SF₆ kontra Solid-Insulated RMUs: Zer da zure Energiaren Banaketa Sistemarako Hobena?

1 Sarrera erdiko elektrizitate-hornitzailea eta sarrera erdiko unitateak

Hirigintzan aurreratzearekin, elektrizitate banaketaren fiabletasun handiagoari buruzko eskaria jarraitzen du, eta erabiltzaile gehienek bi edo gehiago hornitzaile behar dituzte. "Sarrera erradiala" metodo tradizionalak kableen instalazio zailtasunekin, akatsen detektzio konplexuarekin eta sarearen eguneratze eta hedapenaren inflexibilitatearekin aukeratzen du. Berriz, "sarrera erdiko elektrizitate-hornitzaileak" erdigai garrantzitsuak bi edo gehiagoko iturriekin hornitzen ditu, banaketa lerroak sinplifikatzen ditu, kableen jokatzea erraztu egiten du, kontaktu elektrikoen zenbatekoa murrizten du, akatsen tasa jaitsi eta akatsen kokapena erraztu egiten da.

1.1 Sarrera erdiko elektrizitate-hornitzailea

Sarrera erdiko elektrizitate-hornitzailea hainbat substazioko edo substazio baten barneko hainbat barraskilbideko bi edo gehiago irteera lerroen artean lotura itxi bat osatzen dutenean dago. Bere oinarriko abantaila da banaketa adarr bakoitzak erdiegunetik hartu dezakeela. Bat aldatzen bada, beste batetik oraindik elektrizitate eman daiteke. Errore bakarreko moduan funtzionatzen den arren, adar bakoitzak dual-energia iturriaren fiabletasun maila lortzen du, sistema osoaren fiabletasuna handituz. Txinako hiri nagusiartean, sarrera erdiko sistemak "N-1 segurtasun kriterioa" jarraitzen dute, N kargu bat aldatzen bada, geratzen diren N-1 karguak oraindik ondo elektrizitate emango dutela esan nahi duena.

1.2 Sarrera erdiko konfigurazioak

(1) Oinarriko erdieguneko lotura: Iturri bakarra, kableek erdiegun bat osatzen dutelarik, kableen atal bat aldatzen bada (Ikusi Fig. 1), beste karguei elektrizitate eman jarraituko diote.

(2) Barraskilbide desberdinetatik datorren erdieguneko lotura: Bi iturri, arrakasta errotatuan irekita garatzen dira, fiabletasun altua eta funtzionamendu oso elkarrekin (Ikusi Fig. 2).

(3) Erdiegun konfigurazio bakarra: Iturriak substazio desberdinetatik edo barraskilbide desberdinetatik datorrelarik, kableen atal bat mantentzen badugu, ez da kargu bat ere aldatuko (Ikusi Fig. 3).

(4) Erdiegun konfigurazio bikoitzak: Kargu bakoitzak bi independente erdiegunetik elektrizitate jaso du, fiabletasun altua ematen du (Ikusi Fig. 4).

(5) Doble "T" erdieguneko lotura: Bi kable lerroa barraskilbide desberdinetara konektatuta, kargu bakoitzak bi lerroetatik elektrizitate jaso dezake. Konfigurazio honek dual-energia erabiltzaileen kontinu elektrizitate-emankizuna lortzen du, aplikazio garrantzitsuenetarako oso egokia da (Ikusi Fig. 5).

1.3 Sarrera erdiko unitateak eta euren ezaugarriak

Erdieguneko unitatea (RMU) sarrera erdiko elektrizitate-sistemetan erabiliko den kontaktu elektriko bat da, adierazleak, kontaktu-txikiak, fusio-kontaktu kombinazioak, barraskilbide konbinatuak, neurgailuak, tentsio-transformadorak edo horietako bat edo gehiago barne izan daitezke. RMUak txikiak, espazioa aurrestea, kostu-ehunak, instalatzeko erraza eta abiarazteko azkarra dira, "tikismen materiala" eskaintzen dutelarik. Eskolako komunitateetan, eraikin publikoetan, enpresa txiki eta ertako substazioetan, bigarren aldizko aldaketako estazioetan, platerako substazioetan eta kable-banaketako kutxetan erabili ohi dira.

1.4 Sarrera erdiko unitate motak

• Air-Insulated RMUak: Airea erabiltzen dute isolatzaile bezala; unitate hauetako tamaina handia da, espazio gehiago behar duten eta ingurumen kondizioei asperagarriak dira.

• SF₆ RMUak: Sulfuro hexafluorido (SF₆) gasa erabiltzen dute isolatzaile eta arkua itzaltzeko mediana. Kontaktu nagusia SF₆ beteta dagoen metaliko kaxan itxia dago, operazio mekanismoa kanpo dago. Itziar diseinuak ingurumen eraginak gutxitzen ditu eta aire-isolatutako unitateei dagokion espazioa askoz txikiagoa da. SF₆ RMUak oraindik gehien erabiltzen diren mota dira.

