Η τρέχουσα κατάσταση και η εξέλιξη των υψηλής τάσης διακόπτεων SF6

Οι υψηλής τάσης διακόπτες, επίσης γνωστοί ως υψηλής τάσης στροφές, διαθέτουν αρκετή ικανότητα διακοπής και σβήσης του φωτισμού. Μπορούν όχι μόνο να διακόψουν και να κλείσουν τον ρευστό χωρίς φορτίο και τον ρευστό υψηλής τάσης, αλλά και, όταν παρουσιαστεί σφάλμα στο σύστημα, να συνεργαστούν με μηχανήματα προστασίας και αυτόματα μηχανήματα για να διακόψουν γρήγορα τον ρευστό του σφάλματος, μειώνοντας το εύρος της διακοπής ρεύματος και προληπτικά αποτρέποντας την επέκταση του ατυχήματος. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για την εγγύηση της ασφαλούς λειτουργίας του συστήματος ενέργειας.

Οι υψηλής τάσης διακόπτες έχουν εξελιχθεί από διακόπτες με πετρέλαιο, διακόπτες με συμπιεσμένο αέρα, διακόπτες υπό κενό και διακόπτες SF₆. Απ' αυτούς, οι δύο πρώτοι τύποι έχουν σταδιακά αποσυρθεί, ενώ οι διακόπτες SF₆ είναι πιο ευρέως εφαρμοσμένοι σε σύγκριση με τους δύο τελευταίους. Οι διακόπτες SF₆ εντοπίστηκαν ευρέως στις αρχές της δεκαετίας του '70. Χρησιμοποιούν το εξαφθοριούχο ως μέσο σβήσης του φωτισμού. Αυτός ο τύπος διακόπτη έχει μεγάλη ικανότητα διακοπής. Υπό συνθήκες ελεύθερης διακοπής, η ικανότητα διακοπής του είναι περίπου 10 φορές μεγαλύτερη από τους άλλους διακόπτες. Παίζει κρίσιμο ρόλο στη σταθερή και ασφαλή λειτουργία του συστήματος ενέργειας και έχει επίσης μεγάλη σημασία όσον αφορά τα οικονομικά και κοινωνικά οφέλη.

1. Ικανότητα των διακόπτων SF₆

Οι διακόπτες SF₆ είναι εξοπλισμός στροφής χωρίς πετρέλαιο που χρησιμοποιεί το αέριο SF₆ ως τόσο μέσο απομόνωσης όσο και μέσο σβήσης του φωτισμού. Η απομονωτική ικανότητα και οι χαρακτηριστικές σβήσης του φωτισμού τους είναι σημαντικά υψηλότερες από τους διακόπτες με πετρέλαιο. Οι διακόπτες SF₆ έχουν τα εξής χαρακτηριστικά:

• Ισχυρή ικανότητα σβήσης του φωτισμού, υψηλή ηλεκτρική αντοχή και υψηλή τιμή αντοχής σε τάση του μοναδικού σημείου διακοπής. Ως αποτέλεσμα, για την ίδια επίπεδο επιτεινόμενης τάσης, η απαιτούμενη αριθμητική σημείων διακοπής σε σειρά μειώνεται, βελτιώνοντας την οικονομική απόδοση του προϊόντος.

• Μεγάλη ηλεκτρική διάρκεια. Μπορεί να διακόψει συνεχώς σε πλήρη ικανότητα 50kA 19 φορές, και η συσσωρευμένη ικανότητα διακοπής μπορεί να φτάσει τα 4200kA. Το διάστημα συντήρησης είναι μεγάλο, και είναι κατάλληλος για συχνή λειτουργία.

• Καλή ικανότητα διακοπής. Λόγω της ηλεκτρονεγατικότητας του αερίου SF₆, έχει ισχυρή ικανότητα εξάλειψης ελεύθερων ηλεκτρονίων. Ο φωτισμός που δημιουργείται στο SF₆ είναι ευνοϊκός για τη δημιουργία της "δομής της στήλης φωτισμού" (πυρήνα και επένδυσης φωτισμού). Η διάχυση του ιονισμένου πλάσματος περιορίζεται, επιτρέποντας αποτελεσματική ανασύνθεση ιόντων. Η ικανότητα διακοπής είναι μεγάλη, φθάνοντας τα 80-100kA, και ακόμη 200kA. Η χρονική διάρκεια σβήσης του φωτισμού είναι μικρή, συνήθως 5-15ms. Ταυτόχρονα, η ικανότητα διακοπής για αντίστροφη διακοπή, σφάλματα κοντινής ζώνης, χωρίς φορτίο μακρές γραμμές και συνθήκες κενής επιφάνειας τρανσφορματορών είναι επίσης καλή.

