SF₆ kontra Solid-insulitaj RMU: Kiu estas pli bona por via elektroenmetrosistemaĵo?

1 Ringa reto elektra provizado kaj ringaj distribu-centroj

Kun la progreso de urbanigo, la demando post pli alta fidobleco en la distribado de elektra energio daŭre kreskas, kaj ĉiam pli da uzantoj bezonas du aŭ pli da fontoj de elektra provizo. La tradicia metodo de "radia elektra provizado" konfrontas defiojn kiel malfacileco de kabelfikso, komplika detektado de defektoj, kaj malflexibileco en retegan modernigon kaj vastigon. Kontraste, "ringa reto elektra provizado" ebligas duon aŭ plurajn fontojn de elektra provizo por gravaj ŝarĝoj, simpligas distrib-liniojn, faciligas kabelfikson, malpligrandigas la nombron de elŝaltiloj, malpligrandigas la erarratecon, kaj facilaĝas lokadon de defektoj.

1.1 Ringa reto elektra provizado

Ringa reto elektra provizado rilatas al konfiguro, kie du aŭ pli da eliroj de malsamaj substacioj aŭ malsamaj busbaroj de la sama substacio estas interligitaj formi fermitan cirklon por distribado de elektra energio. Ĝia ĉefa avantaĝo estas, ke ĉiu distrib- branĉo povas ricevi elektran energion de ambaŭ flankoj de la ringo. Se unu flanko malsukcesas, elektra energio ankoraŭ povas esti provizita de la alia flanko. Kvankam operacias en unu-cirkla modo, ĉiu branĉo efektive atingas nivelo de fidobleco de du-fonta provizo, signife plibonigante la sisteman fidoblecon. En Ĉinio, urbaj ringaj retoj sekvas la "N−1-sekurecan kriterion", t.e. se iu ajn el N ŝarĝoj malsukcesas, la restantaj N−1 ŝarĝoj ankoraŭ povas esti sekure provizitaj sen interrompo aŭ ŝarĝ-malpligrandigo.

1.2 Konfiguroj de ringa reto konekto

(1) Bazringa konekto: Unu fonto de elektra provizo kun kaboloj formantaj ringon, assekurante daŭrigan provizon de elektra energio al aliaj ŝarĝoj se unu segmento de kabolo malsukcesas (vidu Fig. 1).

(2) Konekto de malsamaj busbaroj: Du fontoj de elektra provizo, kutime operaciataj en malferma cirklo, oferante altan fidoblecon kaj fleksiblecon (vidu Fig. 2).

(3) Unu-ringa konfiguro: Fontoj de elektra provizo derivaĵoj de malsamaj substacioj aŭ busbaroj; manteno sur iu ajn segmento de kabolo ne interrompas provizon de elektra energio al iu ajn ŝarĝo (vidu Fig. 3).

(4) Du-ringa konfiguro: Ĉiu ŝarĝo estas provizita de du sendependaj ringaj retoj, oferante tre altan fidoblecon (vidu Fig. 4).

(5) Duobla provizo du "T"-konekto: Du kabol-linioj konektitaj al malsamaj busbar-segmentoj, permesante al ĉiu ŝarĝo ricevi elektran energion de ambaŭ linioj. Ĉi tiu konfiguro assekuras preskaŭ daŭigan provizon de elektra energio por du-fontaj uzantoj kaj estas speciale taŭga por gravaj aplikoj (vidu Fig. 5).

1.3 Ringaj distribu-centroj kaj iliaj karakterizaĵoj

Ringa distribu-centro (RDC) estas elŝaltilo uzata en ringaj retoj, kutime inkluzivas ŝarĝ-breakilojn, cirkvit-breakilojn, fus-switch kombinaĵojn, bus-kopilojn, mezurilojn, voltagtransformilojn, aŭ iu ajn kombinaĵo de ili. RDC-joj estas kompakta, spaco-sparanta, kostefika, facile instalata, kaj rapide enmetebla, kontentigante la demandon por "miniaturigo de aparatoj". Ili estas larĝe uzataj en loĝantaj komunumo, publikaj konstruaĵoj, malgrandaj kaj meza grandeco entreprenaj substacioj, dua-nivela elŝalt-centroj, pod-substacioj, kaj kaboldistrib-boxoj.

