Υποδομή Περιβαλλοντικά Φιλικών RMU 24kV: Γιατί & Πώς

Η συνδυασμένη χρήση στερεών απομονωτικών υλικών με αποξηραμένη αεριούχη απομόνωση είναι μια κατεύθυνση ανάπτυξης για τις 24 kV βραχιολόγια. Με την ισορροπία της αποδόσεως της απομόνωσης και της συμπαγής δομής, η χρήση συνδρομικής στερεάς απομόνωσης επιτρέπει την πέραση των δοκιμών απομόνωσης χωρίς να αυξάνονται σημαντικά οι διαστάσεις ανάμεσα στις φάσεις ή ανάμεσα στις φάσεις και τη γη. Η εγκαπσουλωμένη πόλη μπορεί να αντιμετωπίσει την απομόνωση του διακόπτη κενού και των συνδεδεμένων ηλεκτροδιαγωγών.

Για την 24 kV εξερχόμενη λεωφορεία, με το διάστημα μεταξύ των φάσεων να διατηρείται στα 110 mm, η βουλκανοποίηση της επιφάνειας της λεωφορείας μπορεί να μειώσει την ένταση του ηλεκτρικού πεδίου και τον συντελεστή μη ομοιογένειας του ηλεκτρικού πεδίου. Ο πίνακας 4 υπολογίζει το ηλεκτρικό πεδίο υπό διαφορετικά διαστήματα φάσεων και πάχη απομόνωσης της λεωφορείας. Φαίνεται ότι, με την κατάλληλη αύξηση του διαστήματος μεταξύ των φάσεων στα 130 mm και την εφαρμογή 5 mm εποξυδικής βουλκανοποίησης στην κυκλική λεωφορεία, η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου φτάνει στα 2298 kV/m, η οποία έχει ακόμα κάποιο περιθώριο σε σύγκριση με τη μέγιστη ένταση του ηλεκτρικού πεδίου 3000 kV/m που μπορεί να αντέξει το αποξηραμένο αέριο.

Πίνακας 1 Συνθήκες ηλεκτρικού πεδίου υπό διαφορετικά διαστήματα φάσεων και πάχη απομόνωσης της λεωφορείας

Λόγω της χαμηλής ηλεκτρικής αντοχής του ξηρού αέρα, η στερεά επίσκευση δεν μπορεί να λύσει το πρόβλημα της αντοχής σε τάση στο σημείο της διάλειψης. Ένας διπλός αποσυνεκτικός χρησιμοποιεί δύο αεριούχες διαστάσεις σε σειρά για να χωρίσει αποτελεσματικά την τάση. Τα σώματα κατανομής του ηλεκτρικού πεδίου και τα δαχτυλάκια κατανομής του ηλεκτρικού πεδίου σχεδιάζονται σε θέσεις με συσσωρευμένη ηλεκτρική περιοχή, όπως τα σταθερά επαφής του αποσυνεκτικού και του στερεάς σύνδεσης, για να μειώσουν την ένταση του ηλεκτρικού πεδίου και να ελαχιστοποιήσουν αποτελεσματικά το μέγεθος της αεριούχου διαστάσεως. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 1, ο μηχανισμός διπλής διάλειψης επιτυγχάνει λειτουργικές καταστάσεις - λειτουργία, απομόνωση και σύνδεση στη γῆ - μέσω ενισχυμένης περιστροφής ενός κυρίως αξόνα νάϊλον. Το δαχτυλάκι κατανομής στη σταθερά επαφή έχει διάμετρο 60 mm και είναι επεξεργασμένο με εποξίνη βουλκανίσης· μια απόσταση 100 mm μπορεί να αντέξει μια βραχυχρόνια επίθεση τάσης 150 kV.

Άλλες λύσεις, όπως η μονοφασική διάταξη κατά μήκος με χρήση ενώσεων υψηλής αντοχής για κάθε φάση ή η μέτρια αύξηση της πίεσης του αέρα, μπορούν επίσης να ικανοποιήσουν τις απαιτήσεις επίσκευσης 24 kV. Ωστόσο, τα RMUs (Ring Main Units) απαιτούν χαμηλό κόστος, και τα υπερβολικά υψηλά κόστη δεν είναι αποδεκτά για τους χρήστες. Μέσω βελτιωμένου σχεδιασμού και μετριασμένης επέκτασης του κάστρου RMU, είναι δυνατό να επιτευχθεί χαμηλό κόστος και συμπαγή 24 kV περιβαλλοντικά φιλικά RMUs με επίσκευση αέριου.

