SF₆ vs. Solid-Insulated RMUs: Je Nani Zuri Kwa Mfumo wa Usambazaji Wa Umeme Wako?

1 Mtandao wa Nguvu na Vifaa vya Kupunguza Mtandao

Kutokana na maendeleo ya miji, maombi ya uwakilishaji wa nguvu zinazokuwa na uhakika zinajaribu kusonga mbele, na wateja wengi zaidi wanahitaji chanzo cha nguvu mbili au zaidi. Njia ya "uwakilishaji wa njia moja" ya zamani ina changamoto kama vile vigumu vya uwekezaji wa kabila, kupata hitimisho la matatizo ni ngumu, na kutumia mtandao haujaweziki. Ingawa, "mtandao wa ring network power supply" unaweza kukupa chanzo cha nguvu mbili au zaidi kwa maeneo muhimu, kufanya mistari ya uwakilishaji yakiweze kuhusu, kusaidia katika kuweka kabila, kupunguza idadi ya vifaa vya kupunguza, kupunguza kiwango cha matatizo, na kupaza kwa urahisi.

1.1 Uwakilishaji wa Mtandao wa Ring Network

Uwakilishaji wa mtandao wa ring network unatafsiriwa kama mfumo ambao kwenye mstari wa kubainisha kutoka kwa substation tofauti au busbar tofauti za substation moja kunajumuisha ili kuunda mtandao wa ring wa uwakilishaji. Faida kuu yake ni kwamba sekta yoyote ya uwakilishaji inaweza kupewa nguvu kutoka upande wowote wa ring. Ikiwa upande mmoja anapoteza, nguvu zinaweza zisomekeshwe kutoka upande mwingine. Hata ingawa inafanya kazi kwa njia moja, sekta yoyote imepata kiwango cha uhakika cha chanzo cha nguvu mbili, ukizidi kuboresha uhakika wa mfumo. Katika China, mtandao wa ring network wa miji unatumia kanuni ya "N-1 security," isipokuwa nyuma yoyote ya N yanapotolewa, N-1 nyingi zinaweza kupewa nguvu bila kuchukua muda au kupunguza.

1.2 Mfano wa Uhusiano wa Mtandao wa Ring

(1) Uhusiano wa Ring wa Msingi: Chanzo cha nguvu moja na kabila zinazofanya ring, kuhakikisha kuwa nyuma zingine zinaweza kupewa nguvu ikiwa sehemu moja ya kabila italalamika (angalia Fig. 1).

(2) Uhusiano wa Ring kutoka Busbar tofauti: Chanzo cha nguvu mbili, mara nyingi yanafanyika kwa njia ya ring, inatoa uhakika na upatikanaji wa kasi (angalia Fig. 2).

(3) Mtandao wa Ring Moja: Chanzo cha nguvu kilichotokana na substations tofauti au busbars; usambazaji wa kabila yoyote haunaanguisha nguvu za nyuma yoyote (angalia Fig. 3).

(4) Mtandao wa Ring Mbili: Nyuma yoyote inapopewa nguvu kutoka mtandao wa ring wa faragha, inatoa uhakika sana (angalia Fig. 4).

(5) Uhusiano wa Double "T" wa Chanzo Cha Nguvu Mbili: Kabila miwili zinazohusiana na busbar tofauti, kuhakikisha kuwa nyuma yoyote inaweza kupewa nguvu kutoka kwa kabila zote. Mfumo huu unaweza kupewa nguvu karibu zaidi kwa wateja wa chanzo cha nguvu mbili na unaonekana vizuri kwa matumizi muhimu (angalia Fig. 5).

1.3 Vifaa vya Kupunguza Mtandao na Sifa zao

Vifaa vya kupunguza mtandao (RMU) ni vifaa vinavyotumiwa katika mtandao wa ring network, mara nyingi vinajumuisha switches za kupunguza ongezeko, circuit breakers, fuse-switch combinations, bus couplers, vifaa vya kupimisha, voltage transformers, au combination yoyote. RMUs ni madogo, huwezi kutumia eneo sana, zinaweza zitumike kwa urahisi, na zinaweza zianzishwe kwa haraka, kutimiza maombi ya "miniaturization of equipment." Zinatumika sana katika jamii za wanyama, majengo ya umma, substations za mid-sized enterprises, secondary switching stations, pad-mounted substations, na boxes za distribution ya kabila.

1.4 Aina za Vifaa vya Kupunguza Mtandao

• RMUs za Insulated Air: Hutumia air kama insulating medium; vifaa hivi viwanda, vinahitaji eneo sana, na ni vya kutosha kwa mazingira.

