Какво е текущото приложение и развитие на средноволтовите апарати?

С ускоряването на автоматизацията на електроустановките на пазара са възникнали различни видове средноволтова комутационна апаратура. Класифицирани по изолиращата среда, те се делят основно на въздушно-изолирана, изолирана с SF₆ газ и твърдо-изолирана, всеки от които има свои предимства и недостатъци: твърдата изолация предлагва добра производителност, но лоша екологичност, SF₆ разполага с отлична способност за угасване на дъга, но е парников газ, а въздушната изолация има високо соотношение цена-качество, но по-голям обем. Предприятията трябва да правят комплексен избор, за да повишат ефективността на приложението.

Характеристики на развитието

След вековно развитие, средноволтовата комутационна апаратура разполага с добре установена техническа стандартизация. Изискванията на потребителите са се променили от основни функции/параметри към висока надеждност и ниски оперативни разходи; фокусът при установяването на стандарти е все повече насочен към непрекъснатостта на операциите и безопасността; основната и вторичната апаратура показват ясно разделение на труда с разнообразни продуктни структури; цифровите и онлайн технологии за детекция насърчават интелигентността, намалявайки оперативните разходи.

Текущо развитие
Въздушно-изолирана комутационна апаратура

Използва въздуха като изолираща среда, включваща кръгови главни блокове и метални изтегляеми комутационни устройства, които са безопасни и екологични. Металната апаратура с големи капацитети е подходяща за сценарии с висок мощностен доставчик, докато кръговите главни блокове са компактни, с ниска цена и лесни за монтаж, най-вече приложими в средноволтови терминали. Оборудвани с интегрирани защитни устройства и трансформатори, те могат да формират пълна система за автоматизация на разпределението.

Комутационна апаратура, изолирана с SF₆ газ

SF₆ газът е отличен в изгасването на дъга и изолацията, подходящ за приложения със средно-високо напрежение, но е регулиран поради своя парников ефект. Вакуумните прекъсвачи (VCBs) са ограничени до ≤35kV поради ограниченията в изолацията, така че оборудването с SF₆ остава необходимо за по-високи напрежения. Решенията включват използването на газови смеси, за да се намали потреблението на SF₆, и подобряване на технологиите за предотвратяване на изтичане и рециклиране.

Твърдо-изолирана комутационна апаратура

С пълно епоксидно леяне, тя е устойчива към замърсяване и независима от височината, приложима за системи ≤35kV. Но, високата цена, проблемите с отвеждането на топлина и трудността в декомпозицията на епоксидната смола затрудняват широкото приложение. Е нужно оптимизиране на дизайна, за да се балансира герметизацията и отвеждането на топлина.

Основни технически напредъци
Технология за прекъсване

VCBs с CuCr контакти и продълговита магнитна полева структура увеличават способността за прекъсване. Керамични облекла позволяват миниатюризиране и нискоцено масово производство.

Технология за изолация

Газоизолираната комутационна апаратура използва N₂/въздух вместо SF₆, докато твърдо-изолираната комутационна апаратура подобрява устойчивостта към околната среда чрез епоксидно обвиване. И двата типа използват симулация на електрическото поле за надеждност.

Интелигентни подобрения

Интегрирани сензори и комуникационни модули позволяват онлайн мониторинг на състоянието. Цифровите защитни устройства и електронните трансформатори заменят традиционните компоненти.

Тенденции в развитието

Миниатюризирането и интелигентността са основни тенденции: миниатюрното оборудване намалява площта на подстанциите с >30%, снижавайки разходите за земя; интелигентността подобрява ефективността на поддръжката чрез цифрови двойници и технологии 5G. Бъдещите усилия трябва да се насочат към изфазирането на ненужната апаратура с SF₆, насърчаването на вакуумна/твърда изолация и подкрепа на развитието на интелигентната мрежа.

Заключение

В момента вакуумната комутационна апаратура доминира на пазара, докато продуктите с SF₆ и твърда изолация имат ниско проникване. Ускоряването на приложението на интелигентни вакуумни комутационни устройства и решаването на екологичните проблеми с твърдата изолация ще позволи по-добро удовлетворяване на зелените и интелигентни нужди на електроенергийните системи.