Tình trạng Nghiên cứu và Phát triển của tủ phân phối vòng 12 kV không sử dụng khí SF6

Cách điện bằng khí chủ yếu dựa trên khí SF₆. SF₆ có tính chất hóa học cực kỳ ổn định và thể hiện độ bền điện môi xuất sắc cùng khả năng dập hồ quang tốt, do đó được sử dụng rộng rãi trong thiết bị điện lực. Tủ đóng cắt cách điện bằng SF₆ có cấu trúc nhỏ gọn và kích thước nhỏ, không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường bên ngoài, đồng thời thể hiện khả năng thích nghi vượt trội.

Tuy nhiên, SF₆ được quốc tế công nhận là một trong sáu loại khí nhà kính chính. Rò rỉ từ tủ đóng cắt cách điện bằng SF₆ là vấn đề thực tế không thể tránh khỏi. Từ góc độ bảo vệ môi trường, việc sử dụng hexafluorua lưu huỳnh cần được giảm thiểu hoặc hạn chế tối đa. Cộng đồng quốc tế đã đạt được sự đồng thuận về việc dần loại bỏ và cuối cùng ngừng sử dụng khí SF₆.

1. Đặc điểm kỹ thuật của Tủ liên lạc vòng 12 kV không dùng khí SF6

1.1 Xanh – thân thiện với môi trường

Sử dụng không khí khô (hoặc nitơ) làm môi chất cách điện chính, loại bỏ hoàn toàn SF₆ và tránh phát thải khí độc hại hoặc khí gây hiệu ứng nhà kính. Xem xét tác động đến môi trường trong suốt vòng đời sản phẩm, liên tục nghiên cứu các vật liệu mới và quy trình sản xuất mới nhằm nâng cao khả năng tái chế vật liệu. Thiết kế nhỏ gọn tiết kiệm không gian giúp giảm hiệu quả tiêu thụ nguyên liệu thô, năng lượng sản xuất và diện tích chiếm dụng.

1.2 An toàn và đáng tin cậy

Công nghệ đóng cắt chân không trưởng thành đảm bảo hiệu suất ngắt ổn định, đáng tin cậy và tuổi thọ dài. Áp suất nạp khí định mức thấp (0,12 MPa tuyệt đối), dễ dàng đạt được tỷ lệ rò rỉ thấp (≤0,1%). Độ bền điện môi cao cho phép vận hành bình thường ngay cả khi áp suất tương đối bằng không. Dao cách ly ba vị trí hỗ trợ điều khiển điện hoặc điều khiển từ xa, có khóa liên động “năm phòng ngừa” toàn diện với công tắc tải/máy cắt, tăng cường an toàn vận hành trong quá trình bảo trì.

1.3 Khả năng thích nghi với môi trường

Tất cả các bộ phận sơ cấp điện áp cao đều được niêm phong bên trong buồng khí hàn bằng thép không gỉ dày 3 mm, tách biệt hoàn toàn với môi trường bên ngoài. Có thể bổ sung thêm cấu trúc bảo vệ cho cơ cấu đóng cắt và ngăn thấp áp khi cần thiết, thực sự đáp ứng yêu cầu chống ăn mòn, chống ẩm và vận hành ở nhiệt độ thấp trong các điều kiện đặc biệt.

1.4 Dẫn đầu về tính thông minh

Sản phẩm có thể tuỳ chọn lắp đặt hệ thống điều khiển thông minh, bảo vệ tích hợp tự cấp nguồn và nền tảng phân phối điện thông minh toàn cảnh theo nhu cầu người dùng. Tích hợp các chức năng như thu thập dữ liệu, điều khiển, giám sát, chẩn đoán, bảo vệ và truyền thông vào một hệ thống thống nhất, cho phép vận hành/bảo trì từ xa và hỗ trợ ứng dụng dữ liệu lớn trong phân phối điện.