• RMUs za SF₆: Hutumia sulfur hexafluoride (SF₆) gas kama insulating and arc-quenching medium. Switch asili unajifunika kwenye metal enclosure full ya SF₆, na mekanizmo wa kudhibiti unapatikana nje. Mfumo huu unapunguza athari ya mazingira na unaweza kuwa mdogo zaidi kuliko vifaa vya insulated air. RMUs za SF₆ zinazozingatiwa sasa ni zinazotumika zaidi.

• RMUs za Solid-Insulated: Hutumia solid insulation materials (e.g., epoxy resin) kujifunika na kujenga switches na live parts zote. Mfumo huu unapunguza urefu wa phase-to-phase na phase-to-ground insulation, unaweza kuwa mdogo zaidi kama RMUs za SF₆. Pia, hawana tofauti za SF₆ na wanaweza kufanya kazi bila huduma.

2 Matatizo ya RMUs za SF₆

SF₆ ni muundo mzuri wa greenhouse effect. Ingawa na sifa nzuri za electrical properties - kama dielectric strength ya juu, arc quenching effective, thermal stability nzuri, na electronegativity imara - na haitathiri humidity, pollution, na mataa ya juu, SF₆ unatuonyesha kama gas ya greenhouse. Karibu 80% ya uchumi wa SF₆ duniani unatumika katika industry ya nguvu. IPCC na EPA zinatuonyesha SF₆ kama miongozo ya greenhouse gases. EU F-Gas Regulation (2006) inaleta kutoa SF₆ katika usemi zote, isipokuwa pale ambapo hakuna alternative viable kwa switchgear.

Pia, RMUs za SF₆ yanaweza kutumia utaratibu wa kutumia high usage complexity na investment kubwa, yanahitaji vifaa vya auxiliary:

• Mfumo wa kufuatilia leakage ya SF₆ kwa kutathmini leakage, concentration, oxygen levels, na moisture content.

• Vifaa vya kupunguza SF₆: Wakati wa arc interruption, by-products kama SF₄ yanatengenezwa; hivyo, mwishoni, si tu residual SF₆ linapaswa lipunguze, lakini by-products yenye ubovu pia yanapaswa yatengenezwe vizuri.

• Mfumo wa kupurify SF₆ ili kusafisha na kutumia tena.

• Mfumo wa ventilation katika substations.

Wakati wa kutumia RMUs za SF₆, masuala mengi yanapaswa yakabiliana:

• Kupunguza leakage ya SF₆. Ingawa RMUs za SF₆ hutumia overpressure-sealed enclosures, leakage ya gas ni inevitable. Pressure ya chini inapunguza reliability ya switching, kusababisha hatari kwa watu na kupunguza uzito wa vifaa.

• Watoto wanapaswa kufanya forced ventilation na kuwa na specialized protective gear kabla ya kuingia katika substations na vifaa vya SF₆.

• Operations ni magumu, yanahitaji mafunzo kamili na mara nyingi kwa watu relevant.

3 Sifa na Matumizi ya RMUs za Solid-Insulated

Matatizo ya mazingira ya RMUs za SF₆ zimekataa maendeleo zao, kuleta utafiti wa alternatives za SF₆ kuwa focus kuu duniani. RMUs za solid-insulated zilitengenezwa na Eaton Corporation ya Marekani mwishoni mwa 1990s. Vifaa hivi hawana sababu ya mazingira, ni reliable zaidi, na wanaweza kufanya kazi bila huduma.

RMU solid-insulated hutumia vacuum interrupters, disconnect switches, grounding switches, main conductors, branch busbars, au combinations yoyote, jifunika ndani ya epoxy resin au solid insulation materials. Components hizi zinajifunika kwenye functional modules zenye insulation zote na sealed, zinaweza kurudi kwa pamoja au kuzongezeka. Conductive au semiconductive shielding layers zinaweza kutumika kwenye outer surfaces za modules accessible kwa watu, kuhakikisha kuwa grounding ni reliable.

3.1 Sifa za RMUs za Solid-Insulated

(1) Mfano wa mazingira. Vifaa hivi hawatumii SF₆ kama insulating or arc-quenching medium. Wanatumia vacuum interrupters kwa switching na environmentally benign, recyclable materials kwa primary insulation. Kupunguza components zinaweza kupunguza energy consumption na failure rates.

(2) Huduma ya kweli. RMUs za solid-insulated hawatumii SF₆ pressure vessels. Internal insulation na arc interruption yanatumia teknolojia ya vacuum, na external insulation yanatumia solid materials kama insulating housings. Kwa kutumia potting technology, vacuum interrupter, main conductive path, na insulation supports zinajifunika kwenye single unit sealed kwenye metal enclosure, kufanya performance ikawe immune kwa environmental factors. Structure ya fully insulated na sealed inaweza kupunguza SF₆ leak detection, gas refilling, na waste disposal, kufanya kazi bila huduma.

