Paglalagay ng Grounding sa Busbar Side para sa 24kV Eco-Friendly RMUs: Bakit at Paano

Ang kombinasyon ng solid na insulasyon at dry air insulation ay isang direksyon ng pag-unlad para sa 24 kV ring main units. Sa pamamagitan ng pagbalanse ng kakayahan ng insulasyon at kompakto, ang paggamit ng solid auxiliary insulation ay nagpapahintulot na makapasa sa mga pagsusulit ng insulasyon nang hindi masiglang lumalaki ang mga dimensyon ng phase-to-phase o phase-to-ground. Ang encapsulation ng pole ay maaaring tugunan ang insulasyon ng vacuum interrupter at ng mga konektadong conductor.

Para sa 24 kV outgoing busbar, habang pinapanatili ang spacing ng phase sa 110 mm, ang vulcanizing ng ibabaw ng busbar ay maaaring bawasan ang lakas ng electric field at ang coefficient ng hindi pantay na electric field. Ang Table 4 ay kalkula ang electric field sa iba't ibang phase spacings at busbar insulation thicknesses. Makikita na sa pamamagitan ng pagtaas ng phase spacing sa 130 mm at ang pag-apply ng 5 mm epoxy vulcanization treatment sa round busbar, ang lakas ng electric field ay umabot sa 2298 kV/m, na may tiyak na margin kumpara sa maximum na 3000 kV/m na kayang tanggapin ng dry air.

Table 1 Mga kondisyon ng electric field sa iba't ibang phase spacings at busbar insulation thicknesses

Dahil sa mababang dielectric strength ng dry air, ang solid na insulasyon ay hindi maaaring lutasin ang problema ng voltage withstand sa isolation break. Ang double-break disconnector ay gumagamit ng dalawang gas gaps sa serye upang mabawasan ang voltage. Ang electric field shielding at grading rings ay disenyo sa mga lugar na may nakoncentrasyon na electric field, tulad ng stationary contacts ng isolator at grounding switch, upang mabawasan ang lakas ng electric field at mabawasan ang laki ng air gap. Tulad ng ipinapakita sa Figure 1, ang double-break mechanism ay nagpapahintulot ng operational states—working, isolated, at grounded—sa pamamagitan ng enhanced rotation ng nylon main shaft. Ang grading ring sa stationary contact ay may diameter na 60 mm at binigyan ng epoxy vulcanization; ang 100 mm clearance ay maaaring tanggapin ang 150 kV lightning impulse voltage.

Iba pang mga solusyon, tulad ng longitudinal single-phase arrangement gamit ang high-strength alloy enclosures para sa bawat phase o ang moderate na pagtaas ng gas pressure, ay maaari ring tugunan ang 24 kV dielectric requirements. Gayunpaman, ang ring main units (RMUs) ay nangangailangan ng mababang cost, at ang sobrang mataas na cost ay hindi tanggap ng mga user. Sa pamamagitan ng optimized design at moderate widening ng RMU cabinet, maaari itong makamit ang mababang cost at kompakto na 24 kV environmentally friendly gas-insulated RMUs.

Grounding Switch Arrangement sa Eco-Friendly Gas RMUs

Mayroong dalawang paraan sa RMUs upang makamit ang grounding function sa main circuit:

• Outgoing line-side earthing switch (lower earthing switch)

• Busbar-side earthing switch (upper earthing switch)

Ang busbar-side earthing switch ay maaaring pumili ng Class E0, na nangangailangan ng coordination sa main switch sa panahon ng operasyon. Ayon sa Standardized Design Scheme for 12 kV Ring Main Units (Boxes) na inilabas ng State Grid noong 2022, tungkol sa three-position switches, ang scheme ay nagsasaad na ang three-position switches ay dapat mag-adopt ng busbar-side arrangement at redefines sila bilang "busbar-side combined functional earthing switches."

Ang power safety regulations ay nagsasaad na walang circuit breaker o fuse ang maaaring ikonekta sa pagitan ng grounding wires, earthing switches, at equipment under maintenance. Kung, dahil sa mga limitasyon ng equipment, may circuit breaker sa pagitan ng earthing switch at equipment under maintenance, kinakailangang gawin ang mga hakbang upang siguraduhin na ang circuit breaker ay hindi maaaring buksan pagkatapos na ang earthing switch at circuit breaker ay sarado.