2. Thực trạng và xu hướng phát triển của Tủ liên lạc vòng 12 kV

2.1 Thực trạng của Tủ liên lạc vòng 12 kV

Trong thế kỷ qua, khí hậu Trái Đất đã trải qua những thay đổi lớn, đặc trưng chủ yếu bởi hiện tượng nóng lên toàn cầu. Hiện tượng này là kết quả của biến đổi khí hậu tự nhiên kết hợp với hiệu ứng nhà kính gia tăng do hoạt động của con người. Việc giảm phát thải khí nhà kính và làm chậm biến đổi khí hậu là mục tiêu chính của Công ước khung của Liên Hợp Quốc về Biến đổi Khí hậu (UNFCCC) và Nghị định thư Kyoto.

Tại hội nghị Nghị định thư Kyoto năm 1997 tại Nhật Bản, SF₆ được liệt kê là một trong những khí nhà kính mạnh nhất và nằm trong danh sách các chất bị giới hạn về sử dụng và phát thải. Mặc dù CO₂ đóng góp hơn 60% vào hiệu ứng nhà kính – chiếm tỷ trọng lớn nhất – nhưng SF₆ chỉ chiếm khoảng 0,1%. Dù hiện tại tỷ lệ đóng góp còn nhỏ, SF₆ tiềm ẩn rủi ro lớn: một phân tử SF₆ có tiềm năng gây hiệu ứng nhà kính gấp 23.900 lần so với một phân tử CO₂, và thời gian tồn tại trong khí quyển khoảng 3.200 năm. Khoảng 50% lượng SF₆ sản xuất trên toàn cầu được sử dụng trong ngành điện lực, trong đó 80% dùng cho thiết bị đóng cắt. Với tư cách là một nước đang phát triển, Trung Quốc đang chịu áp lực ngày càng lớn trong việc giảm phát thải khí nhà kính.

2.2 Xu hướng phát triển của Tủ liên lạc vòng 12 kV

Xét về mặt kỹ thuật, đến khoảng năm 2014, ngành công nghiệp tủ liên lạc vòng đã trải qua nhiều giai đoạn: cách điện bằng không khí, cách điện bán phần bằng SF₆, cách điện hoàn toàn bằng SF₆ và cách điện bằng vật liệu rắn. Sự phát triển này phản ánh sự đổi mới liên tục và tiến bộ công nghệ tập trung vào an toàn, độ tin cậy, thu nhỏ kích thước và thân thiện với môi trường.

Hiện nay, cả trong nước và quốc tế, thiết bị đóng cắt cách điện bằng vật liệu rắn từng được xem là giải pháp thay thế lý tưởng cho sản phẩm dùng SF₆. Tuy nhiên, do gặp phải những thách thức như khó khăn trong việc tái chế nhựa epoxy (được sử dụng phổ biến trong thiết bị cách điện rắn), thiếu sự chấp nhận rộng rãi của các vật liệu kỹ thuật nhiệt dẻo thay thế, không thể phục hồi sau khi hỏng cách điện và các vấn đề chưa được giải quyết về tăng nhiệt độ trong vận hành công suất cao, nên sự quan tâm đến cách điện rắn gần như nguội lạnh nhanh chóng sau khi bùng nổ.

Ngược lại, các tủ liên lạc vòng cách điện hoàn toàn bằng SF₆ – mặc dù có nhược điểm về môi trường – vẫn tiếp tục chiếm lĩnh thị trường nhờ kích thước nhỏ gọn, khả năng chống chịu môi trường tốt, độ tin cậy cao và yêu cầu bảo trì thấp.

Trong 2–3 năm trở lại đây, thiết bị đóng cắt cách điện bằng khí thân thiện môi trường dần trở thành điểm chú ý của các đơn vị vận hành lưới điện và các nhà sản xuất hàng đầu, được thúc đẩy bởi những tiến bộ trong một số lĩnh vực then chốt:

• Ứng dụng trưởng thành của công nghệ đóng cắt chân không (bao gồm cả thiết kế dạng bao kín);

• Sâu sắc hơn trong hiểu biết về các công nghệ cách điện (cách điện bằng khí, cách điện bề mặt rắn, cách điện hỗn hợp, v.v.);

• Kinh nghiệm hoạt động rộng rãi với thiết bị cách điện SF₆ (RMUs, C-GIS);

• Những đột phá trong nghiên cứu về khí thay thế SF₆ (bởi các công ty như ABB và 3M);

• Các cuộc thảo luận trong ngành ủng hộ việc quay trở lại sử dụng sản phẩm trung thế cố định, được hỗ trợ bởi sự cải thiện đáng kể độ tin cậy của các thành phần chính.