(3) Cost-effectiveness ya juu. Ingawa initial investment ya RMUs za solid-insulated ni kidogo zaidi ya RMUs za SF₆, total lifecycle cost ni chache zaidi, kama inavyoonyeshwa kwenye Table 1. Wateja wanaweza kufikiria mambo mengi kama safety risks, power quality, cost control, na sustainability - si tu initial purchase price - lakini pia total cost of ownership. Cumulative costs ya maintenance, gas refilling, leak management, na end-of-life recovery za RMUs za SF₆ zinaweza kufikia initial purchase cost, lakini RMUs za solid-insulated hazitoshi additional costs baada ya installation. Kwa hiyo, kwa ufupi, RMUs za solid-insulated zinatoa faida ya kiuchumi.

(4) Structure ya chache. Designed kuwa chache sauti kwa kutathmini safety na rahisi ya operation, vifaa hivi vinaweza kuwa chache zaidi na volume chache zaidi ya RMUs za SF₆, kusaidia wateja kupunguza eneo na kupata faida ya kiuchumi.

(5) Arc Fault Resistance ya ndani, Safety na Reliability zaidi. Kulingana na Exnis reports, losses za internal arcing katika primary na secondary switchgear zinaweza kutokea mara moja kwa mwaka. RMUs za solid-insulated zinazozingatiwa zinatumia designs za arc-resistant kutokana na impact ya internal arcs, kuhakikisha kuwa zinaweza kufanya kazi salama zaidi na reliable zaidi.

(6) Visible Isolation Gaps. Equipped na observation windows, vifaa hivi vinaweza kuona directly three-position disconnect switch contacts, kuhakikisha visible break points na kuongeza safety ya operator.

(7) Capabilities za Intelligent. RMUs za solid-insulated zinaweza kuwa zaidi adaptable kwa distribution automation. Kwa kutumia distribution terminal units (DTUs) na communication devices, functions kama status monitoring, remote control ("four-remote" functions), communication, self-diagnosis, na event logging zinaweza kutumika kwa urahisi.

3.2 Status ya Matumizi ya Sasa

Sasa, widespread adoption ya RMUs za solid-insulated imekataa kutokana na gharama zao chache na utaratibu wa kutengeneza complex. Utaratibu huu unahitaji technical precision zaidi ya RMUs za SF₆. Inadequate manufacturing techniques zinaweza kutoa greater insulation risks, failure probabilities zaidi, na hazards zaidi ya SF₆, yanahitaji strict control ya raw material quality na process standards. Pia, wiring configurations za RMUs za solid-insulated ni less flexible, hasa kwa functional units kama PT cabinets na metering cabinets, offering limited options na restricting matumizi na maendeleo.

Kutokana na continuous optimization ya production processes na increasing standardization, quality ya RMUs za solid-insulated inastabilize, na prices zinabadilika pole pole. Countries zinazozingatiwa zinatoa incentives za 5%-10% kwa products zisizotumia SF₆ kutokana na emissions. Hii inaencourage wateja kutafuta total lifecycle costs, si tu initial purchase price. Kutokana na international practices, RMUs za solid-insulated zinaweza kuwa priority katika mazingira sensitive au projects mpya - kama residential communities, public buildings, na municipal infrastructure - na kurejesha RMUs za SF₆ pole pole.

RMUs za SF₆ zinazooa au zinazomaliza service life zinaweza kureplaces systematically. Subsidies kwa wateja wanayotumia eco-friendly RMUs za solid-insulated zinaweza kuongeza consideration ya lifecycle cost, promote product adoption, na kuwa na technologies za mazingira. Kama awareness ya mazingira inaongezeka, RMUs za solid-insulated, kama alternatives za RMUs za SF₆, zitareplace portion ya existing SF₆ units na kutoa matumizi ya kiwango kikubwa, inademostrate potential ya market.

4 Conclusion

RMUs za solid-insulated zinaweza kuwa sawa na RMUs za SF₆ na zina unique advantages kama zero harmful emissions, truly maintenance-free operation, na lower total lifecycle costs, zinaweza kuwa attractive kwa wateja. State Grid Corporation of China's "First Catalog of Key New Technologies for Priority Promotion" (2011) alisema, kwa kutathmini trends ya higher technical reliability na stricter environmental requirements, RMUs za solid-insulated zinaweza kureplace RMUs za SF₆.

Pia, "Technical Specification for 12 kV Solid-Insulated Ring Main Units" iliyotolewa na State Grid Corporation 2012 ilithibitisha kuwa RMUs za solid-insulated zinaweza kuwa capable of meeting complex operational demands na ni direction mpya ya development ya RMUs, yanapaswa kuwa promoted. Hii ni recognition rasmi ya RMUs za solid-insulated kwa industry na community ya teknolojia. Kama alternative viable kwa RMUs za SF₆, RMUs za solid-insulated zitareplace portion ya existing SF₆ units, achieving broad application na demonstrating excellent prospects ya future development.