RMU aislado con gas ecológico sin mantenimiento de 24kV con monitoreo inteligente – Listo para la red urbana
En comparación con 12kV, 24kV puede suministrar más energía eléctrica, reducir las pérdidas en línea y se utiliza ampliamente en mercados extranjeros.
El SF₆ es un gas de efecto invernadero cuyo potencial de agotamiento del ozono es más de 20,000 veces mayor que el del CO₂. Su uso debe ser restringido; por lo tanto, los equipos de media tensión no deben utilizar SF₆ como gas aislante.
Para los equipos de conmutación, los gases ecológicos se refieren a aquellos que no contienen SF₆ como medio aislante o extintor de arco. Ejemplos incluyen gases naturales (como nitrógeno y dióxido de carbono), mezclas de gases y gases sintéticos.
El desafío clave para los equipos de conmutación aislados con gases ecológicos radica en cumplir con los requisitos de aislamiento. Mientras que las unidades de anillo aisladas con gases ecológicos de 12kV son bastante maduras, los modelos de 24kV tienen relativamente pocos desarrolladores. Esto se debe a que la demanda doméstica de equipos de 24kV es baja y su diseño de aislamiento es más complejo—solo unos pocos fabricantes de conjuntos completos con necesidades de exportación están desarrollando tales productos.
En esencia, el diseño de los equipos de conmutación de 24kV puede simplificarse mediante los siguientes enfoques:
Aislamiento compuesto sólido: esto asegura que la barra de alimentación cumpla con los requisitos de resistencia al voltaje. Aumentar la brecha de aislamiento o expandir el tamaño del tanque de gas también puede satisfacer los estándares de resistencia al voltaje.
Aumento de la presión del gas: elevar la presión relativa de 0.04MPa a 0.14MPa aborda tanto los requisitos de aislamiento como los de resistencia al voltaje en la brecha, siendo el único paso adicional reemplazar la cámara de extinción de arco por una calificada para 24kV.
Alternativamente, se puede usar un gas sintético C4/C5 mezclado con CO₂, ya que su fuerza de aislamiento es similar a la del SF₆. Pequeñas mejoras en el sistema de aislamiento de las URM basadas en SF₆ pueden hacerlas cumplir con los requisitos de resistencia al voltaje de 24kV. Sin embargo, el C4/C5 también es un gas de efecto invernadero—aunque su potencial de calentamiento global (GWP) es solo 1/20 del SF₆. Además, se descompone en gases tóxicos después de la extinción del arco, lo cual no es favorable para el desarrollo sostenible.
La distancia entre las partes vivas del interruptor se determina por el voltaje de resistencia a impulsos:
Para equipos de 24kV, el voltaje de resistencia a impulsos es de 125kV, correspondiente a una brecha de aire de 220mm (o 95mm si se usan mangas termorretráctiles 3M y barras redondas BPTM).
Para equipos de 12kV, el voltaje de resistencia a impulsos es de 75kV, con una brecha de aire de 120mm (o 55mm con las mismas mangas 3M y barras BPTM).
Para las unidades de interruptores laterales en URM, los requisitos de brecha para el aislamiento compuesto se pueden cumplir completamente.
Las primeras unidades de anillo aisladas sólidamente de 24kV incluyen los productos SVS de Eaton y Xirui. Debido a que los interruptores diseñados por Xirui para los mercados extranjeros son de dos posiciones—es decir, el interruptor está en la posición cerrada o en la posición conectada a tierra—este diseño no cumplió con el requisito chino de operación en tres posiciones con control paso a paso, por lo que tuvo que agregarse una posición de aislamiento entre las dos posiciones.
Cómo lograr la miniaturización, la rentabilidad y la adaptabilidad ambiental de los productos determina la dirección de desarrollo de las unidades de anillo aisladas con gases ecológicos de 24kV. El aislamiento compuesto sólido tiene un alto costo y aún encuentra dificultades para resolver el problema de resistencia al voltaje de las interrupciones de aislamiento. Mientras tanto, debido a que los gases alternativos como el aire seco y el nitrógeno tienen una fuerza de aislamiento insuficiente, la distancia de interrupción y la distancia a tierra deben ser similares a las requeridas para el aire natural, es decir, ≥220mm. Esto hace que dichos interruptores de tres posiciones rotativos requieran un tamaño grande, mientras que los interruptores de movimiento lineal enfrentan ciertas dificultades para aumentar la dimensión de altura o la de ancho. La adopción de interruptores de doble interrupción para aislamiento y conexión a tierra puede resolver el problema de los interruptores de aislamiento sobredimensionados.
Para proporcionar la presión de llenado de gas, se necesita resolver el problema de la resistencia de la carcasa. El uso de una estructura cilíndrica de aleación de aluminio permite optimizar las dimensiones, un campo eléctrico uniforme y una buena disipación de calor. Las barras internas están dispuestas en configuración delta (triangular), y el interruptor de tres posiciones y el interrumpidor de vacío se instalan verticalmente, lo que maximiza el uso de las dimensiones espaciales y logra un tamaño pequeño y una alta capacidad de potencia.
