Tình trạng ứng dụng và xu hướng phát triển hiện tại của thiết bị đóng cắt trung áp là gì?

Với sự tự động hóa nhanh chóng của thiết bị điện, nhiều loại tủ phân phối trung thế đã xuất hiện trên thị trường. Phân loại theo môi trường cách điện, chúng chủ yếu được chia thành các loại cách điện bằng không khí, cách điện bằng khí SF₆ và cách điện rắn, mỗi loại có ưu nhược điểm riêng: cách điện rắn có hiệu suất tốt nhưng kém thân thiện với môi trường, SF₆ có khả năng dập hồ quang tuyệt vời nhưng là khí nhà kính, và cách điện bằng không khí có tỷ lệ giá trị cao nhưng thể tích lớn hơn. Doanh nghiệp cần lựa chọn toàn diện để tăng cường hiệu quả ứng dụng.

Đặc điểm phát triển

Sau một thế kỷ phát triển, tủ phân phối trung thế đã có hệ thống tiêu chuẩn kỹ thuật vững chắc. Nhu cầu của người dùng đã chuyển từ các chức năng/các tham số cơ bản sang độ tin cậy cao và chi phí vận hành thấp; việc đặt tiêu chuẩn tập trung nhiều hơn vào tính liên tục và an toàn của hoạt động; thiết bị chính/phụ có sự phân công lao động rõ ràng với cấu trúc sản phẩm đa dạng; công nghệ số hóa và phát hiện trực tuyến thúc đẩy sự thông minh, giảm chi phí vận hành.

Tình hình phát triển hiện tại
Tủ phân phối cách điện bằng không khí

Sử dụng không khí làm môi trường cách điện, bao gồm các đơn vị vòng chính và tủ phân phối rút ra có vỏ kim loại, an toàn và thân thiện với môi trường. Thiết bị có vỏ kim loại với dung lượng lớn phù hợp cho các kịch bản cung cấp điện công suất cao, trong khi các đơn vị vòng chính nhỏ gọn, giá rẻ và dễ lắp đặt, chủ yếu được áp dụng ở đầu cuối trung thế. Khi được trang bị các thiết bị bảo vệ tích hợp và biến áp, chúng có thể tạo thành một hệ thống tự động hóa phân phối hoàn chỉnh.

Tủ phân phối cách điện bằng khí SF₆

Khí SF₆ nổi bật về khả năng dập hồ quang và cách điện, phù hợp cho các ứng dụng trung và cao áp, nhưng bị điều chỉnh do tác động nhà kính. Các aptomat chân không (VCBs) bị giới hạn ở ≤35kV do hạn chế cách điện, vì vậy thiết bị SF₆ vẫn là thiết yếu cho các điện áp cao hơn. Giải pháp bao gồm sử dụng hỗn hợp khí để giảm tiêu thụ SF₆ và cải thiện công nghệ ngăn ngừa/rút ngắn thời gian thoát khí.

Tủ phân phối cách điện rắn

Với việc đúc epoxy resin kín hoàn toàn, nó chống ô nhiễm và độc lập với độ cao, phù hợp cho các hệ thống ≤35kV. Tuy nhiên, chi phí cao, khó tản nhiệt và khó phân hủy epoxy khiến việc áp dụng rộng rãi gặp khó khăn. Cần tối ưu hóa thiết kế để cân bằng giữa độ kín và tản nhiệt.

Các tiến bộ kỹ thuật chính
Công nghệ ngắt

Các VCB với tiếp điểm CuCr và cấu trúc từ trường dọc tăng cường khả năng ngắt. Vỏ gốm cho phép thu nhỏ kích thước và sản xuất hàng loạt với chi phí thấp.

Công nghệ cách điện

Tủ phân phối cách điện bằng khí sử dụng N₂/không khí thay vì SF₆, trong khi tủ phân phối cách điện rắn cải thiện khả năng chịu đựng môi trường thông qua việc bọc epoxy. Cả hai đều áp dụng mô phỏng điện trường để đảm bảo độ tin cậy.

Nâng cấp thông minh

Các cảm biến tích hợp và mô-đun giao tiếp cho phép giám sát trạng thái trực tuyến. Các thiết bị bảo vệ số hóa và biến áp điện tử đang thay thế các thành phần truyền thống.

Xu hướng phát triển

Thu nhỏ và thông minh là xu hướng chính: thiết bị thu nhỏ giảm diện tích trạm biến áp hơn >30%, giảm chi phí đất đai; thông minh cải thiện hiệu quả bảo trì thông qua công nghệ twin số và 5G. Các nỗ lực trong tương lai nên loại bỏ thiết bị SF₆ không cần thiết, thúc đẩy cách điện chân không và rắn, và hỗ trợ phát triển lưới điện thông minh.

Kết luận

Hiện nay, aptomat chân không chiếm ưu thế trên thị trường, trong khi các sản phẩm cách điện SF₆ và rắn có mức độ xâm nhập thấp. Tăng tốc ứng dụng aptomat chân không thông minh và giải quyết vấn đề môi trường của cách điện rắn sẽ đáp ứng tốt hơn nhu cầu xanh và thông minh của hệ thống điện.