واحدهای حلقه ای با عایق جامد: کاربردهای فعلی و روندهای آینده در شبکه های متوسط ولتاژ

وضع کنونی استفاده از واحدهای حلقه‌ای عایق جامد در شبکه‌های توزیع ولتاژ متوسط

(1) واحدهای حلقه‌ای عایق جامد (RMUs) به طور گسترده‌ای در مناطق مسکونی شهری و سایر کاربردهای توزیع ولتاژ متوسط استفاده شده‌اند. اجزای اصلی RMUs ولتاژ متوسط عمدتاً شامل سوئیچ بار و فیوز هستند. این واحدها مزایایی مانند ساختار ساده، اندازه کوچک و هزینه پایین را ارائه می‌دهند، در حالی که به طور موثری پارامترهای تأمین برق و ایمنی عملیاتی را بهبود می‌بخشند. توسعه فعلی نشان می‌دهد که جریان اسمی RMUs ولتاژ متوسط می‌تواند تا 1250A برسد، معمولاً 630A. بر اساس نوع عایق‌بندی، آنها به دو نوع عایق هوایی و عایق SF₆ تقسیم می‌شوند، که عمدتاً برای تغییر جریان بار، قطع جریان کوتاه مدت و ارائه وظایف کنترل و حفاظت استفاده می‌شوند.

(2) RMUs مبتنی بر سوئیچ بار خلاء می‌توانند یک شکاف جداکننده روشن و قابل اطمینان ایجاد کنند. سوئیچ‌های بار معمولی استفاده شده در RMUs عایق هوایی شامل سوئیچ‌های تولید گاز، هوای فشرده، خلاء و SF₆ هستند؛ در مقابل، RMUs عایق گازی عمدتاً از سوئیچ‌های بار SF₆ استفاده می‌کنند. سوئیچ‌های بار سه وضعیتی معمولاً در RMUs استفاده می‌شوند که قطع بار، زمین‌داری قابل اطمینان و جداسازی مدار را امکان‌پذیر می‌کنند. در میان این‌ها، سوئیچ‌های تولید گاز، هوای فشرده و SF₆ می‌توانند عملیات سه وضعیتی را انجام دهند.

(3) طرح‌های کاربرد عملی RMUs به طور گسترده‌ای تکامل یافته‌اند. به دلیل اندازه و ساختار کوچک آنها، RMUs معمولاً از سوئیچ‌های بار ساده ترکیب شده با فیوز‌های ولتاژ بالا استفاده می‌کنند. در شرایط عادی، سوئیچ‌های بار عملیات جریان بار را انجام می‌دهند، در حالی که فیوز‌ها به طور سریع جریان کوتاه مدت را قطع می‌کنند. عملکرد ترکیبی آنها می‌تواند به طور موثری جایگزین کسرکننده‌ها در حدود محدودیت‌های مشخص شده شود. با پیشرفت فناوری اطلاعات و خودکارسازی توزیع، کسرکننده‌ها به طور گسترده‌ای مینیاتوری شده‌اند و اکنون در RMUs مورد استفاده گسترده قرار می‌گیرند. RMUs با عملکرد بالا باید عملیات عادی، نگهداری عملیاتی و تست ولتاژ مدار اصلی را پشتیبانی کنند.

روند توسعه و ویژگی‌های فنی واحدهای حلقه‌ای عایق جامد

(1) روند توسعه. استفاده از تجهیزات الکتریکی عایق گازی SF₆ انتظار می‌رود به طور تدریج کاهش یابد. اگرچه SF₆ به دلیل عملکرد کلی عالی خود در RMUs ولتاژ متوسط به طور گسترده‌ای استفاده شده است، افزایش آگاهی محیط زیستی نشان‌دهنده ضربه‌ای که ممکن است بر اکوسیستم و سلامت انسان وارد کند، است. بنابراین، صنعت تولید تجهیزات الکتریکی ولتاژ بالا به سمت کاهش استفاده از SF₆ حرکت می‌کند. هر دو تولیدکنندگان داخلی و بین‌المللی این روند را پیش‌بینی کرده‌اند و به طور فعال در تحقیق، توسعه و کاربرد RMUs عایق جامد مشارکت می‌کنند.

(2) کاربرد مؤثر فناوری قطب‌های پوشیده شده. عایق جامد معمولاً از رزین اپوکسی به عنوان ماده عایق اصلی و خلاء به عنوان مedium خاموش‌کننده قوس استفاده می‌کند. با فعال کردن مکانیسم عملیاتی، عملیاتی مانند تغییر جریان بار انجام می‌شود که به طور موثر کنترل سیستم توزیع برق و اطمینان از ایمنی تجهیزات و کارکنان را فراهم می‌کند. استفاده از عایق جامد به طور قابل توجهی فواصل عایق‌بندی فاز به فاز و فاز به زمین در تجهیزات سوئیچ را کاهش می‌دهد، فواصل عایق هوایی را از 125mm به چند میلی‌متر کاهش می‌دهد. بدون گاز SF₆، تجهیزات نسبت به C-GIS سنتی فشرده‌تر هستند. علاوه بر این، ساده‌سازی مکانیسم عملیاتی تعداد قطعات را کاهش می‌دهد و قابلیت اطمینان مکانیکی را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهد.

(3) ویژگی‌های فنی. رقبای اصلی RMUs عایق جامد عمدتاً RMUs عایق هوایی با سوئیچ‌های SF₆ و RMUs عایق گازی SF₆ هستند. بدون در نظر گرفتن ملاحظات محیط زیستی، مزایای RMUs عایق جامد واضح است: اولاً، ساده‌سازی ساختار - با حذف کمره‌های گاز تحت فشار، گیج‌های فشار و شیرهای پرکن، قابلیت اطمینان افزایش می‌یابد، هزینه‌های نگهداری کاهش می‌یابد و شرایط عملیاتی اسمی سوئیچ بهینه می‌شود؛ ثانیاً، سوئیچ اصلی با یک شکاف جداکننده مجهز شده است که وضعیت باز را به طور واضح نمایش می‌دهد و به طور کامل نیازهای عملیات ایمن شبکه برق را برآورده می‌کند؛ ثالثاً، تطبیق‌پذیری قوی که امکان عملکرد پایدار در محیط‌های سخت مانند سرما و گرما را فراهم می‌کند و نشان‌دهنده حساسیت کم به محیط است. عایق خارجی عمدتاً از مانت‌های رزین اپوکسی یا لوله‌های عایق استفاده می‌کند که به طور موثر از تبخیر SF₆ در دماهای پایین و گسترش در دماهای بالا جلوگیری می‌کند.

نتیجه‌گیری

به طور خلاصه، فناوری RMU عایق جامد در چین رسیدگی شده و محدودیت‌های RMUs عایق هوایی و گازی را به طور موثر غلبه کرده و برای محیط‌های خاص مانند ارتفاعات بالا و مناطق آلوده شدید مناسب است. کاربرد گسترده آن به طور قوی توسعه سیستم شبکه برق را ترویج خواهد کرد و به توسعه اقتصادی-اجتماعی پایدار کمک خواهد کرد.