1.4 Tiparoj de ringaj distribu-centroj

• Aer-insulitaj RDC-joj: Uzadas aeron kiel insulan medion; ĉi tiuj unuoj estas grandaj, bezonas pli da spaco, kaj estas sensiblaj al la medio.

• SF₆ RDC-joj: Utiligas sulfur-hexafluoridon (SF₆) gason kiel ambaŭ insulan kaj ark-quenchan medion. La ĉefa switch estas sigelita en metalan kapsilon plenan je SF₆, dum la operacia mekanismo troviĝas eksteren. La sigelita dizajno minimumigas la medio-effekton kaj permesas signife pli malgrandan piedspuron kompare al aer-insulitaj unuoj. SF₆ RDC-joj estas nuntempe la plej larĝe uzata tipo.

• Solid-insulitaj RDC-joj: Uzadas solidan insulan materion (ekz. epoksidrezino) por enkapsuli kaj fari formon el la switch-oj kaj ĉiuj vivaj partoj. Ĉi tiu dizajno reduktas faz-al-fazan kaj faz-al-teran insulan distancojn, rezultigante kompakta dimensiojn komparigeble al SF₆ RDC-joj. Aldone, ili eliminas SF₆ emision kaj povas atingi manĝaŭtan funkciadon.

2 Limigoj de SF₆ ringaj distribu-centroj

SF₆ estas grava kontribuonto al la verda efiko. Malgraŭ siaj ekskluzivaj elektraj ecoj - kiel alta dielektra forto, efektiva ark-quenchado, bona termika stabileco, kaj forta elektronegativeco - kaj sia insensibileco al humideco, poluo, kaj alta alto, farante ĝin ideala por kompakta elektra aparataro, SF₆ estas rekognita kiel potenta verda efika gaso. Proksimume 80% de la tutmonda produkcio de SF₆ estas uzata en la elektra industrio. Tanto la Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) kiel la Usono Environmental Protection Agency (EPA) klasifikas SF₆ kiel unu el la plej damaĝaj verda efika gasoj. La EU F-Gas Regulation (2006) prohibas la uzo de SF₆ en la plej multaj aplikoj, escepte kie ne ekzistas realistaj alternativoj por elektra elŝalt-aparataro.

Plue, SF₆ RDC-joj envolvas altan kompleksecon de uzo kaj signifan investadon, bezonante diversajn auxiliarajn aparatojn:

• SF₆ leku-detectada sistemoj por monitorado de gas-leko, koncentro, oksigen-nivelo, kaj humiditeca enhavo.

• SF₆ recupera equipamento: Dum arko-interruptado, produktiĝas by-productoj kiel SF₄; do, je fina vivo, ne nur devas esti recupertataj restanta SF₆, sed ankaŭ toksiĉaj by-productoj devas esti special-traktitaj.

• SF₆ puriga sistemoj por netigi kaj reuzi la gason.

• Ventila sistemoj en substacioj.

Kiam uzi SF₆ RDC-jojn, la jenaj mezuroj devas esti observitaj:

• Minimumigu SF₆-lekon. Kvankam SF₆ RDC-joj uzas superpresura sigelita kapsilo, gas-leko estas inevitinda. Reduktita gas-premo malpligrandigas la fidoblecon de elŝaltado, direktendangerigante la sekurecon de personalo kaj mallongigante la vivperiodon de aparatoj.

• Personalo devas efektivi forsan ventilon kaj porti specialajn protektajn vestaĵojn antaŭ eniri substaciojn kun SF₆ aparataro.

• Operacioj estas kompleksaj, bezonante perfektan kaj ripetan instruadon por la rilata personalo.

3 Trajtoj kaj Aplikoj de Solid-insulitaj Ringaj Distribu-Centroj

La potencialaj medio-hazardoj asociitaj kun SF₆ ringaj distribu-centroj (RDC-joj) limigis ilian pluan evoluon, farante la serĉon de alternativoj al SF₆ centra esplor-rilato en la mondo. Solid-insulitaj RDC-joj estis unue disvolvitaj kaj enkondukis fare de la Eaton Corporation de la Usono fine de la 1990-aj. Ĉi tiuj unuoj ne produkatas danĝerajn gasojn dum operacio, havas neniun medio-efikon, ofertas pli altan fidoblecon, kaj atingas vere manĝaŭtan funkciadon.

