Tủ phân phối SF₆ được cách điện hoàn toàn: Ưu điểm Thành phần và Giải pháp Mở rộng

1. Đặc điểm của thiết bị đóng cắt SF₆ cách điện hoàn toàn
1.1 Tổng quan

Thiết bị đóng cắt SF₆ cách điện hoàn toàn bao gồm các đơn vị chức năng như công tắc tải, tổ hợp công tắc tải - cầu chì, công tắc cách ly - cầu dao, v.v., tất cả đều được niêm phong trong các hộp khí bằng thép không gỉ chứa khí SF₆ ở áp suất thấp. Khí này đóng vai trò vừa là môi trường dập hồ quang vừa là chất cách điện. Thiết bị sử dụng cơ chế hoạt động bằng điện hoặc lò xo vận hành bằng tay. Mỗi tủ là một hộp khí độc lập, cho phép mở rộng thông qua các kết nối thanh cái theo cả hai hướng. Phù hợp với hệ thống phân phối điện trung thế, các đơn vị này được sử dụng rộng rãi trong các trạm biến áp và trạm chuyển mạch để thực hiện các nhiệm vụ phân phối điện khác nhau.

1.2 Các thành phần đặc biệt của thiết bị đóng cắt SF₆ cách điện hoàn toàn

Các thành phần chính bao gồm:

• Hộp khí kín: Bên trong hộp khí kín có thiết bị đóng cắt và thanh cái, được nạp khí SF₆ ở áp suất định mức 0,03 MPa. Công nghệ hàn laser tiên tiến và phát hiện rò rỉ chân không đồng thời đảm bảo độ kín cao. Không cần nạp lại khí hoặc thay thế trong suốt thời gian hoạt động, làm cho nó không cần bảo dưỡng. Tùy thuộc vào khả năng mở rộng, các hộp khí có thể là chung hoặc độc lập; chỉ các hộp khí độc lập hỗ trợ mở rộng.

• Thiết bị giảm áp: Nằm ở đáy hộp khí, kênh giảm áp có màng chống nổ. Trong trường hợp có sự cố hồ quang bên trong, sự giãn nở nhanh chóng của khí sẽ đẩy màng mở, giải phóng áp lực và dẫn khí SF₆ vào các hào để đảm bảo an toàn cho người vận hành và các thiết bị khác.

• Khung tủ: Khung (không bao gồm hộp khí) là cơ sở lắp đặt cho tất cả các thành phần và hỗ trợ hộp khí. Nó thường bao gồm ba ngăn chính: phòng cơ chế vận hành, phòng cáp và kênh giảm áp.

1.3 Các ưu điểm chính của thiết bị đóng cắt SF₆ cách điện hoàn toàn

• Đóng kín và cách điện hoàn toàn: Tất cả các bộ phận điện áp cao được niêm phong bên trong hộp khí, giảm thiểu tác động môi trường. Phù hợp cho môi trường ẩm ướt hoặc ô nhiễm, đặc biệt phù hợp cho các khu vực như Đồng Bằng Sông Châu Giang.

• Thiết kế gọn nhẹ: Sử dụng công tắc tải ba vị trí giảm số lượng thành phần. Các bộ phận dẫn điện sử dụng cách điện SF₆, tạo ra cấu trúc nhỏ gọn hơn so với các tủ bán cách điện SF₆ cách điện bằng không khí.

• Không phụ thuộc vào độ cao: Các yếu tố bên trong được chứa trong các vỏ áp lực, đảm bảo hiệu suất ổn định bất kể độ cao.

• Khả năng mở rộng: Với mỗi tủ là một hộp khí độc lập và được trang bị giao diện mở rộng dự phòng, việc mở rộng có thể thực hiện thông qua các kết nối thanh cái. Các kết nối này bao gồm ba đầu nối silicone cao su được lắp đặt ngang trong các ổ cắm hình nón bên trong của các tủ liền kề, kết nối các thanh cái mà không ảnh hưởng đến độ kín.

2. Phân tích các giải pháp mở rộng cho thiết bị đóng cắt SF₆ cách điện hoàn toàn

Cách thêm các tủ mới vào các đơn vị vòng chính SF₆ cách điện hoàn toàn hiện có đã trở thành một thách thức trong những năm gần đây do thiếu các tiêu chuẩn giao diện giữa các nhà sản xuất khác nhau. Dưới đây là phân tích dựa trên một dự án cụ thể:

Ví dụ X: Một trạm biến áp tại một khu dân cư hiện có ba đơn vị vòng chính SF₆ cách điện hoàn toàn có thể mở rộng từ Công ty HD Switchgear, bao gồm một đơn vị đường dây vào và hai đơn vị đường dây ra. Dự án yêu cầu thêm một đơn vị đường dây ra và kéo dài cáp ZRC-YJV22-3×120 đến một tủ chuyển mạch ngoài trời mới phục vụ cho người dùng mới. Đã xem xét một số giải pháp:

• Thay thế hoàn toàn: Thay thế tất cả ba đơn vị vòng chính hiện có có thể gây hư hại cho các cáp kết nối nếu không được tháo và lắp đặt cẩn thận, dẫn đến chi phí bổ sung đáng kể. Do các đơn vị hiện tại đã hoạt động chưa đầy hai năm, phương án này là lãng phí.

• Thêm một tủ mới: Do thiết bị đóng cắt được cung cấp bởi cục điện, việc mua sản phẩm không phải của HD có thể dẫn đến vấn đề tương thích do các tiêu chuẩn giao diện thanh cái khác nhau. Việc mua sắm thông qua quy trình đấu thầu chuyên biệt cũng sẽ làm chậm tiến độ dự án.

• Sử dụng tủ bán cách điện SF₆: Giới thiệu một tủ bán cách điện cùng với tủ nâng thanh cái để nối giữa các đơn vị cách điện hoàn toàn và bán cách điện gặp khó khăn do thiếu các thành phần kết nối tiêu chuẩn, đòi hỏi sự hợp tác chặt chẽ từ nhà sản xuất ban đầu.

• Lắp đặt thêm các đơn vị bán cách điện: Thêm một đơn vị đường dây ra bán cách điện và tủ nâng thanh cái bên cạnh đơn vị đường dây vào hiện có cho phép điều hướng lại các cáp thông qua tủ nâng, mở rộng công suất mà không làm gián đoạn các lắp đặt hiện có. Giải pháp này cuối cùng được chọn vì tính thực tế và hiệu quả.

Phương pháp thứ tư được áp dụng, giải quyết thành công nhu cầu mở rộng, và dự án hiện đang hoạt động ổn định.

3. Kết luận

Tóm lại, thiết bị đóng cắt SF₆ cách điện hoàn toàn mang lại các lợi ích kỹ thuật rõ ràng nhưng gặp thách thức do thiếu các tiêu chuẩn giao diện thống nhất, làm phức tạp việc tích hợp trực tiếp giữa các sản phẩm từ các nhà sản xuất khác nhau. Mặc dù phương pháp thứ tư đã giải quyết vấn đề ngay lập tức, các dự án trong tương lai nên ưu tiên sử dụng sản phẩm từ nhà sản xuất ban đầu, xác nhận khả năng mở rộng, đặc biệt tránh các cấu trúc chung hộp vì chúng thường không thể mở rộng. Phương pháp này đảm bảo tính tương thích và khả thi tốt hơn cho việc nâng cấp hệ thống.