24kV Ekolojiya dostlu RMU-lar üçün Busbar Taraflı Yerləşdirmə: Niyə və Necə

Katı izolasyon yardımı ile kuru hava izolasyonunun birleşimi, 24 kV halka anahtarlama üniteleri için bir geliştirme yönüdür. İzolasyon performansı ve kompaklık arasındaki dengeyi sağlayarak, katı yardımcı izolasyonun kullanımı, faz arası veya faz-ye de boyutları önemli ölçüde artırılmadan izolasyon testlerini geçmemizi sağlar. Polinın kapsüllemesi, vakum kesici ve ona bağlı iletkenlerin izolasyonunu ele alabilir.

24 kV çıkış ana hatları için, faz aralığının 110 mm'de tutulmasıyla, ana hat yüzeyinin vulkanizasyonu elektrik alan gücünü ve elektrik alan düzensizlik katsayısını azaltabilir. Tablo 4, farklı faz aralıkları ve ana hat izolasyon kalınlıklarındaki elektrik alanını hesaplamaktadır. Buradan, faz aralığını 130 mm'ye uygun şekilde artırarak ve dairesel ana hata üzerine 5 mm epoksi vulkanizasyon uygulayarak, elektrik alan gücü 2298 kV/m'ye ulaşmaktadır, bu da kuru hava tarafından dayanılabilen maksimum elektrik alan gücü olan 3000 kV/m'ye kıyasla belirli bir marjı göstermektedir.

Tablo 1 Farklı faz aralıkları ve ana hat izolasyon kalınlıklarındaki elektrik alan koşulları

Kuru havanın düşük dielektrik dayanımı nedeniyle, katı izolasyon yalıtım kopma noktasındaki gerilim dayanımı sorununu çözememektedir. İki-kopaklı ayrıcı, seri olarak iki gaz aralığı kullanarak gerilimi etkili bir şekilde bölmektedir. Ayrıcı ve topraklama anahtarının sabit temas noktaları gibi yoğun elektrik alanları bulunan yerlerde elektrik alan ekranlama ve gradyan halkaları tasarlanarak, elektrik alan yoğunluğu azaltılmış ve hava aralığının boyutu etkili bir şekilde küçültülmüştür. Şekil 1'de gösterildiği gibi, çift-kopak mekanizması, nilon ana şaftın güçlendirilmiş dönüşü ile çalışır, yalıtılmış ve topraklanmış işlev durumlarını elde etmektedir. Sabit temas noktasındaki gradyan halkasının çapı 60 mm'dir ve epoksi vulkanizasyon ile tedavi edilmiştir; 100 mm boşluk, 150 kV yıldırım darbe gerilimini dayanabilir.

Her faz için yüksek güçlü alaşım kapların kullanılması veya gaz basıncının ılımlı olarak artırılması gibi diğer çözümler, 24 kV dielektrik gereksinimlerini karşılayabilir. Ancak, halka anahtarlama üniteleri (RMU) düşük maliyet gerektirmektedir ve aşırı yüksek maliyetler kullanıcılar tarafından kabul edilemez. Optimizasyonlu tasarım ve RMU kabının ılımlı genişletilmesi ile, düşük maliyetli ve kompakt 24 kV çevre dostu gaz izole RMU'lar elde edilebilir.

Çevre Dostu Gaz RMU'larındaki Topraklama Anahtarı Düzeni

RMU'lar, ana devrede topraklama işlevini gerçekleştirmek için iki yöntem vardır:

• Çıkış hat yanındaki topraklama anahtarı (alt topraklama anahtarı)

• Ana hat yanındaki topraklama anahtarı (üst topraklama anahtarı)

Ana hat yanındaki topraklama anahtarı, sınıf E0 seçilebilir, bu ise operasyon sırasında ana anahtarıyla koordinasyon gerektirmektedir. Devlet Ağının 2022 yılında yayınladığı 12 kV Halka Anahtarlama Üniteleri (Kutular) İçin Standartlaştırılmış Tasarım Şeması’na göre, üç pozisyonlu anahtarlar için şema, üç pozisyonlu anahtarların ana hat yanındaki düzenlemeye sahip olması gerektiğini belirtmektedir ve bunları "ana hat yanındaki kombineli işlevsel topraklama anahtarı" olarak yeniden tanımlamıştır.

Elektrik güvenliği yönetmeliği, topraklama telleri, topraklama anahtarı ve bakım altında olan ekipman arasında hiçbir devre kesicinin veya sigortanın bulunmasının gerektiğini belirtmektedir. Eğer ekipman kısıtlamaları nedeniyle topraklama anahtarı ve bakım altında olan ekipman arasında bir devre kesicisi varsa, her iki anahtarın da kapalı olmasından sonra devre kesicisinin açılmasını önleyecek önlemler alınmalıdır.