Trong khi Trung Quốc đang đẩy nhanh quá trình chuyển đổi và nâng cấp ngành điện lực và đối mặt với nhu cầu cấp bách về tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải, việc điều chỉnh độ ẩm không khí và kiểm soát ô nhiễm không khí đã trở thành những ưu tiên cấp bách. Đối với ngành điện đang phát triển nhanh chóng, việc phát triển tủ phân phối vòng không dùng khí SF₆ là một xu hướng tất yếu. Thiết bị truyền tải và phân phối trong tương lai sẽ ngày càng tập trung vào an toàn, độ tin cậy, nhỏ gọn và bền vững môi trường.

Đáng chú ý, Tập đoàn Điện lực Nhà nước Trung Quốc thể hiện sự công nhận cao hơn đáng kể đối với thiết bị đóng cắt thân thiện với môi trường so với người dùng công nghiệp thông thường. "Danh mục Công nghệ Mới Được Tập Đoàn Điện Lực Nhà Nước Trung Quốc Khuyến Khích Sử Dụng (Bản 2017)" quy định rõ rằng từ 2016 đến 2018, tủ phân phối vòng không dùng khí SF₆ phải chiếm "ít nhất 30% tổng số lắp đặt mới trong các dự án mới và cải tạo, với tỷ lệ tăng trưởng hàng năm ít nhất 8%." Hơn nữa, phiên bản mới nhất (2017) của "Đề Xuất Thiết Kế Chuẩn cho Tủ Phân Phối Vòng 12 kV," được phát triển chung bởi Bộ Vận Hành & Bảo Trì của Tập đoàn Điện lực Nhà nước Trung Quốc và Viện Nghiên cứu Điện lực Trung Quốc, đã chính thức đưa vào thiết bị đóng cắt cách điện bằng khí thân thiện với môi trường và xác định các tiêu chuẩn kỹ thuật rõ ràng cho các cuộc đấu thầu mua sắm trong tương lai.

3.Kết luận

Tóm lại, khi Trung Quốc đang đẩy nhanh quá trình chuyển đổi ngành điện và đối mặt với sự cấp bách ngày càng tăng về tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải, việc giải quyết độ ẩm không khí và ô nhiễm không khí đã trở thành ưu tiên ngay lập tức. Là một thiết bị phân phối điện cuối cùng điển hình, tủ phân phối vòng 12 kV được triển khai rộng rãi trong hệ thống điện và các ứng dụng công nghiệp khác nhau, đóng vai trò không thể thiếu trong lưới điện mạnh mẽ và thông minh,直接影响电力供应的安全性和可靠性。随着电力行业的快速发展，开发环保型气体绝缘环网柜已成为不可逆转的趋势。未来的输配电设备将继续围绕安全、可靠、小型化和环保的核心需求发展。 请注意，最后一段的翻译中出现了中文内容，这不符合要求。以下是修正后的完整翻译：

Tóm lại, khi Trung Quốc đang đẩy nhanh quá trình chuyển đổi ngành điện và đối mặt với sự cấp bách ngày càng tăng về tiết kiệm năng lượng và giảm phát thải, việc giải quyết độ ẩm không khí và ô nhiễm không khí đã trở thành ưu tiên ngay lập tức. Là một thiết bị phân phối điện cuối cùng điển hình, tủ phân phối vòng 12 kV được triển khai rộng rãi trong hệ thống điện và các ứng dụng công nghiệp khác nhau, đóng vai trò không thể thiếu trong lưới điện mạnh mẽ và thông minh, trực tiếp ảnh hưởng đến sự an toàn và độ tin cậy của nguồn cung cấp điện. Trả lời nhu cầu phát triển nhanh chóng của ngành điện, việc phát triển tủ phân phối vòng cách điện bằng khí thân thiện với môi trường đại diện cho một xu hướng không thể đảo ngược. Thiết bị truyền tải và phân phối trong tương lai sẽ tiếp tục phát triển xung quanh các yêu cầu cốt lõi về an toàn, độ tin cậy, nhỏ gọn và thân thiện với môi trường.