SF₆ vs. Katı İzole RMU'lar: Güç Dağıtım Sisteminiz İçin Hangisi Daha İyi?
1 Halka Ağ Güç Tedariki ve Halka Ana Birimleri
Kentselleşme ilerlemesiyle birlikte, güç dağıtımında daha yüksek güvence talebi artmaya devam etmekte ve giderek daha fazla kullanıcı iki veya daha fazla güç kaynağı gerektirmektedir. Geleneksel "radyal güç tedariki" yöntemi, kablo kurulumundaki zorluklar, karmaşık arıza tespiti ve ağ yükseltmeleri ve genişletmelerinde esnekliğin eksikliği gibi zorluklarla karşı karşıyadır. Buna karşılık, "halka ağ güç tedariki", kritik yükler için çift veya çoklu güç kaynakları sağlayarak, dağıtım hatlarını basitleştirir, kablo serme işlemini kolaylaştırır, anahtarlık sayısını azaltır, arızaların sıklığını düşürür ve arıza yerini belirlemeyi kolaylaştırır.
1.1 Halka Ağ Güç Tedariki
Halka ağ güç tedariki, aynı veya farklı alt istasyonlardan gelen iki veya daha fazla çıkış hattının bir kapalı döngü oluşturacak şekilde bağlantılı olduğu yapılandırmayı ifade eder. Bu yapılandırmanın temel avantajı, her dağıtım şubesinin halkanın her iki tarafından da güç alabilmesidir. Eğer bir taraf başarısız olursa, diğer taraf hala güç sağlayabilir. Tek döngü modunda çalışsa da, her şube etkili olarak çift güç kaynağı güvenilirliğine ulaşır, bu da sistemin güvenilirliğini önemli ölçüde artırır. Çin'de, şehir halka ağ sistemleri "N−1 güvenlik kriteri"ne uymaktadır, yani N yükünden biri başarısız olursa, kalan N−1 yükünün kesintisiz veya yük indirimi olmadan güvenli bir şekilde güç alabileceği anlamına gelir.
1.2 Halka Ağ Bağlantı Yapılandırmaları
(1) Temel Halka Bağlantısı: Tek güç kaynağı ile kabloların halka oluşturduğu yapılandırma, bir kablo bölümü başarısız olursa diğer yüklerin güç almasını sağlar (bkz. Şekil 1).
(2) Farklı Ana Hatlardan Halka Bağlantısı: İki güç kaynağı, genellikle açık döngü modunda işletilen, yüksek güvenilirlik ve esnek operasyon sunan yapılandırma (bkz. Şekil 2).
(3) Tek Halka Yapılandırması: Farklı alt istasyonlardan veya ana hatlardan gelen güç kaynakları; herhangi bir kablo bölümünde bakım yapmak, hiçbir yükün gücü kesmez (bkz. Şekil 3).
(4) Çift Halka Yapılandırması: Her yük, iki bağımsız halka ağından güç alır, son derece yüksek güvenilirlik sağlar (bkz. Şekil 4).
(5) Dual-Supply Double "T" Connection: İki kablo hattı, farklı ana hat bölümlerine bağlanır, her yük hem birinci hem de ikinci hat üzerinden güç alabilir. Bu yapılandırma, dual-source kullanıcılar için neredeyse sürekli güç tedarikini sağlar ve özellikle kritik uygulamalar için uygun durumdadır (bkz. Şekil 5).
1.3 Halka Ana Birimleri ve Özellikleri
Halka ana birim (RMU), halka ağ güç sistemlerinde kullanılan bir anahtarlama cihazıdır, genellikle yük kesme anahtarları, devre kesiciler, sigorta-anahtar kombinasyonları, ana hat bağlantıları, ölçüm cihazları, gerilim dönüştürücüler veya bunların herhangi bir kombinasyonunu içerir. RMU'lar kompakt, alan tasarrufu, maliyet etkin, kolay montaj ve hızlı komisyona alma özelliklerine sahiptir, "eşyaların küçültülmesi" talebine cevap vermektedir. Bunlar, konut topluluklarında, kamu binalarında, küçük ve orta ölçekli işletmelerin alt istasyonlarında, ikincil anahtarlama istasyonlarında, platform alt istasyonlarında ve kablo dağıtım kutularında yaygın olarak kullanılmaktadır.
1.4 Halka Ana Birimlerinin Türleri
Hava yalıtım RMU'ları: Havayı yalıtım ortamı olarak kullanır; bu birimler büyük boyutta, daha fazla alanı gerektirir ve çevre koşullarına duyarlıdır.
SF₆ RMU'ları: Sülfür heksaflorür (SF₆) gazını hem yalıtım hem de ark söndürme ortamı olarak kullanır. Ana anahtar, SF₆ ile dolu metal bir kap içinde kaplanırken, çalışma mekanizması dışarıda yer alır. Kapalı tasarım, çevresel etkiye minimum düzeyde izin verir ve hava yalıtımı birimlere kıyasla çok daha küçük bir alana ihtiyaç duyar. SF₆ RMU'ları şu anda en yaygın kullanılan tiptir.