Solid-insulita RDC integras vakuum-interrompilojn, diskonectilojn, terkonduktilojn, ĉefajn konduktorojn, branĉbusbarojn, aŭ kombinaĵojn de ili, enkapsulitajn en epoksidrezino aŭ alia solid-insula materialo. Ĉi tiuj komponantoj estas sigelitaj en plene insulitaj kaj plene sigelitaj funkcio-moduloj, kiuj povas esti rekompletigitaj aŭ etenditaj. Konduktaj aŭ semikonduktaj blindaj stratoj estas aplikitaj al la eksteraj surfacoj de moduloj akcesiblaj al personalo, assekurante fidan terkonduktadon.

3.1 Trajtoj de Solid-insulitaj Ringaj Distribu-Centroj

(1) Medio-amika Dizajno. Ĉi tiuj unuoj ne uzas SF₆ kiel insulan aŭ ark-quenchan medion. Anstataŭe, ili uzas vakuum-interrompilojn por interrompi kaj medio-benignajn, resiklan materialon por primara insulado. Per minimumigado de la nombro de komponantoj, ili assekuras malaltan energian konsumon kaj malpligrandigas la erarratecon dum operacio.

(2) Vere Manĝaŭta. Solid-insulitaj RDC-joj eliminigas la bezonon por SF₆ prestatan kapsilo. Interna insulado kaj ark-interruptado dependas de vakuum-teknologio, dum ekstera insulado uzas solidajn materialojn kiel insulaj kapsiloj. Per potting-teknologio, la vakuum-interrompilo, ĉefa konduktora vojo, kaj insul-supportoj estas integritaj en unu unuon sigelitan en metalan kapsilon, farante la funkciadon immune al eksteraj medio-faktoroj. La plene insulita kaj sigelita strukturo eliminigas la bezonon por SF₆-leko-detectado, gas-replenishado, kaj waste-disposal, permesante vere manĝaŭtan funkciadon.

(3) Alta Kostefikeco. Kvankam la komenca investado por solid-insulitaj RDC-joj estas iomete pli alta ol tiu de SF₆ RDC-joj, la totala ciklo-kosto estas signife pli malalta, kiel montrite en Tablo 1. Uzantoj estas pli konsiderantaj integralajn faktorojn kiel sekurec-riskoj, energi-kvalito, kost-kontrolo, kaj sustenebleco - ne nur la komenca aĉetprezo - sed ankaŭ la totala posed-kosto. La akumulitaj kostoj de manteno, gas-replenishado, leko-managado, kaj fina-vivo recupertado por SF₆ RDC-joj povas proksimiĝi al ilia komenca aĉetprezo, dum solid-insulitaj RDC-joj ne bezonas aldonaĵajn kostojn post instalaĵo. Do, de longtempa perspektivo, solid-insulitaj RDC-joj oferas superajn ekonomiajn beneficojn.

(4) Kompakta Strukturo. Disegnitaj por esti tiom kompakta kiel eble dum assekurado de sekureco kaj facila operacio, ĉi tiuj unuoj havas pli malgrandan piedspuron kaj volumenon ol eĉ SF₆ RDC-joj, helpante uzantojn savadi spacon kaj atingi direkta ekonomia benefico.

(5) Interna Ark-Fault Resisto, Plibonigita Sekureco kaj Fidobleco. Laŭ raportoj de Exnis, signifaj perdoj pro interna arko en primara kaj dua-nivela elŝalt-aparataro okazas almenaŭ foje jare. Plej multaj solid-insulitaj RDC-joj inkluzivas ark-resistan disegnon, kiu minimumigas la impakton de interna arko, assekurante pli sekuran kaj fidindan funkciadon.

(6) Vida Isolada Spaco. Ekipitaj kun observ-adjuvoj, ĉi tiuj unuoj permesas rekta vizualan inspekton de la tri-posicia diskonectilo-kontaktoj, assekurante vidajn disigajn punktojn kaj plibonigante la sekurecon de operantoj.