• Υψηλή απομονωτική ικανότητα. Η απομονωτική ισχύς του SF₆ είναι περίπου 5-10 φορές της αέριας.

• Το αέριο SF₆ είναι αχρωματοποιητό, ανώδυνο, μη τοξικό, μη πυροδότηση και είναι πολύ σταθερό αέριο που δεν είναι εύκολο να αντιδρά με άλλες ουσίες. Επιπλέον, όταν ο διακόπτης ανοίγει, η αύξηση πίεσης που προκαλείται από τη θέρμανση του φωτισμού είναι εξαιρετικά μικρή, εξασφαλίζοντας αξιόπιστη λειτουργία και προληπτικά αποτρέποντας εκρήξεις.

2. Εξέλιξη των υψηλής τάσης διακόπτων SF₆
2.1 Διακόπτες SF₆ διπλής πίεσης

Είναι διατεταχθείσες δύο συστήματα αερίου SF₆ (σύστημα υψηλής πίεσης και σύστημα χαμηλής πίεσης) μέσα στον διακόπτη. Μόνο κατά τη διαδικασία ανοίγματος, το υψηλόπιεσης κατεργάστηκε ρέει στο χαμηλόπιεσης κατεργάστηκε μέσω του ελέγχου του βάλβης συρρικτής για να δημιουργήσει ροή υψηλής πίεσης. Μετά την ολοκλήρωση της διακοπής, η βάλβη συρρικτής κλείνει. Το πρίγκιπιο του δωματίου σβήσης του φωτισμού είναι ότι ένας συμπιεστής αερίου και αγωγοί είναι συνδεδεμένοι μεταξύ του υψηλόπιεσης κατεργάστηκε και του χαμηλόπιεσης κατεργάστηκε. Όταν η πίεση αερίου στο υψηλόπιεσης κατεργάστηκε μειώνεται ή η πίεση αερίου στο χαμηλόπιεσης κατεργάστηκε αυξάνεται σε έναν ορισμένο οριοθετημένο, ο συμπιεστής αρχίζει να συμπιέζει το αέριο SF₆ στο χαμηλόπιεσης κατεργάστηκε στο υψηλόπιεσης κατεργάστηκε, δημιουργώντας ένα αυτόματο κλειστό σύστημα αερίου.

2.2 Διακόπτες SF₆ μονής πίεσης

Η δομή μονής πίεσης είναι απλή και μπορεί να προσαρμοστεί σε μεγάλο φάσμα θερμοκρασιών περιβάλλοντος. Ο τύπος συμπίεσης αερίου έχει επίσης διανύσει έναν δρόμο ανάπτυξης: ως προς την αναστοχαστική ανέμη, ο πρώτος τύπος μονής πίεσης έχει μονή δομή ανέμης, με μικρή ικανότητα διακοπής (συνήθως 31.5kA) και χαμηλή τιμή διακοπής (συνήθως 170kV). Ο δεύτερος τύπος μονής πίεσης έχει διπλή δομή ανέμης, με την ικανότητα διακοπής να αυξάνεται σε (40-50kA), ενώ η τιμή διακοπής παραμένει χαμηλή. Γενικά, τα προϊόντα 252kV έχουν διπλά σημεία διακοπής. Ο τρίτος τύπος μονής πίεσης έχει διπλή δομή ανέμης συμπληρωμένη από έναν θερμικό αποδοτικότητα (υβριδική σβήση του φωτισμού). Η ικανότητα διακοπής είναι μεγάλη, αυξάνεται σε 63kA, και η τιμή διακοπής είναι υψηλή. Ένα μονοσημείο διακοπής μπορεί να φτάσει 252kV, 363kV, 420kV, και ακόμη 550kV.

Η ανάπτυξη του τύπου μονής πίεσης, από την άποψη του δωματίου σβήσης του φωτισμού, έχει χρησιμοποιήσει έναν μικρότερο συμπιεστή αερίου. Οι πλεονεκτήσεις που φέρνει η μείωση του συμπιεστή στο δωμάτιο σβήσης του φωτισμού είναι οι εξής:

• Η μάζα του συνόλου του συστήματος κίνησης κατά τη διαδικασία διακοπής του προϊόντος μειώνεται.

• Η λειτουργική ισχύς του προϊόντος μειώνεται.