Katı yalıtım RMU'ları: Katı yalıtım malzemeleri (ör. epoksi reçine) kullanarak anahtarlara ve tüm canlı parçalara kapsülleme ve döküm yapar. Bu tasarım, faz arası ve faz-zemine yalıtım mesafelerini azaltarak, SF₆ RMU'larına benzer kompakt boyutlara ulaşır. Ayrıca, SF₆ emisyonlarını ortadan kaldırır ve bakım gerektirmeyen operasyonu sağlar.
2 SF₆ Halka Ana Birimlerinin Sınırlamaları
SF₆, sera etkisinin önemli katkılarından biridir. Mükemmel elektriksel özellikleri - yüksek dielektrik dayanım, etkili ark söndürme, iyi termal istikrar ve güçlü elektro-negatiflik - ve nem, kirlilik ve yüksek rakımlara karşı hassas olmaması, onu kompakt elektrik ekipmanları için ideal hale getirir. Ancak, SF₆, güçlü bir sera gazı olarak kabul edilmektedir. Küresel SF₆ üretiminin yaklaşık %80'i enerji sektöründe kullanılmaktadır. Uluslararası İklim Değişikliği Paneli (IPCC) ve Amerika Birleşik Devletleri Çevre Koruma Ajansı (EPA), SF₆'yi en zararlı sera gazlarından biri olarak sınıflandırmıştır. AB F-Gaz Yönetmeliği (2006), elektrik anahtarlama ekipmanları dışında çoğu uygulamada SF₆ kullanımını yasaklamıştır.
Ayrıca, SF₆ RMU'ları, çeşitli yardımcı ekipmanlar gerektiren yüksek kullanım karmaşıklığına ve önemli bir yatırıma sahiptir:
Gaz sızıntısını, yoğunluğu, oksijen seviyesini ve nem içeriğini izlemek için SF₆ sızıntı algılama sistemleri.
SF₄ gibi yan ürünlerin oluşmasından dolayı, son kullanım aşamasında artık SF₆'nın yanı sıra toksik yan ürünlerin özel işlem görmesini gerektiren SF₆ geri kazanım ekipmanları.
Gazı temizlemek ve yeniden kullanmak için SF₆ arındırma sistemleri.
Alt istasyonlarda havalandırma sistemleri.
SF₆ RMU'ları kullanılırken aşağıdaki önlemler alınmalıdır:
SF₆ sızıntısını minimize etmek. SF₆ RMU'ları, aşırı basınçlı kaplanmış kasalar kullanır, ancak gaz sızıntısı kaçınılmazdır. Gaz basıncının düşmesi, anahtarlama güvenilirliğini azaltır, personelin güvenliğini doğrudan tehdit eder ve ekipman ömrünü kısaltır.
Personel, SF₆ ekipmanı bulunan alt istasyonlara giriş yapmadan önce zorunlu havalandırma yapmalı ve özel koruyucu donanımla giyinmelidir.
Operasyonlar karmaşıktır, ilgili personel için kapsamlı ve tekrarlayan eğitim gerektirir.
3 Katı Yalıtım Halka Ana Birimlerinin Özellikleri ve Uygulamaları
SF₆ halka ana birimlerinin (RMU'lar) potansiyel çevresel tehlikeleri, onların daha fazla gelişimini kısıtlamış, bu nedenle SF₆ alternatiflerinin aranması dünya çapında önemli bir araştırma odak noktasına dönüşmüştür. Katı yalıtım RMU'ları, Eaton Corporation tarafından 1990'ların sonlarında ilk kez geliştirilmiş ve piyasaya sürülmüştür. Bu birimler, işletim sırasında zararlı gaz üretmez, çevresel etkisi yoktur, daha yüksek güvenilirliğe sahiptir ve gerçek bakım gerektirmeyen operasyonu sağlar.
Bir katı yalıtım RMU, vakum kesici, ayrılma anahtarlama, yerleme anahtarlama, ana iletken, şubesi ana hat veya bunların kombinasyonlarını, epoksi reçine veya diğer katı yalıtım malzemeleri içinde kapsüller. Bu bileşenler, tamamen yalıtılmış ve tamamen kaplanmış işlevsel modüller halinde, yeniden birleştirilebilir veya genişletilebilir. Personel tarafından erişilebilen modüllerin dış yüzeylerine iletken veya yarıiletken ekran tabakaları uygulanarak güvenilir yerleme sağlanır.
3.1 Katı Yalıtım Halka Ana Birimlerinin Özellikleri
(1) Çevreye Dost Tasarım. Bu birimler, yalıtım veya ark söndürme ortamı olarak SF₆ kullanmaz. Bunun yerine, anahtarlama için vakum kesiciler ve çevre dostu, geri dönüştürülebilir malzemeler kullanır. Bileşen sayısının azaltılmasıyla, işletim sırasında düşük enerji tüketimi ve az arıza oranına ulaşılır.
(2) Gerçekten Bakım Gerektirmeyen. Katı yalıtım RMU'lar, SF₆ basınç kaplarının gerekliliğini ortadan kaldırır. İç yalıtım ve ark kesme, vakum teknolojisine dayanır, dış yalıtım ise katı malzemeler (yalıtım kapları) kullanılarak gerçekleştirilir. Potting teknolojisi ile, vakum kesici, ana iletken yol ve yalıtım destekleri, bir met
