24kV keskkonnasõbralike RMU-de busbar-poolne maandamine: Miks ja kuidas

Tugev isolatsiooni abistus koos kuiva õhuisolatsiooniga on 24 kV ringverkude ühikute arenduse suund. Isolatsioonitingimuste ja kompaktse disaini tasakaalustamisel võimaldab tugeva abistava isolatsiooni kasutamine läbida isolatsiooniproove ilma et fasa-fasa või fasa-maapind distantsid märkimisväärselt suureneksid. Põhja kapseldamine lahendab vakuumkatkuri ja sellega ühendatud juhtme isolatsiooni.

24 kV väljaviigil, säilitades faaside vahelise kauguse 110 mm, võib viigipinna vulkaniseerimine vähendada elektrivälja tugevust ja elektrivälja ebavõrdsuse kordajat. Tabel 4 arvutab erinevatel fasadevahelistel kaugustel ja viigisolatsiooni paksustel elektrivälja tugevust. On näha, et sobivalt suurendades fasadevahelist kaugust 130 mm-ni ja rakendades 5 mm epoksi vulkaniseerimist ründviigile, jõutakse elektrivälja tugevuseni 2298 kV/m, mis on endiselt piisavalt madal, võrreldes kuiva õhuga, mis suudab taluda maksimaalselt 3000 kV/m.

Tabel 1 Elektrivälja tingimused erinevatel fasadevahelistel kaugustel ja viigisolatsiooni paksustel

Kuna kuivuneva õhk on madal dielektriline tugevus, ei saa püsisulandus lahendada pingetõmbelduse probleemi eraldamise lõhkes. Topeltlõikega sulandus kasutab sirge kahe gaasiga lõhke, et efektiivselt jagada pinget. Elektrivälja ekraanid ja tasandamisringid on disainitud kohadega, kus elektriväli on konsentreeritud, nagu näiteks stabiilsete kontaktide ja massiivse sulanduse kohtade, et vähendada elektrivälimagnetismi ja efektiivselt minimeerida õhulõhku suurust. Näha järgmisel joonisel 1, topeltlõike mehhanism saavutab töö-, eraldatud- ja massiivse olekusid nülooni peamise telje tugevdatud pööramise kaudu. Tasandamisring stabiilse kontakti kohal on 60 mm läbimõõduga ja sellele on rakendatud epoksi vulkaniseerimine; 100 mm vahemik suudab vastu seista 150 kV mõnguimpulsipinge.

Muud lahendused, nagu vertikaalne ühefaasi paigutus, kasutades igas faasis kõrgetähelepanuväärset ligastit või mõõdukalt suurendades gaasi rõhku, võivad samuti rahuldada 24 kV dielektrilisi nõudeid. Kuid ringmainunitidel (RMU) on vaja madalaid kulusid, ja liiga kõrgeid kulusid ei aktsepteerita kasutajate poolt. Optimeeritud disaini ja mõõdukate RMU korbi laiendamise kaudu on võimalik saavutada madalakululised ja kompaktsed 24 kV keskkonnasõbralikud gaasiga eraldatud RMU-d.

Massiivse sulanduse paigutus ökosõbralikes gaasiga RMU-s

RMU-s on kaks meetodit, et saavutada massiivne funktsioon peamises tsirkuitis:

• Väljamineva juhepoolne massiivne sulandus (alumine massiivne sulandus)

• Juhepoolne massiivne sulandus (ülemine massiivne sulandus)

Juhepoolset massiivset sulandust saab valida E0 klassi, mis nõuab kooskõlastamist peamise sulandusega töötamisel. Riigi võrkude 2022. aasta välja antud Standardiseeritud disainiskema 12 kV ringmainunitidel (kastides) kohta, mis puudutab kolmeasenduse sulandusi, sätestatakse, et kolmeasenduse sulandused peaksid kasutama juhepoolset paigutust ja neid uuesti defineeritakse "juhepoolseteks kombinatsioonilisteks funktsioonilisteks massiivseteks sulandusteks."

Elektri ohutuseeskirjad nõuavad, et massiivsete juhete, massiivsete sulanduste ja hoolduse alla oleva seadme vahel ei tohi olla ühtegi lüliti ega katkestusringi. Kui seadmete piirangute tõttu eksisteerib lülitit massiivse sulanduse ja hoolduse alla oleva seadme vahel, tuleb võtta meetmeid, et tagada, et lülitit ei saaks avada pärast seda, kui mõlemad, massiivne sulandus ja lülitit, on suletud.