Bu nedenle, hat yanındaki topraklama anahtarı devre kesicinin aşağısında yer almaktadır. Doğrudan topraklanan çıkış kablo ile bağlantılıdır, bu da topraklama noktası, topraklama anahtarı ve bakım altında olan ekipman arasında hiçbir devre kesicinin veya sigortanın bulunmadığı gerekliliğini sağlar. Buna karşılık, ana hat yanındaki topraklama anahtarı devre kesicinin yukarısında yer almaktadır. To praklama anahtarı ile topraklanan çıkış kablo arasında bir vakum devre kesicisi bulunmaktadır—doğrudan bağlantı kurmamaktadır. To praklama anahtarı ve bakım altında olan ekipman arasında bir devre kesicisi olduğundan, her iki anahtarın da kapalı olmasından sonra devre kesicisinin açılmasını önlemek için önlemler alınmalıdır. Örneğin, devre kesicinin trip devresi bir bağlantı plakası aracılığıyla ayrılabilir, ya da yanlış tetiklenmeyi önlemek için mekanik yöntemler kullanılabilir, böylece topraklama yolu beklenmedik bir şekilde kesilmesi önlenir.

Devlet Ağının Standartlaştırılmış Tasarım Şeması, aynı zamanda ana hat yanındaki kombineli işlevsel topraklama anahtarı için kilitleme gerekliliklerini de belirtmektedir. Ana hat yanındaki kombineli işlevsel topraklama anahtarı, devre kesicinin kapanmasıyla kablo yanındaki topraklamayı gerçekleştirdiğinde, hem mekanik hem de elektrik kilitleme içermelidir, böylece devre kesicinin manuel veya elektrik açılımını önlemelidir.

Devlet Ağı, ana hat yanındaki üç pozisyonlu izolasyon/topraklama anahtarını, kısa devre yapma (kapalı) yeteneğini düşünerek benimsemiştir. SF6 izole RMU'larında, topraklama anahtarı, havadan yaklaşık üç kat daha yüksek dielektrik dayanımı ve havadan yaklaşık 100 kat daha yüksek ark söndürme yeteneğine sahip SF6'nın avantajlarından faydalanmaktadır. Bu nedenle, topraklama anahtarı kapanma kapasitesi güvenilir bir şekilde garanti edilmektedir.

Karşılaştırmalı olarak, çevre dostu gazlar ark söndürme yeteneğine sahip değildir ve daha düşük izolasyon performansına sahiptir. Bu nedenle, çok yüksek kapanma hızı gerekmektedir. Ancak, RMU işletme mekanizmalarının sınırlı enerjisi vardır ve yüksek hızlı kapanma için yeterli kuvvet sağlayamaz. Hat yanındaki topraklama anahtarı kullanmak, kapanma hızını artırmak ve temas noktalarının ark direnç ve elektrodinamik analizini iyileştirmek gerektirir, bu da daha büyük işletme kuvvetleri ve daha yüksek maliyetlere yol açabilir. Ana hat yanındaki topraklama anahtarı, devre kesicisi kilitleme sorununu çözerek, yine de güvenilir topraklamayı sağlayabilirken, daha güçlü yapma kapasitesi sunmaktadır.

SF6 ile çevre dostu gazların teknik ve ürün analizinden, 12 kV çevre dostu gaz izole RMU'ların sadece küçük büyüklük artışlarıyla izolasyon ve sıcaklık yükseltme gereksinimlerini karşılayabileceğini görebiliriz, bu da olgun teknik çözümleri göstermektedir.

Ancak, 24 kV çevre dostu gaz izole ürünler pek az mevcuttur. Ana zorluk, daha yüksek gerilim derecesi nedeniyle, boyutların önemli ölçüde artmasıdır. Aşırı büyüklük ve yüksek fiyat, 24 kV çevre dostu gaz izole RMU'ların gelişimini kısıtlayacaktır. İziro gas tipi, doldurma basıncı, kap hacmi ve yardımcı izolasyon maliyeti arasındaki dengeyi düşünerek, düşük maliyetli ve kompakt RMU'lar tasarlamak gerekir. Yalnızca bu şekilde gerçek SF6 değiştirme sağlanabilir—sadece yerel pazar hakimiyetini değil, aynı zamanda dünya genelinde ihracatı da sağlayarak, Çin'in düşük karbon, çevre dostu elektrik ekipmanlarını dünya çapında tanıtılabilir.