Aparatge completament aïllat amb SF₆: Avantatges components i solucions d'ampliació
1. Característiques del quadro de commutació totalment aïllat SF₆
1.1 Visió general
El quadro de commutació totalment aïllat SF₆ inclou unitats funcionals com interruptors de càrrega, combinacions d'interruptor de càrrega-fusible, disjunctors-interruptors, etc., tots ells tancats dins caixes de gas d'acer inoxidable omplert amb gas SF₆ a baixa pressió. Aquest gas serveix com a mitjà d'extinció d'arc i d'aïllament. El quadro utilitza mecanismes operats electrònicament o manualment amb molla. Cada armari és una caixa de gas independent, permetent l'ampliació a través de connectors de barreja en qualsevol direcció. Adeguat per a sistemes de distribució de mitja tensió, aquests aparells són àmpliament utilitzats en subestacions i estacions de commutació per a realitzar diverses tasques de distribució d'energia.
1.2 Components especials del quadro de commutació totalment aïllat SF₆
Els components clau inclouen:
Caixa de gas tancada: Dins la caixa de gas tancada hi ha el quadro de commutació i les barrejes, omplerts amb gas SF₆ a una pressió nominal de 0,03 MPa. La soldadura avançada amb llaser i la detecció simultània de fugues amb hélium al vaquium asseguren un aïllament superior. No cal reomplir ni substituir el gas durant la seva vida útil, fent-lo sense manteniment. Dependint de l'ampliació, les caixes de gas poden ser compartides o independents; només les caixes independents suporten l'ampliació.
Dispositiu de descomprimció: Situat a la base de la caixa de gas, el canal de descomprimció disposa d'una membrana antiexplosió. En cas de falles d'arc intern, la ràpida expansió del gas obrirà la membrana, alliberant la pressió i guiant el gas SF₆ cap a les trinxeres per assegurar la seguretat dels operadors i altres equips.
Estructura de l'armari: L'estructura (exclòs la caixa de gas) serveix com a base de muntatge per a tots els components i suporta la caixa de gas. Normalment consta de tres compartiments principals: sala del mecanisme d'operació, sala de cables i canal de descomprimció.
1.3 Principals avantatges del quadro de commutació totalment aïllat SF₆
Totalment tancat i aïllat: Totes les parts vives d'alta tensió estan tancades dins la caixa de gas, minimitzant l'impacte ambiental. Ideal per a entorns humits o contaminats, especialment adequat per a regions com el Delta de la Perla.
Disseny compacte: Utilitzant interruptors de càrrega de tres posicions, es redueix el nombre de components. Les parts conductores utilitzen aïllament SF₆, resultant en una estructura més compacta en comparació amb els quadres semi-aïllats d'aire amb SF₆.
Independent de l'altitud: Els elements interns estan allotjats en envoltures pressuritzades, assegurant un rendiment consistent independentment de l'altitud.
Ampliable: Amb cada armari sent una caixa de gas independent i dotat d'interfícies d'ampliació reservades, l'ampliació és possible utilitzant connectors de barreja. Aquests connectors consisteixen en tres adaptadors de goma de silici instal·lats horitzontalment en els embolcalls còncavos interiors dels armaris adjacents, connectant les seves barrejes sense comprometre la integritat del tancament.
2. Anàlisi de solucions d'ampliació per a quadros de commutació totalment aïllats SF₆
Com afegir nous armaris a unitats de commutació principal circular (RMUs) totalment aïllades existents SF₆ ha esdevingut un repte en els últims anys degut a la falta d'especificacions d'interfície estandarditzades entre diferents fabricants. A continuació es presenta una anàlisi basada en un projecte específic:
Estudi de cas X: Una subestació d'una zona residencial actualment alberga tres RMUs totalment aïllats SF₆ expandibles de la companyia HD Switchgear, incloent-hi una unitat d'entrada i dues unitats de sortida. El projecte requereix afegir una altra unitat de sortida i estendre un cable ZRC-YJV22-3×120 a un nou quadro exterior que serveix usuaris nous. Es van considerar diverses solucions:
Substitució completa: Substituir tots tres RMUs existents podria potencialment enderrocar els cables connectats si no es treuen i reinstalen amb cura, conduint a costos addicionals significatius. Atès que les unitats actuals han estat en operació menys de dos anys, aquesta opció és innecessària.
Afegir un nou armari: Com que el quadro és subministrat per la oficina d'electricitat, adquirir un producte no HD podria portar a problemes de compatibilitat degut a les diferències en els estàndards d'interfície de les barrejes. La contractació a través de processos de licitació especialitzats també retardaria els temps de projecte.
Utilitzar armaris SF₆ semi-aïllats: Introduir un armari semi-aïllat juntament amb un armari elevador de barreja per a connectar la brecha entre unitats totalment i semi-aïllades suposa reptes degut a la falta de components de connexió estandarditzats, requerint una estreta col·laboració amb el fabricant original.
Instal·lar unitats semi-aïllades addicionals: Afegir una unitat de sortida semi-aïllada i un armari elevador de barreja al costat de l'unitat d'entrada existent permet redirigir els cables a través de l'armari elevador, ampliant la capacitat sense interrompre les instal·lacions existents. Aquesta solució va ser finalment triada per la seva practicitat i eficàcia.
Es va adoptar el quart mètode, resolent amb èxit les necessitats d'ampliació, i el projecte està ara completat i funcionant correctament.
3. Conclusió
En conclusió, els quadros de commutació totalment aïllats SF₆ ofereixen avantatges tècnics evidents, però encara enfronten reptes degut a la falta d'estandards d'interfície unificats, complicant la integració directa entre productes de diferents fabricants. Encara que el quart mètode va resoldre el problema immediat, els futurs projectes haurien de prioritzar l'ús de productes del fabricant original, confirmant-ne la capacitat d'ampliació, evitant especialment les estructures compartides que generalment no es poden ampliar. Aquest enfocament assegura millor compatibilitat i viabilitat per a les actualitzacions del sistema.