• Solid-Insulated RMUak: Epoxy resin edo beste isolatzaile solido bat erabiltzen dute kontaktuak eta zati guzti aktiboak moldatzeko. Diseinu honek fase arteko eta fase-lurreko isolatzaile distantzia murriztu, SF₆ RMUak bezalako tamaina txikiak lortzen ditu. Gainera, SF₆ emisioak kendu eta mantentze-libreko funtzionamendua lortzen da.

2 SF₆ sarrera erdiko unitateen muga

SF₆ greenhouse efektu nagusi bat da. Elektrikoaren ezaugarri onenak - dielektrikoa altua, arkua ondo itzaltzen du, termika oso stabil da eta elektronegativitate handia du - eta humedadei, polutsiori eta altu mailari indiferentea denez, elektrikoa makina txikientzat oso egokia da. SF₆ greenhouse gas potentziala da. Munduko SF₆ produzioaren 80% elektrizitate industrikoan erabiltzen da. IPCC eta EPA Amerikarrak SF₆-a greenhouse gas gehien danbotzeko klasekatzen dute. EU F-Gas Regulation (2006) SF₆-ren erabilerak elektrizitate kontaktu elektrikoetan ez dago alternatiborik existitzen aplikazioetan besterik gabe debekatzen du.

Gainera, SF₆ RMUak erabilera konplexua eta investimendu handia dute, laguntza tresna anitz behar dituzte:

• SF₆ lekuak detektatzeko sisteman gas-lekuak, kontzentrazioa, oxigeno maila eta ur maila kontrolatzen ditu.

• SF₆ berreskuratzeko tresnak: Arkua itzaldu bitartean SF₄ sortzen da; beraz, amaieran, SF₆ residuoak berreskuratu beharrez, toxiko produktu sekundarioak tratatu behar dira.

• SF₆ purifikatzeko sisteman gasa garbitu eta berriz erabili ahal izateko.

• Substazioetan ventilazio-sistema.

SF₆ RMUak erabiltzerakoan, honako neurri hauek bete behar dira:

• Minimize SF₆ leakage. Although SF₆ RMUs use overpressure-sealed enclosures, gas leakage is inevitable. Reduced gas pressure lowers switching reliability, directly endangering personnel safety and shortening equipment life.

• Personnel must perform forced ventilation and wear specialized protective gear before entering substations with SF₆ equipment.

• Operations are complex, requiring thorough and repeated training for relevant personnel.

3 Solid-Insulated Ring Main Units-en ezaugarriak eta aplikazioak

SF₆ ring main units (RMU)ren ingurumen arazo posibleak haien garapena murriztu dute, SF₆-ren ordezkoak bilatzea munduko ikerketaren helburu garrantzitsuenetako bat da. Solid-insulated RMUak lehen aldiz Eaton Corporation Amerikarrak 1990ko hamarkada amaieran garatu zituen. Unitate hauek lan egitean ez dute gas erronka sortzen, ingurumenari ez dute eragina, fiabletasu handiagoa ematen dute eta mantentze-libreko funtzionamendua lortzen dute.

Solid-insulated RMU bat vakuumeko interrupzio-elementuak, kontaktu-deskonexioak, lurreko kontaktuak, kontsumidor nagusiak, adar barraskilbideak edo horien konbinazioak barne ditu, epoxy resin edo beste isolatzaile solido batzuekin moldatuta. Elementu hauek funtzionalki moduluetan itxi eta isolatuta daude, berriz eta hedatzeko aukera duten. Modulu horien gainazal bereiziak konduktiboki edo semikonduktiboki babestuta daude, lurreko puntu fidagarriak lortzeko.

3.1 Solid-Insulated Ring Main Units-en ezaugarriak

(1) Ingurumenarekin batera. Unitate hauek SF₆ erabili ez dute isolatzaile bezala edo arkua itzaltzeko mediana. Horren ordez, vakuumeko interrupzio-elementuak erabiltzen dituzte eta isolatzaile primarioa bihurtu daitezkeen materialek. Osagaiei murriztea, energia-konsumo txikiagoa eta lan egitean akatsen tasa txikiagoa lortzen dute.

(2) Mantentze-libreko benetan. Solid-Insulated RMUak SF₆ presio-kaxa beharrik ez dute. Barneko isolatzailea eta arkua itzaltzeko teknologia vakuumeko dute, eta kanporako isolatzailea solidoko materialak, isolatzaile-kaxak erabiltzen ditu. Potting teknologiaren bidez, vakuumeko interrupzio-elementuak, kontsumidor nagusia eta isolatzaile sustentzuak elementu bakar batean integrazioa egin dute, eta metaliko kaxan itxia daude, funtzionamendua eksteroko ingurumen faktoreetatik independentzia ematen diote. Itxi eta isolatuta dagoen egitura hau SF₆ leku-detektorea, gas beteta, eta jatorrizko produktuak prozesatzeko beharrezkoa ez da, mantentze-libreko funtzionamendua lortzeko.

