверхнева ізоляція, композитна ізоляція тощо);
Великий досвід експлуатації обладнання з ізоляцією SF₆ (RMU, C-GIS);
Прориви в дослідженнях альтернативних газів SF₆ (компаніями, такими як ABB та 3M);
Дискусії в галузі про повернення до стаціонарних середньовольтових продуктів, підтримані значно покращеною надійністю ключових компонентів.
З пошвидшенням перетворення та модернізації енергетичного сектору Китаю та наявності насущних потреб у збереженні енергії та зменшенні викидів, регулювання атмосферної вологості та контролювання забруднення повітря стали пріоритетними завданнями. Для швидко розвиваючоїся енергетичної галузі розробка безгазових RMU є необхідною тенденцією. Майбутнє обладнання для передачі та розподілу електроенергії буде все більше звертати увагу на безпеку, надійність, мініатюрність та екологічну сталість.
Зазначимо, що Корпорація Державної мережі Китаю показує значно вищий рівень визнання екологічно чистого комутаційного обладнання порівняно з загальними промисловими користувачами. "Каталог ключових нових технологій, які активно продвигаються Корпорацією Державної мережі (2017 рік)" чітко встановлює, що з 2016 по 2018 рік, безгазові RMU повинні становити "не менше 30% всіх нових установок в нових та реконструкційних проектах, з річним темпом зростання не нижче 8%." Більше того, остання версія (2017 рік) "Рекомендацій з стандартизації проектування RMU на 12 кВ," розроблена спільно Відділом експлуатації та технічного обслуговування Корпорації Державної мережі та Китайським електротехнічним дослідницьким інститутом, офіційно включила екологічно чисті газоізольовані RMU та встановила чіткі технічні специфікації для майбутніх тендерів на закупівлі.
3. Висновки
У цілому, з пошвидшенням перетворення енергетичної галузі Китаю та наявності насущних потреб у збереженні енергії та зменшенні викидів, вирішення питань атмосферної вологості та забруднення повітря стало необхідним завданням. Як типовий термінальний пристрій розподілу електроенергії, RMU на 12 кВ широко використовуються в енергетичних системах та різноманітних промислових застосуваннях, виступаючи незамінним компонентом стабільної та інтелектуальної мережі, що безпосередньо впливає на безпеку та надійність поставок електроенергії. У відповідь на швидке розвиток енергетичної галузі, розробка екологічно чистих газоізольованих RMU представляє собою неодмінну тенденцію. Майбутнє обладнання для передачі та розподілу електроенергії буде продовжувати розвиватися, враховуючи основні вимоги до безпеки, надійності, мініатюрності та екологічної чистоти.