Διάταξη Στερεάς Σύνδεσης σε Περιβαλλοντικά Φιλικά RMUs με Αέριο

Υπάρχουν δύο μεθόδους στα RMUs για την επίτευξη της συνδεσης στο κύριο περίπατο:

• Στερεά σύνδεση στο πλευρό της εξερχόμενης γραμμής (κάτω στερεά σύνδεση)

• Στερεά σύνδεση στο πλευρό της σύνδεσης (άνω στερεά σύνδεση)

Η στερεά σύνδεση στο πλευρό της σύνδεσης μπορεί να επιλεγεί ως Κλάση E0, η οποία απαιτεί συντονισμό με το κύριο διαχειριστή κατά τη λειτουργία. Σύμφωνα με το Πρότυπο Σχεδιασμό για 12 kV Ring Main Units (Boxes) που εκδόθηκε από το State Grid το 2022, σχετικά με τους τριστάσης διαχειριστές, το σχέδιο καθορίζει ότι οι τριστάσης διαχειριστές πρέπει να χρησιμοποιούν διάταξη στο πλευρό της σύνδεσης και τους επαναορίζει ως "συνδυασμένες συναρμολογημένες στερεές συνδέσεις στο πλευρό της σύνδεσης."

Οι κανονισμοί για την ασφάλεια της ενέργειας διατάζουν ότι δεν πρέπει να υπάρχει κανένας διαχειριστής ή φουζ για σύνδεση μεταξύ των συνδέσεων στη γῆ, των στερεών συνδέσεων και της εξοπλισμού που επιτρέπεται. Εάν, λόγω περιορισμών εξοπλισμού, υπάρχει ένας διαχειριστής μεταξύ της στερεάς σύνδεσης και της εξοπλισμού που επιτρέπεται, πρέπει να ληφθούν μέτρα για να εξασφαλίσουν ότι ο διαχειριστής δεν θα ανοίξει μετά την κλείσιμο τόσο της στερεάς σύνδεσης όσο και του διαχειριστή.

Επομένως, η στερεά σύνδεση στο πλευρό της εξερχόμενης γραμμής βρίσκεται κάτω από τον διαχειριστή. Συνδέεται άμεσα με τον εξερχόμενο καλωδιασμό που συνδέεται, ικανοποιώντας την απαίτηση ότι δεν υπάρχει κανένας διαχειριστής ή φουζ μεταξύ του σημείου σύνδεσης, της στερεάς σύνδεσης και της εξοπλισμού που επιτρέπεται. Αντίθετα, η στερεά σύνδεση στο πλευρό της σύνδεσης βρίσκεται πάνω από τον διαχειριστή. Υπάρχει ένας διαχειριστής υποκεντρικής τεντωμένης μεταξύ της στερεάς σύνδεσης και του εξερχόμενου καλωδιασμού που συνδέεται - δεν συνδέεται άμεσα. Επειδή υπάρχει ένας διαχειριστής μεταξύ της στερεάς σύνδεσης και της εξοπλισμού που επιτρέπεται, πρέπει να εφαρμοστούν μέτρα για να αποτρέψουν τον διαχειριστή από το να ανοίξει μόλις και οι δύο, η στερεά σύνδεση και ο διαχειριστής, έχουν κλείσει. Για παράδειγμα, ο κύκλος τροποποίησης του διαχειριστή μπορεί να αποσυνδεθεί μέσω μιας πλακίδας σύνδεσης, ή μηχανικά μέσα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να αποτρέψουν την ατυχή τροποποίηση, έτσι ώστε να αποφεύγεται η ανεπιθύμητη διασύνδεση του διαδρόμου σύνδεσης.

