Sidejordning på busbar for 24kV miljøvennlige RMUs: Hvorfor og hvordan

Solid isolasjonshjelp kombinert med tørr luftisolasjon er en utviklingsretning for 24 kV ringhovedenheter. Ved å balansere isolasjonsytelse og kompakthet, lar bruken av solid hjelpeisolasjon til å bestå isolasjonstester uten å øke fase-til-fase eller fase-til-jorddimensjonene betydelig. Innkapsling av polen kan løse isolasjonen av vakuumavbryteren og dens forbundne ledere.

For 24 kV utgående busbar, med faseavstanden vedlikeholdt på 110 mm, kan vulkanisering av busbars overflaten redusere elektriske feltstyrke og elektrisk feltnøyaktighet. Tabell 4 beregner det elektriske feltet under ulike faseavstander og busbarisolasjonstyper. Det kan sees at ved å passende øke faseavstanden til 130 mm og anvende 5 mm epoksyvulkanisering på runde busbar, når feltstyrken 2298 kV/m, som fremdeles har en vis marg i forhold til den maksimale feltstyrken på 3000 kV/m som tørr luft kan tåle.

Tabell 1 Elektriske feltforhold under ulike faseavstander og busbarisolasjonstyper

På grunn av den lave dielektriske styrken til tørr luft, kan solid isolasjon ikke løse problemet med spenningsutholdenhet ved isolasjonsbrudd. En dobbeltbruddafskiller bruker to gassgapper i serie for å effektivt dele spenningen. Elektriske felt-skjerming og gradueringsringer er designet på plasser med koncentrerte elektriske felt, som de statiske kontaktpunktene til afskilleren og jordkontakten, for å redusere feltintensiteten og effektivt minimere størrelsen på luftgappen. Som vist i figur 1, oppnår dobbeltbruddmekanismen driftsstatuser—arbeid, isolert og jordet—ved forbedret rotasjon av en nylon hovedakse. Gradueringsringen ved statisk kontakt har en diameter på 60 mm og er behandlet med epoksyvulkanisering; en klaring på 100 mm kan tåle en lynimpulsspennings på 150 kV.

Andre løsninger, som longitudinell enefaseoppstilling ved bruk av høystyrkelegiringskapsler for hver fase eller moderat økning av gasspresset, kan også møte 24 kV dielektriske krav. Men ringhovedenheter (RMUs) krever lav kostnad, og for høye kostnader er uakseptable for brukerne. Gjennom optimalisert design og moderat utvidelse av RMU-kabinettet, er det mulig å oppnå lavkostnads og kompakte 24 kV miljøvennlige gass-isolerte RMUs.

Jordkontaktoppstilling i miljøvennlige gass RMUs

Det finnes to metoder i RMUs for å oppnå jordfunksjon i hovedkretsen:

• Utledningslinje-side jordkontakt (nedre jordkontakt)

• Busbar-side jordkontakt (øvre jordkontakt)

Busbar-side jordkontakt kan velges som klasse E0, som krever samordning med hovedkontakten under drift. Ifølge Standardisert Designskjema for 12 kV Ringhovedenheter (Bokser) utstedt av State Grid i 2022, angående tre-posisjonskontakter, spesifiserer skjemaet at tre-posisjonskontakter bør adoptere en busbar-side oppstilling og omdanner dem til "busbar-side kombinerte funksjonelle jordkontakter."

Strømsikkerhetsregler fastsetter at ingen strømbrytere eller sikringer skal være koblet mellom jordledere, jordkontakter, og utstyr under vedlikehold. Hvis, på grunn av utstyrsgrenser, en strømbryter eksisterer mellom jordkontakten og utstyret under vedlikehold, må tiltak tas for å sikre at strømbryteren ikke kan åpnes etter at både jordkontakten og strømbryteren er lukket.

Derfor er linjeside jordkontakten plassert nedstrøms fra strømbryteren. Den kobler direkte til utledningskabelen som jordes, og tilfredsstiller kravet om at ingen strømbrytere eller sikringer finnes mellom jordpunktet, jordkontakten, og utstyret under vedlikehold. I motsetning til dette er busbar-side jordkontakten plassert oppstrøms fra strømbryteren. Det er en vakuumstrømbryter mellom jordkontakten og utledningskabelen som jordes—it does not connect directly. Siden en strømbryter ligger mellom jordkontakten og utstyret under vedlikehold, må tiltak implementeres for å hindre at strømbryteren åpnes når både jordkontakten og strømbryteren er lukket. For eksempel kan trip-sirkelen til strømbryteren bli frakoblet via en lenkeplate, eller mekaniske midler kan brukes for å hindre uhellspådriv, dermed unngå uønsket frakobling av jordveien.

State Grid Standardisert Designskjema spesifiserer også låsesystemkrav for busbar-side kombinerte funksjonelle jordkontakter. Når kombinerte funksjonelle jordkontakter på busbar-siden bruker lukking av strømbryteren for å oppnå jording av kabel-siden, må det inkludere både mekaniske og elektriske låsesystemer for å forhindre manuell eller elektrisk åpning av strømbryteren.

State Grid bruker busbar-side tre-posisjons isolasjon/jordkontakt hovedsakelig for å vurdere kortslutningskapasitet. I SF6-isolerte RMUs, nyter jordkontakten godt av at SF6s dielektriske styrke er omtrent tre ganger så stor som luft og dens bukeslukningskapasitet er omtrent 100 ganger større enn luft på grunn av superiør bukekjøling. Dermed er lukningskapasiteten til jordkontakten pålitelig sikret.

I motsetning til dette mangler miljøvennlige gasser bukeslukningskapasitet og har lavere isolasjonsytelse. Derfor kreves det en svært høy lukningshastighet. Imidlertid har RMU-driftsmekanismer begrenset energi og kan ikke gi nok kraft for høyhastighetslukking. Bruk av linjeside jordkontakt ville kreve økt lukningshastighet og forbedret bukebestandighet og elektrodynamisk analyse av kontaktpunktene, som potensielt kunne føre til større driftskrefter og høyere kostnader. Busbar-side jordkontakten, ved å løse problemet med strømbryterlås, kan fortsatt sikre pålitelig jording mens den tilbyr sterkere kapasitet.

Gjennom teknisk og produktanalyse av SF6 versus miljøvennlige gasser, kan det sees at 12 kV miljøvennlige gass-isolerte RMUs kan møte isolasjons- og temperaturstigningskrav med bare små økninger i størrelse, noe som indikerer modne tekniske løsninger.

Imidlertid finnes det få 24 kV miljøvennlige gass-isolerte produkter. Den nøkkelfordringen ligger i høyere spenning, som fører til betydelig økt dimensjon. Overmåtede størrelser og høye priser vil begrense utviklingen av 24 kV miljøvennlige gass-isolerte RMUs. En balansert tilnærming som vurderer type isolerende gass, fyllingstrykk, kappselvolum, og kostnad for hjelpeisolasjon, er nødvendig for å designe lavkostnads, kompakte RMUs. Kun da kan sannt SF6-erstattning oppnås—og ikke bare dominer det innenlandske markedet, men også global eksport, for å fremme Kinas lavkarbon, miljøvennlige elektriske utstyr verden over.