(3) Kostu-ehunak altuak. Ez dakit Solid-Insulated RMUak hasierako investimendua SF₆ RMUak baino oso handiagoa da, baina bero-egoerako kostu osoa askoz txikiagoa da, Taula 1. erakusten duen bezala. Erabiltzaileak segurtasun arriskuak, energia-kalitatea, kostu-kontrola eta zehaztasuna barne hartzen dituzte - ez soilik erosketa hasteko prezioa - baina egoera osoaren kostu osoa. SF₆ RMUen mantentzea, gas beteta, lekuak kudeatzeko eta amaieran jatorrizko produktuak prozesatzeko kostuak aproksimadoki hasierako erosketa kostuaren berdina izan daitezke, baina Solid-Insulated RMUak instalatu ostean ez dute kostu gehigarri behar. Beraz, bero-egoeran ikusten da Solid-Insulated RMUak oso ondo funtzionatzen direla.

(4) Egitura txiki. Segurtasuna eta funtzionamendua errazgarri lortzeko diseinuatua da, eta SF₆ RMUetan bezain handiagoa da, espazioa aurrestea eta erabiltzailearentzat zuzendaritza ekonomikoa emanda.

(5) Barneko arkua saihesteko, segurtasuna eta fiabletasuna handitu. Exnisaren arabera, arkua barneko primario eta sekundario kontaktu elektrikoetan urtero gutxienez egun bat ematen du. Solid-Insulated RMU askok arkua saihesteko diseinua daukate, arkua barneko eragina murriztuz, funtzionamendu seguruagoa eta fiableagoa lortuz.

(6) Ikusgaiak diren ezarpen puntuak. Begirada-leihotegiak dituztenean, unitate hauen kontaktoen hiru posizio deskonexioa begiratu ahal izango da, ezarpen puntu ikusgarriak eta operadorearen segurtasuna hobetzeko.

3.2 Uneko aplikazio egoera

Une honetan, solid-insulated RMUen erabilera orokorra kostu altuak eta ekoizpen-prozesu konplexuak dela. Hauek SF₆-insulated RMUen baino teknikoki zehatzagoa behar dut. Ekoizpen-teknikak txarrak insulazio arrisku handiagoak, akatsen probabilitate handiagoak eta arrisku handiagoak eragin dezakete SF₆ RMUetan, materialen jatorrizko kalitatea eta prozesu estandarrak kontrolatzea beharrezkoa da. Gainera, solid-insulated RMUen kable-konfigurazioak flexibilitate gutxiagoa du, batez ere potentsia transformator (PT) kaxa eta neurgailu-kaxa funtzional unitateetan, aukera gutxiago eta aplikazio eta garapen murriztuta.

Prozesu ekoizpenak optimizatzen joan eta estandarrak gehitzen joan, solid-insulated RMUen kalitatea estabilizatzen joan, eta prezioak graduak murrizten joan. Herrialde batzuek SF₆ erabili gabeko produktuengatik emiten dituzte 5% -10% kolpea, emisionak murrizteko. Honek erabiltzaileak bero-egoerako kostu osoa kontsideratzeko bultzatzen ditu, ez soilik erosketa hasteko prezioa. Praktikan internazionalen arabera, solid-insulated RMUak lehentasun berriak edo ingurumen sensitiboetan, batez ere erresidencia komunitateetan, eraikin publikoetan eta udalerriko infraestruturetan, SF₆ RMUak ordenatuz.

Zaharretako edo amaieran SF₆ RMUak fabrikatzaileak zehazten dituzten zerbitzu-egoeran ordezkatu behar dira. Erabiltzaileei egogailu solid-insulated RMUak erabiltzeko kolpeak ematea bero-egoerako kostu osoa kontsideratzeko lagungarria izan daiteke, produktuak erabiltzea sustatu eta teknologia ingurumenarekin batera aurreratu. Ingurumenaren kontzientzia handitzen joan, solid-insulated RMUak, SF₆ RMUen ordezko bat bezala, SF₆ unitateen zati bat ordeztuko dute eta erabilera orokorreko aplikazio osoa lortuko dute, merkatu potentzial handia erakusten dute.

4 Iraultza

Solid-Insulated RMUak teknologikoki SF₆ RMUak berdintsuak dira eta zero gas erronka, mantentze-libreko benetan eta bero-egoerako kostu txikiagoak dituzte, erabiltzaileei ahalbidetu. State Grid Corporation of China-ren "First Catalog of Key New Technologies for Priority Promotion" (2011) dokumentuan, teknikoki fiabletasu handiagoa eta ingurumen eskero handiagoa kontsideratuz, solid-insulated RMUak SF₆ RMUak ordeztzeko prest daude.

Gainera, 2012an State Grid Corporation-ek argitaratutako "Technical Specification for 12 kV Solid-Insulated Ring Main Units" dokumentuak solid-insulated RMUak teknikoki konplexuak funtzionatzeko ahalmena dituztela eta RMU garapenaren norabide berria dela, sustatu behar dela baieztatzen du. Honek solid-insulated RMUen industrian eta teknikoki ofizialki onartzen ditu. SF₆ RMUen ordezko egoki bat bezala, solid-insulated RMUak SF₆ unitateen zati bat ordeztuko dute, erabilera orokorreko aplikazio osoa lortuko dute eta garapenaren etorkizuna ona izango da.