Seega asub väljamineva juhepoolne massiivne sulandus lülitite allpool. See ühendub otse maandatava väljamineva juhega, rahuldades nõuet, et massiivse punkti, massiivse sulanduse ja hoolduse alla oleva seadme vahel pole ühtegi lülitit ega katkestusringi. Vastupidiselt asub juhepoolne massiivne sulandus lülitite ülemises osas. Väljamineva juhepoolse massiivse sulanduse ja maandatava väljamineva juhe vahel on vakuumlülitit – see ei ühenda otse. Kuna lülitit on massiivse sulanduse ja hoolduse alla oleva seadme vahel, tuleb rakendada meetmeid, et takistada lülitit avamast pärast seda, kui mõlemad, massiivne sulandus ja lülitit, on suletud. Näiteks võib lülitite katkestuskonturi lahutada linkplataga või kasutada mehhanilisi viise, et vältida veavaimset katkestust, mis vältiks ootamatut maandamispõhja lahutamist.

Riigi võrkude standardiseeritud disainiskeem sätestab ka lukustamisnõuded juhepoolsele kombinatsioonilisele funktsioonilisele massiivsele sulandusele. Kui juhepoolne kombinatsiooniline funktsiooniline massiivne sulandus kasutab lülitite suletamist, et saavutada väljamineva juhe maandumist, peab see sisaldama nii mehhanilisi kui ka elektrilisi lukustusi, et takistada manuaalset või elektrilist lülitite avamist.

Riigi võrkude poolt kasutatakse juhepoolset kolmeasenduse eraldamise-/massiivse sulandust, põhiliselt arvestades lühikese tingliku lülitamise (suletamise) võimet. SF6-ga eraldatud RMU-s saab massiivse sulanduse kasu SF6 dielektrilisest tugevusest, mis on umbes kolm korda suurem kui õhu, ja selle lõhklõpetamise võimest, mis on umbes 100 korda suurem kui õhu, tõhusa lõhku jahedaduse tõttu. Seega on massiivse sulanduse suletamise võime kindlalt tagatud.

Vastupidiselt on ökosõbralikud gaasid madalamad lõhklõpetamise võimel ja madalamad eraldusomadused. Seega on väga kõrge suletamiskiirus vajalik. Kuid RMU operatsioonimehhanismidel on piiratud energia ja need ei saa pakkuda piisavat jõudu kõrgekiiruselisele suletamiseks. Väljamineva juhepoolse massiivse sulanduse kasutamiseks oleks vaja suurendada suletamiskiirust ja parandada lõhku vastupanekut ning kontaktide elektrodünaamilist analüüsi, mis võib viia suuremate operatsioonijõudude ja kõrgemate kulude juurde. Juhepoolne massiivne sulandus, lahendades lülitite lukustamisprobleemi, suudab ikkagi tagada usaldusväärse maandumise ja pakub tugevamat lülitamisvõimet.

SF6 ja ökosõbralike gaaside tehnoloogilise ja tooteanalüüsi kaudu nähtub, et 12 kV ökosõbralikud gaasiga eraldatud RMU-d saavad rahuldada eraldus- ja soojenemisnõudeid ainult väikese suuruse suurenemisega, mis näitab kogu tehnilise lahenduse kogemust.

Kuid 24 kV ökosõbralikke gaasiga eraldatud tooteid on vähe. Põhiline väljakutse seisneb kõrgemas pingetasemel, mis viib oluliselt suuremates mõõtmetes. Liiga suur suurus ja kõrge hind piiravad 24 kV ökosõbraliku gaasiga eraldatud RMU arengut. Vajalik on tasakaalustatud lähenemine, mis hõlmab eraldusgaasi tüüpi, täitmise rõhku, korpuse ruumala ja abilise eralduse kulua, et disaineerida madalakululisi ja kompaktsed RMU-d. Ainus sellisel viisil saab tõeliselt SF6 asendada, lubades mitte ainult kodumaal, vaid ka globaalsel turul, edendades Hiina madal-süsinikdioksidilist ja ökosõbralikku elektriseadmete kasutamist maailmas.