RMU aïllat amb gas ecològic sense manteniment de 24kV amb monitorització intel·ligent – Preparat per la xarxa urbana
En comparació amb 12kV, 24kV pot proporcionar més energia elèctrica, reduir les pèrdues de línia i s'utilitza ampliament en mercats estrangers.
El SF₆ és un gas d'efecte hivernacle que té un potencial de depleció de la capa d'ozó més de 20.000 vegades superior al del CO₂. El seu ús ha de ser restringit; per tant, els aparells de mitja tensió no han de fer servir el SF₆ com a gas aïllant.
Per als aparells commutadors, els gasos respectuosos amb l'ambient són aquells que no contenen SF₆ com a mitjans aïllants o extintors d'arc. Exemples d'aquests inclouen gasos naturals (com el nitrogen i el diòxid de carboni), mixtures de gasos i gasos sintètics.
El repte clau per als aparells commutadors aïllats amb gasos respectuosos amb l'ambient resideix en complir els requisits d'aïllament. Si bé els aparells commutadors aïllats amb gasos respectuosos amb l'ambient de 12kV són bastant madurs, els models de 24kV tenen relativament pocs desenvolupadors. Això és degut a la baixa demanda interna d'equips de 24kV i a la seva disseny més complexe d'aïllament—només algunes fabricants de conjunts complets amb necessitats d'exportació estan desenvolupant aquests productes.
En essència, el disseny dels aparells commutadors de 24kV es pot simplificar a través de les següents aproximacions:
Aïllament compost sòlid: Això assegura que la barra de bus satisfà els requisits de suport de tensió. Augmentar la separació d'aïllament o ampliar la mida del dipòsit de gas també pot complir amb els estàndards de suport de tensió.
Augment de la pressió del gas: Augmentar la pressió relativa de 0,04 MPa a 0,14 MPa resol els requisits d'aïllament i de suport de tensió de la separació, amb l'únic pas addicional de substituir la cambra extintora d'arc per una de 24kV.
Alternativament, es pot utilitzar un gas sintètic C4/C5 mesclat amb CO₂, ja que la seva força d'aïllament és similar a la del SF₆. Petites milloratives al sistema d'aïllament dels RMUs basats en SF₆ poden fer-los complir els requisits de suport de tensió de 24kV. No obstant això, el C4/C5 també és un gas d'efecte hivernacle—encara que el seu potencial de calentament global (GWP) només sigui 1/20 del del SF₆. A més, es descompon en gasos tòxics després de l'extinció de l'arc, el que no és favorable al desenvolupament sostenible.
La separació entre les parts vivents del commutador es determina pel voltatge de suport d'impuls:
Per a l'equipament de 24kV, el voltatge de suport d'impuls és de 125kV, corresponent a una separació d'aire de 220 mm (o 95 mm si s'utilitzen mànigues retràctils de calor 3M i barres de bus BPTM redondes).
Per a l'equipament de 12kV, el voltatge de suport d'impuls és de 75kV, amb una separació d'aire de 120 mm (o 55 mm amb les mateixes mànigues 3M i barres de bus BPTM).
Per a les unitats de commutació lateral en els RMUs, els requisits de separació per a l'aïllament compost es poden complir plenament.
Els primers RMUs de 24kV aïllats sòlidament incloïen els SVS d'Eaton i els productes de Xirui. Com que els commutadors dissenyats per Xirui per als mercats estrangers són de dos posicions—és a dir, el commutador està en la posició tancada o en la posició a terra—aquest disseny no va complir amb el requisit xinès de tres posicions amb control progressiu, i s'ha hagut d'afegir una posició d'aïllament entre les dues posicions.
Com aconseguir la miniaturització del producte, l'eficiència en costos i l'adaptabilitat ambiental determina la direcció de desenvolupament dels RMUs aïllats amb gasos ecològics de 24kV. L'aïllament compost sòlid té un cost elevat i encara troba difícil resoldre el problema de suport de tensió de les interrupcions d'aïllament. Alhora, perquè els gasos alternatius com l'aire sec i el nitrogen tenen una força d'aïllament insuficient, la distància d'interrupció i la distància a terra han de ser similars a les requerides per l'aire natural, és a dir, ≥220mm. Això fa que aquests commutadors de tres posicions rotatius requereixin una gran mida, mentre que els commutadors de moviment lineal troben certes dificultats en augmentar la dimensió d'alçada o d'amplada. L'adopció de commutadors d'aïllament i aterra dobles pot solucionar el problema dels commutadors d'aïllament sobredimensionats.
Per proporcionar la pressió de ompliment de gas, cal resoldre el problema de la resistència de l'envolvent. L'ús d'una estructura cilíndrica d'alli tàl·lid permet optimitzar les dimensions, un camp elèctric uniforme i una bona dissipació de calor. Les barres de bus interiors estan disposades en configuració delta (triangular), i el commutador de tres posicions i l'interruptor de buit s'instalen verticalment, el que maximitza l'ús de les dimensions espacials i aconsegueix una petita mida i una gran capacitat de potència.