• Η αμβλύνση του προϊόντος γίνεται ευκολότερη, και η μηχανική διάρκεια είναι μεγάλη.

2.3 Διακόπτες SF₆ αυτοενέργειας

Οι διακόπτες SF₆ αυτοενέργειας έχουν δύο αρχές σβήσης του φωτισμού: την αρχή της θερμικής αποδοτικότητας και την αρχή της περιστροφής του φωτισμού. Σήμερα, οι περισσότεροι διακόπτες αυτοενέργειας χρησιμοποιούν την αρχή της θερμικής αποδοτικότητας. Η αρχή της αυτοενέργειας είναι να χρησιμοποιήσει την ενέργεια του φωτισμού για να θερμάνει το αέριο SF₆ στο δωμάτιο αποδοτικότητας, να δημιουργήσει πίεση, να σχηματίσει ροή αερίου και να σβήσει τον φωτισμό. Ωστόσο, κατά τη διακοπή μικρών ρευστών, λόγω της μικρής ενέργειας του φωτισμού, απαιτείται ένας μικρός συμπιεστής για να συμπιέζει το αέριο και να δημιουργήσει έναν βοηθητικό ανέμη. Λόγω της σημαντικής μείωσης της λειτουργικής ισχύος, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα μηχανισμό εκτελεστής με απλή δομή. Ο τύπος θερμικής αποδοτικότητας έχει αναπτυχθεί στη δεύτερη γενιά. Τα πρώτη γενιά προϊόντα επιτυγχάνουν το αποτέλεσμα της μείωσης της λειτουργικής ισχύος μειώνοντας την ενέργεια συμπίεσης αερίου που απαιτείται για τη σβήση του φωτισμού. Το διάμετρο του συμπιεστή αερίου σχεδιάζεται σύμφωνα με τη διακοπή του 30% του μέγιστου ρευστού σφάλματος, και η μάζα κίνησης είναι επίσης μικρή, μειώνοντας τη λειτουργική ισχύ. Τα προϊόντα της δεύτερης γενιάς βελτιώνουν περαιτέρω την θερμική αποδοτικότητα και την ικανότητα διακοπής, όχι μόνο βελτιώνοντας την ικανότητα διακοπής του ρευστού χωρίς φορτίο, αλλά και μειώνοντας περαιτέρω τη λειτουργική ισχύ.

2.4 Διακόπτες SF₆ έξυπνης τεχνολογίας

Ένα άλλο χαρακτηριστικό των σύγχρονων υψηλής τάσης διακόπτων είναι η εξυπνάδα τους, μετατρέποντας τα παραδοσιακά ηλεκτρομηχανικά συστήματα σε σύγχρονα έξυπνα συστήματα που βασίζονται σε υπολογιστές. Σήμερα, οι περιεχόμενοι της συνεχής ανίχνευσης των υψηλής τάσης διακόπτων είναι οι εξής:

• Αέριο SF6;

• Σύστημα λειτουργικού μηχανισμού;

• Αποσυνδέση;

• Ελεγκτικά και βοηθητικά κύκλωμα;

• Αλυσίδα μεταφοράς ενέργειας.

Μέσω αυτών των ανιχνεύσεων, μπορούν να ανακαλυφθούν περισσότερα από 90% των σφαλμάτων. Η συνεχής ανίχνευση μπορεί να αλλάξει την κανονική συντήρηση των διακόπτων σε πραγματικό χρόνο συντήρησης κατάστασης.

3. Τύποι διακόπτων SF₆ με κεραμικό πύργο και τύποι διακόπτων SF₆ με δεξαμενή και οι εφαρμογές τους

Η Κίνα εφάρμοσε πρώτη τους διακόπτες SF₆ το 1970, όταν η Διοίκηση Ηλεκτρικής Ενέργειας της Βορείου Ανατολικής Κίνας εισήγαγε τρεις διακόπτες H-912 220KV διπλής πίεσης με κεραμικό πύργο SF₆ που παραχθήκαν από τη Siemens από το εξωτερικό και τους εγκατέστησε στο πρωτεύον υποσταθμό HuShitai στη Σιένγκαι. Συνεχίζουν να λειτουργούν καλά και σήμερα.

Οι υψηλής τάσης διακόπτες SF₆ διαιρούνται σε τύπο με κεραμικό πύργο και τύπο με δεξαμενή σύμφωνα με τη δομή τους. Σε σύγκριση μεταξύ των δύο, ο καθένας έχει τα δικά του χαρακτηριστικά:

• Και οι τύποι με κε