Το πρότυπο σχεδιασμό του State Grid καθορίζει επίσης απαιτήσεις συνδέσεων για την συνδυασμένη συνδέση στο πλευρό της σύνδεσης. Όταν η συνδυασμένη συνδέση στο πλευρό της σύνδεσης χρησιμοποιεί κλείσιμο του διαχειριστή για να επιτευχθεί η σύνδεση του πλευρού του καλωδίου, πρέπει να περιλαμβάνει τόσο μηχανικές όσο και ηλεκτρικές συνδέσεις για να αποτρέψει την χειροκίνητη ή ηλεκτρική ανοίγηση του διαχειριστή.

Το State Grid επιλέγει τον τριστάσης διαχειριστή στο πλευρό της σύνδεσης κυρίως λαμβάνοντας υπόψη την ικανότητα κλείσιμου (σύνδεσης) κατά την κλείσιμη της σύνδεσης. Σε RMUs με επίσκευση SF6, η στερεά σύνδεση επωφελείται από την ηλεκτρική αντοχή του SF6, η οποία είναι περίπου τρεις φορές της αντοχής του αέρα, και την ικανότητα σβήσης του αρκτικού περίπου 100 φορές μεγαλύτερη από την αντοχή του αέρα λόγω της καλύτερης ψύξης του αρκτικού. Επομένως, η ικανότητα κλείσιμου της στερεάς σύνδεσης είναι αξιόπιστα εγγυημένη.

Αντίθετα, τα περιβαλλοντικά φιλικά αέρια έχουν χαμηλή ικανότητα σβήσης του αρκτικού και χαμηλότερη ηλεκτρική αντοχή. Επομένως, απαιτείται πολύ υψηλή ταχύτητα κλείσιμου. Ωστόσο, οι μηχανισμοί λειτουργίας των RMUs έχουν περιορισμένη ενέργεια και δεν μπορούν να παρέχουν αρκετή δύναμη για υψηλή ταχύτητα κλείσιμου. Η χρήση στερεάς σύνδεσης στο πλευρό της εξερχόμενης γραμμής θα απαιτούσε αύξηση της ταχύτητας κλείσιμου και βελτίωση της αντοχής του αρκτικού και της ηλεκτροδυναμικής ανάλυσης των επαφών, πιθανώς οδηγώντας σε μεγαλύτερες δυνάμεις λειτουργίας και υψηλότερα κόστη. Η στερεά σύνδεση στο πλευρό της σύνδεσης, λύνοντας το πρόβλημα της σύνδεσης του διαχειριστή, μπορεί ακόμη να εγγυάται αξιόπιστη σύνδεση, παρέχοντας πιο ισχυρή ικανότητα κλείσιμου.

Μέσω τεχνικής και προϊόντος ανάλυσης SF6 σε σύγκριση με περιβαλλοντικά φιλικά αέρια, μπορεί να διαπιστωθεί ότι 12 kV περιβαλλοντικά φιλικά RMUs με επίσκευση αέριου μπορούν να ικανοποιήσουν τις απαιτήσεις επίσκευσης και αύξησης θερμοκρασίας με μόνο μικρή αύξηση σε μέγεθος, δείχνοντας ώριμες τεχνικές λύσεις.

Ωστόσο, υπάρχουν λίγα 24 kV περιβαλλοντικά φιλικά RMUs με επίσκευση αέριου. Το κλειδί πρόκλησης βρίσκεται στην υψηλότερη τάση, η οποία οδηγεί σε σημαντική αύξηση των διαστάσεων. Η υπερβολική μέγεθος και το υψηλό κόστος θα περιορίσουν την ανάπτυξη 24 kV περιβαλλοντικά φιλικών RMUs με επίσκευση αέριου. Χρειάζεται ισορροπημένη προσέγγιση, λαμβάνοντας υπόψη τον τύπο επίσκευσης, την πίεση γέμισης, το μέγεθος του κάστρου και το κόστος επιπλέον επίσκευσης, για να σχεδιαστούν χαμηλό κόστος, συμπαγή RMUs. Μόνο τότε μπορεί να επιτευχθεί πραγματική αντικατάσταση SF6 - επιτρέποντας όχι μόνο την κυριαρχία στην εσωτερική αγορά, αλλά και την παγκόσμια εξαγωγή, προωθώντας την χαμηλή αποτυπωση, περιβαλλοντικά φιλική ηλεκτρική εξοπλισμός σε παγκόσμιο επίπεδο.