Заземление на страната на шината за 24кВ екологични РМУ: Защо и как

Съчетанието на твърдо изолиращо помагало с изолация от сух въздух е насока за развитие за кръгови разпределителни устройства от 24 кВ. Чрез балансиране на изолационните характеристики и компактността, използването на твърдо помагало за изолация позволява провеждане на изолационни тестове без значително увеличаване на размерите между фазите или между фазата и земята. Капсулирането на полюса може да реши проблема с изолацията на вакуумния прекъсвач и неговите свързани проводници.

За изходната шина от 24 кВ, при поддържане на разстоянието между фазите на 110 мм, вулканизирането на повърхността на шината може да намали силата на електрическото поле и коефициента на неединоличност на електрическото поле. Таблица 4 пресмята електрическото поле при различни разстояния между фазите и дебелини на изолацията на шината. Вижда се, че чрез подходящо увеличаване на разстоянието между фазите до 130 мм и прилагане на вулканизиращо лечение с 5 мм епоксидна смола върху круглата шина, силата на електрическото поле достига 2298 кВ/м, което все още има определен резерв в сравнение с максималната сила на електрическото поле от 3000 кВ/м, която сухият въздух може да издържи.

Таблица 1 Условия на електрическото поле при различни разстояния между фазите и дебелини на изолацията на шината

В резултат на ниската диелектрична устойчивост на сухия въздух, твърдата изолация не може да реши проблема с издръжливостта на напрежението при изолационния разтвор. Двойното прекъсвително устройство използва две газови разстояния в поредица, за да разделително намали напрежението. Електрическите полеви екрани и кръговете за разпределение на напрежението са проектирани на места с концентрирано електрическо поле, като неподвижните контакти на изолатора и заземящия ключ, за да намалят интензитета на електрическото поле и ефективно минимизират размера на въздушното разстояние. Както е показано на фигура 1, механизът с двойно прекъсване постига работни състояния – работа, изолация и заземяване – чрез подобрено въртене на главна ос от нейлон. Кръгът за разпределение на напрежението при неподвижния контакт има диаметър 60 мм и е обработен с епоксидна вулканизация; клиренция от 100 мм може да издържи мълниев ударно напрежение от 150 кВ.

Други решения, като продължително единичен фазен арangement с използване на корпуси от високопрочен сплав за всяка фаза или умерено увеличаване на газовото налягане, също могат да удовлетворят диелектричните изисквания от 24 кВ. Обачно, кръговите основни устройства (RMUs) изискват ниски разходи, и прекомерно високи разходи са неприемливи за потребителите. Чрез оптимизиран проект и умерено разширяване на шкафа на RMU, е възможно да се постигнат нискоценови и компактни 24 кВ екологични газово-изолирани RMUs.

Разположение на заземяващия ключ в екологичните газови RMUs

Има два метода в RMUs за постигане на функцията на заземяване в основната верига:

• Заземяващ ключ от страна на изходящата линия (долен заземяващ ключ)

• Заземяващ ключ от страна на шината (горен заземяващ ключ)

Заземяващият ключ от страна на шината може да бъде избран като клас E0, което изисква координация с главния ключ при операция. Според стандартизираната дизайн схема за 12 кВ кръгови основни устройства (ящици), издадена от State Grid през 2022 година, относно трите-позиционни ключа, схемата посочва, че трите-позиционни ключа трябва да използват расположение от страна на шината и са преопределяни като "комбинирани функционални заземяващи ключове от страна на шината."

Правилата за безопасност в енергетиката постановяват, че между заземяващите жици, заземяващите ключове и оборудването, което се поддържа, не трябва да съществува прекъсвител или предпазен пръстен. Ако, поради ограниченията на оборудването, съществува прекъсвител между заземяващия ключ и оборудването, което се поддържа, трябва да се предприемат мерки, за да се гарантира, че прекъсвителят не може да се отвори след като и заземяващият ключ, и прекъсвителят са затворени.

Ето защо, заземяващият ключ от страна на изходящата линия е разположен по-надолу от прекъсвителя. Той се свързва директно с изходящия кабел, който се заземява, удовлетворявайки изискването, че няма прекъсвител или предпазен пръстен между точката на заземяване, заземяващият ключ и оборудването, което се поддържа. От друга страна, заземяващият ключ от страна на шината е разположен по-нагоре от прекъсвителя. Има вакуумен прекъсвител между заземяващия ключ и изходящия кабел, който се заземява – не се свързва директно. Тъй като прекъсвител се намира между заземяващия ключ и оборудването, което се поддържа, трябва да се предприемат мерки, за да се предотврати отварянето на прекъсвителя, след като и заземяващият ключ, и прекъсвителят са затворени. Например, цеплината на прекъсвителя може да бъде прекъсната чрез връзка, или механичен начин може да се използва, за да се предотврати случайно отваряне, така че да се избегне непредвидено разединяване на пътя на заземяване.

Стандартизираната дизайн схема на State Grid също посочва изисквания за взаимно блокиране на комбинирания функционален заземяващ ключ от страна на шината. Когато комбинираният функционален заземяващ ключ от страна на шината използва затваряне на прекъсвителя, за да постигне заземяване на страната на кабела, трябва да включва както механично, така и електрическо взаимно блокиране, за да се предотврати ръчно или електрическо отваряне на прекъсвителя.

State Grid приема три-позиционния изолационен/заземяващ ключ от страна на шината, предимно като разглежда способността му за замыкание (затваряне) при късо замыкание. В SF6-изолираните RMUs, заземяващият ключ се възползва от факта, че диелектричната устойчивост на SF6 е около три пъти по-висока от тази на въздуха, а неговата способност за угасяване на дъга е приблизително 100 пъти по-голяма от тази на въздуха, благодарение на по-добро охлаждане на дъгата. Така надеждно се гарантира способността за затваряне на заземяващия ключ.

От друга страна, екологичните газове липсват на способността за угасяване на дъга и имат по-ниска изолационна производителност. Ето защо, е необходима много висока скорост на затваряне. Обачно, механизмите за управление на RMUs имат ограничена енергия и не могат да предоставят достатъчна сила за високоскоростно затваряне. Използването на заземяващ ключ от страна на изходящата линия би изисквало увеличаване на скоростта на затваряне и подобряване на устойчивостта към дъга и електродинамичен анализ на контактите, което потенциално води до по-големи усилия за управление и по-високи разходи. Заземяващият ключ от страна на шината, решавайки проблема с взаимното блокиране на прекъсвителя, все още може да гарантира надеждно заземяване, като предлага по-силна способност за замыкание.

Чрез технически и продуктов анализ на SF6 в сравнение с екологичните газове, може да се види, че 12 кВ екологични газово-изолирани RMUs могат да удовлетворят изискванията за изолация и температурно повишаване само с малко увеличение на размера, указвайки зрелостта на техническите решения.

Обачно, налични са малко 24 кВ екологични газово-изолирани продукти. Ключовата трудност се състои в по-високото напрежение, което води до значително увеличение на размерите. Прекомерно големи размери и висока цена ще ограничат развитието на 24 кВ екологични газово-изолирани RMUs. Е необходимо балансиран подход, който да вземе предвид типа изолационен газ, налягането за запълване, обема на корпуса и разходите за допълнителна изолация, за да се проектират нискоценови, компактни RMUs. Само тогава може да се постигне истинска замяна на SF6 – позволяваща не само доминиране на вътрешния пазар, но и глобален износ, насърчавайки нисковъглеродното, екологично електрооборудване на Китай по света.