(7) Inteligentaj Kapabloj. Solid-insulitaj RDC-joj estas pli facile adaptataj al distrib-automatigo. Per instalaĵo de distrib-terminal-unuoj (DTU-joj) kaj komunikilaj aparatoj, funkcioj kiel status-monitordo, foran kontrolon ("kvatro-fora" funkcioj), komunikado, self-diagnostiko, kaj event-logado povas esti facile realigitaj.

3.2 Aktuala Aplik-statuso

Aktuale, la larĝa adopcio de solid-insulitaj RDC-joj estas limigita pro ilia relativaj alta kostoj kaj kompleksaj fabrik-procedoj. Ilia produkcio bezonas pli altan teknikan precizecon ol SF₆-insulitaj RDC-joj. Mankajo de fabrik-teknikoj povas konduki al pli grandaj insul-riskoj, pli alta erarrateco, kaj pli grandaj hazardoj kompare al SF₆ RDC-joj, necesigante striktan kontrolon super la kvalito de brutmaterialoj kaj proced-standardoj. Aldone, la konduk-konfiguroj de solid-insulitaj RDC-joj estas malpli fleksiblaj, speciale por funkcio-unuoj kiel potencial-transformilo (PT) kabinetoj kaj mezur-kabinetoj, oferante limigitajn opciojn kaj limigante ilian aplikon kaj evoluon.

Per daŭra optimigo de produkcio-procedoj kaj pligrandiĝo de normigo, la kvalito de solid-insulitaj RDC-joj iĝas pli stabila, kaj la prezoj graduale malpligrandiĝas. Kelkaj landoj ofertas 5%-10% incitadojn por produktoj, kiuj ne uzas SF₆, por redukti emision. Ĉi tio encourage uzantojn konsideri la totalan ciklo-koston anstataŭ nur la komenca aĉetprezo. Tirante profiton el internacia praktiko, solid-insulitaj RDC-joj povas esti prioritataj en medio-sensiblaj aŭ novaj projektoj - kiel loĝantaj komunumo, publikaj konstruaĵoj, kaj municipa infrastrukturo - dum graduale forigante SF₆ RDC-jojn.

Agingaj aŭ fin-de-vivo SF₆ RDC-joj povas esti sisteme anstataŭigitaj laŭ la specifita servoperiodo de la produtsistemo. Subvencioj por uzantoj adoptantaj ekologiajn solid-insulitajn RDC-jojn povas plu subteni la konsideradon de ciklo-kosto, promovi la produkta-adopcion, kaj progresigi ekologiajn teknologiojn. Kun kreskanta medio-konscieco, solid-insulitaj RDC-joj, kiel unu el la alternativoj al SF₆ RDC-joj, gradualmente anstataŭigos parton de ekzistantaj SF₆ unuoj kaj gajnos larĝan aplikon, demonstrante fortan merkatpotencialon.

4 Konkludo

Solid-insulitaj RDC-joj estas teknologie komparigeblaj al SF₆ RDC-joj kaj posesas unikajn avantaĝojn kiel nul danĝeraj emision, vere manĝaŭta funkciado, kaj pli malalta totala ciklo-kosto, farante ilin pli atraktaj al uzantoj. La State Grid Corporation of China's "First Catalog of Key New Technologies for Priority Promotion" (2011) statis, ke, konsiderante tendencojn al pli alta teknika fidobleco kaj pli severaj medio-kravoj, solid-insulitaj RDC-joj estas pretaj plene anstataŭigi SF₆ RDC-jojn.

Plue, la "Technical Specification for 12 kV Solid-Insulated Ring Main Units" eldonita de la State Grid Corporation en 2012 afirmis, ke solid-insulitaj RDC-joj estas teknologie kapablaj kontentigi kompleksajn operaciajn kravojn kaj reprezentas novan direkton en la evoluo de RDC-joj, meritante aktivan promocion. Ĉi tio markas formalan rekono de solid-insulitaj RDC-joj de la industrio kaj teknika komunumo. Kiel viabla alternativo al SF₆ RDC-joj, solid-insulitaj RDC-joj gradualmente anstataŭigos parton de ekzistantaj SF₆ unuoj, atingos larĝan aplikon, kaj demonstruos excelan prosperton por futura evoluo.