Kaya, ang line-side earthing switch ay naka-locate sa downstream ng circuit breaker. Ito ay direktang konektado sa outgoing cable na grounded, na sumasakto sa requirement na walang circuit breaker o fuse ang nasa pagitan ng grounding point, earthing switch, at equipment under maintenance. Sa kabilang dako, ang busbar-side earthing switch ay naka-locate sa upstream ng circuit breaker. May vacuum circuit breaker sa pagitan ng earthing switch at outgoing cable na grounded—it does not connect directly. Dahil may circuit breaker sa pagitan ng earthing switch at equipment under maintenance, kinakailangang gawin ang mga hakbang upang maiwasan ang accidental tripping ng circuit breaker, upang maiwasan ang unintended disconnection ng grounding path. Halimbawa, ang trip circuit ng circuit breaker ay maaaring idisconnect sa pamamagitan ng link plate, o maaaring gamitin ang mechanical means upang maiwasan ang accidental tripping, upang maiwasan ang unintended disconnection ng grounding path.

Ang State Grid Standardized Design Scheme ay din nagsasaad ng interlocking requirements para sa busbar-side combined functional earthing switch. Kapag ang combined functional earthing switch sa busbar side ay gumagamit ng closure ng circuit breaker upang makamit ang grounding ng cable side, ito ay dapat maglaman ng parehong mechanical at electrical interlocks upang maiwasan ang manual o electric opening ng circuit breaker.

Ang State Grid ay gumagamit ng busbar-side three-position isolation/grounding switch, pangunahing iniisip ang short-circuit making (closing) capability. Sa SF6-insulated RMUs, ang earthing switch ay nakikinabang sa dielectric strength ng SF6 na humigit-kumulang tatlong beses kaysa sa hangin at ang arc-quenching capability nito ay humigit-kumulang 100 beses kaysa sa hangin dahil sa superior arc cooling. Kaya, ang closing capacity ng earthing switch ay maasahan.

Sa kabilang banda, ang eco-friendly gases ay kulang sa arc-quenching capability at may mas mababang insulation performance. Kaya, kinakailangan ng napakataas na closing speed. Ngunit, ang operating mechanisms ng RMU ay may limitadong enerhiya at hindi maaaring magbigay ng sapat na puwersa para sa high-speed closing. Ang paggamit ng line-side earthing switch ay magpapataas ng closing speed at ang pag-improve ng arc resistance at electrodynamic analysis ng mga contact, na maaaring magresulta sa mas malaking operating forces at mas mataas na cost. Ang busbar-side earthing switch, sa pamamagitan ng paglutas ng circuit breaker interlock issue, ay maaari pa ring matiyak ang reliable grounding habang nagbibigay ng mas malakas na making capacity.

Sa pamamagitan ng teknikal at product analysis ng SF6 versus eco-friendly gases, makikita na ang 12 kV eco-friendly gas-insulated RMUs ay maaaring tugunan ang insulation at temperature rise requirements na may kaunti lang na pagtaas ng laki, na nagpapakita ng mature na technical solutions.

Gayunpaman, may kaunti lamang 24 kV eco-friendly gas-insulated products na available. Ang pangunahing hamon ay nasa mas mataas na voltage rating, na nagdudulot ng mas malaking dimensyon. Ang sobrang laki at mataas na presyo ay maaaring i-restrict ang pag-unlad ng 24 kV eco-friendly gas-insulated RMUs. Kinakailangan ng balanced approach na iniisip ang uri ng insulating gas, filling pressure, enclosure volume, at auxiliary insulation cost upang makamit ang mababang cost, kompakto na RMUs. Tanging sa ganito, maaari itong makamit ang tunay na SF6 replacement—na nagbibigay hindi lamang ng domestic market dominance kundi pati na rin ang global export, na nagpopromote ng China's low-carbon, environmentally friendly electrical equipment sa buong mundo.