Volledig geïsoleerde SF₆ schakelkast: Voordelen componenten en uitbreidingsoplossingen

1. Kenmerken van volledig geïsoleerde SF₆ schakelkasten
1.1 Overzicht

Volledig geïsoleerde SF₆ schakelkasten omvatten functionele eenheden zoals belastschakelaars, belastschakelaar-fusiecombinaties, ontkoppelaars-stroomschakelaars, enz., die allemaal zijn verzegeld in roestvrijstalen gasdozen gevuld met laagdruk SF₆ gas. Dit gas dient zowel als boogblussend als isolerend medium. De schakelkasten maken gebruik van elektrische of handbediende veerverwerking. Elke kast is een onafhankelijke gasdoos, waardoor uitbreiding mogelijk is via busbarverbindingen in beide richtingen. Ze zijn geschikt voor middenspanningsverdelingssystemen en worden wijdverspreid gebruikt in transformatorstations en schakelstations om verschillende energieverdelingsopdrachten uit te voeren.

1.2 Speciale Componenten van Volledig Geïsoleerde SF₆ Schakelkasten

Belangrijke componenten zijn:

• Verzegelde Gasdoos: Binnen de verzegelde gasdoos bevinden zich schakelkasten en busbars, gevuld met SF₆ gas op een aangeven druk van 0,03 MPa. Geavanceerde laswerkzaamheden en gelijktijdige vacuüm helium lekdetectie zorgen voor superieure afsluiting. Herbevoorrading of vervanging is tijdens de operationele levensduur niet nodig, waardoor het onderhoudsvrij is. Afhankelijk van de uitbreidbaarheid kunnen gasdozen gedeeld of zelfstandig zijn; alleen zelfstandige dozen ondersteunen uitbreiding.

• Drukafgifte Apparaat: Aan de onderkant van de gasdoos bevindt zich het drukafgiftekanaal met een ontploffingbestendig membraan. Bij interne boogfouten dwingt de snelle gasexpansie het membraan open, waardoor de druk wordt afgevoerd en het SF₆ gas in greppels wordt geleid om de veiligheid van operators en andere apparatuur te waarborgen.

• Kastframe: Het frame (exclusief de gasdoos) dient als montagebasis voor alle componenten en ondersteunt de gasdoos. Het bestaat doorgaans uit drie hoofdcompartimenten: bedieningsmechanismekamer, kabelkamer en drukafgiftekanaal.

1.3 Hoofdvoordelen van Volledig Geïsoleerde SF₆ Schakelkasten

• Volledig Verzegeld en Geïsoleerd: Alle hoogspanningslevende delen zijn binnen de gasdoos verzegeld, wat de milieueffecten minimaliseert. Ideaal voor vochtige of vervuilde omgevingen, vooral geschikt voor regio's zoals de Pearl River Delta.

• Compact Ontwerp: Door gebruik te maken van driepositiebelastschakelaars wordt het aantal componenten verminderd. Leidende delen gebruiken SF₆-isolatie, wat resulteert in een compacter structuur vergeleken met luchtgeïsoleerde SF₆ semi-geïsoleerde kasten.

• Hoogte-onafhankelijk: Interne elementen zijn in gedrukte behuizingen gehuisvest, waardoor de prestaties consistent blijven, ongeacht de hoogte.

• Uitbreidbaarheid: Met elke kast als een onafhankelijke gasdoos en uitgerust met voorbehouden uitbreidingsinterfaces, is uitbreiding mogelijk met behulp van busbarconnectoren. Deze connectoren bestaan uit drie siliciumrubber adapters die horizontaal in de binnenkegelbussen van aangrenzende kasten zijn geïnstalleerd, waarmee de busbars worden verbonden zonder de afsluitintegriteit te compromitteren.

2. Analyse van Uitbreidingsoplossingen voor Volledig Geïsoleerde SF₆ Schakelkasten

Hoe nieuwe kasten toe te voegen aan bestaande volledig geïsoleerde SF₆ ringhoofdschakelaars (RMUs) is de laatste jaren een uitdaging geworden vanwege het ontbreken van gestandaardiseerde interface specificaties tussen verschillende fabrikanten. Hieronder volgt een analyse op basis van een specifiek project:

Case Study X: Een substation in een woonwijk huisvest momenteel drie uitbreidbare volledig geïsoleerde SF₆ RMUs van HD Switchgear Company, waaronder één ingaande lijn-eenheid en twee uitgaande lijn-eenheden. Het project vereist het toevoegen van nog een uitgaande lijn-eenheid en het verlengen van een ZRC-YJV22-3×120-kabel naar een nieuwe buitenste schakelkast voor nieuwe gebruikers. Verschillende oplossingen werden overwogen:

• Volledige Vervanging: Het vervangen van alle drie de bestaande RMUs zou potentiële schade aan de aangesloten kabels kunnen veroorzaken als deze niet zorgvuldig worden verwijderd en opnieuw geïnstalleerd, wat aanzienlijke extra kosten met zich meebrengt. Aangezien de huidige eenheden minder dan twee jaar in gebruik zijn, is deze optie verspilling.

• Een Nieuwe Kast Toevoegen: Aangezien de schakelkasten door de energieleverancier worden geleverd, kan het aanschaffen van een niet-HD-product tot compatibiliteitsproblemen leiden vanwege verschillende busbarinterface normen. Inkoop via gespecialiseerde aanbestedingsprocessen zou ook de projecttijdschema's vertragen.

• Gebruik van Semi-geïsoleerde SF₆ Kasten: Het introduceren van een semi-geïsoleerde kast naast een busbar riserkast om de kloof tussen volledig en semi-geïsoleerde eenheden te bruggen, brengt uitdagingen met zich mee vanwege het ontbreken van gestandaardiseerde verbindingscomponenten, wat nauwe samenwerking van de oorspronkelijke fabrikant vereist.

• Aanvullende Semi-geïsoleerde Eenheden Installeren: Het toevoegen van een semi-geïsoleerde uitgaande lijn-eenheid en een busbar riserkast naast de bestaande ingaande lijn-eenheid stelt het herleiden van kabels via de riserkast in staat, waardoor de capaciteit effectief wordt uitgebreid zonder bestaande installaties te verstoren. Deze oplossing werd uiteindelijk gekozen vanwege haar praktische en effectieve karakter.

De vierde methode werd toegepast, waarmee de uitbreidingsbehoeften succesvol werden aangepakt, en het project is nu voltooid en loopt soepel.

3. Conclusie

Tot slot bieden volledig geïsoleerde SF₆ schakelkasten duidelijke technische voordelen, maar staan ze voor uitdagingen vanwege het ontbreken van unifieerde interface normen, wat de directe integratie tussen producten van verschillende fabrikanten compliceert. Hoewel de vierde methode het directe probleem oploste, moeten toekomstige projecten prioriteit geven aan het gebruik van producten van de oorspronkelijke fabrikant, met bevestiging van hun uitbreidbaarheid, vooral het vermijden van gedeelde-doosstructuren die over het algemeen niet kunnen worden uitgebreid. Deze benadering zorgt voor betere compatibiliteit en haalbaarheid voor systeemupgrades.