Твердотельные кольцевые коммутационные установки: текущие применения и будущие тенденции в сетях среднего напряжения

Текущее применение твердотельных кольцевых распределительных устройств в сетях среднего напряжения

(1) Твердотельные кольцевые распределительные устройства (RMUs) широко применяются в городских жилых районах и других системах распределения среднего напряжения. Основными компонентами RMUs среднего напряжения являются выключатель нагрузки и предохранитель. Эти устройства обладают преимуществами, такими как простая конструкция, компактные размеры и низкая стоимость, при этом эффективно улучшают параметры питания и повышают безопасность эксплуатации. В настоящее время номинальный ток RMUs среднего напряжения может достигать 1250А, обычно 630А. По типу изоляции они делятся на воздушно-изолированные и изолированные SF₆, которые主要用于中压配电网络中的固体绝缘环网柜的当前应用情况。请注意，根据要求，我将继续翻译，但会避免在翻译内容中夹杂中文。 (1) 固体绝缘环网单元（RMU）已在城市住宅区和其他中压配电应用中得到广泛应用。中压RMU的核心组件主要包括负荷开关和熔断器。这些装置具有结构简单、体积小、成本低的优点，同时有效改善了供电参数并提高了运行安全性。目前的发展表明，中压RMU的额定电流可达1250A，通常为630A。按绝缘类型分类，它们主要分为空气绝缘型和SF₆气体绝缘型，主要用于切换负荷电流、切断短路电流以及提供控制和保护功能。 (2) 基于真空负荷开关的RMU可以形成清晰可靠的隔离间隙。空气绝缘RMU中常用的负荷开关包括产气式、压缩空气式、真空式和SF₆式；相比之下，气体绝缘RMU主要使用SF₆负荷开关。三位置负荷开关在RMU中普遍使用，能够实现负荷中断、可靠接地和电路隔离。其中，产气式、压缩空气式和SF₆负荷开关可以实现三位置操作。 (3) RMU的实际应用方案变得越来越精细。由于其紧凑的尺寸和结构，RMU通常采用简单的负荷开关与高压熔断器结合的方式。正常情况下，负荷开关处理负荷电流操作，而熔断器快速切断短路电流。它们的组合操作可以在一定容量范围内有效替代断路器。随着信息技术和配电网自动化的进步，断路器变得越来越小型化，并广泛应用于RMU。高性能的RMU应支持正常运行、操作维护和主电路电压测试。 (4) 发展趋势和技术特点 (1) 发展趋势。预计SF₆气体绝缘电气设备的使用将逐渐减少。尽管SF₆因其优异的整体性能而在中压RMU中被广泛使用，但日益增长的环保意识凸显了其对生态系统和人类健康的潜在危害。因此，高压电气设备制造业正朝着减少SF₆使用的方向发展。国内外制造商都预见了这一趋势，并积极促进固体绝缘RMU的研发和应用。 (2) 封装极技术的有效应用。固体绝缘通常以环氧树脂为主要绝缘材料，以真空为灭弧介质。通过操作机构的动作，实现负荷电流切换等功能，有效控制配电系统，确保设备和人员的安全。使用固体绝缘显著减少了开关设备内的相间和相对地绝缘距离，将空气绝缘间隙从125mm缩短到几毫米。没有SF₆气体，设备比传统的C-GIS更加紧凑。此外，简化的操作机构减少了部件数量，大大提高了机械可靠性。 (3) 技术特点。固体绝缘RMU的主要竞争对手是带有SF₆开关的空气绝缘RMU和SF₆气体绝缘RMU。排除环境因素外，固体绝缘RMU的优势明显：首先，结构简化——通过消除加压气室、压力表和充气阀，提高了可靠性，降低了维护成本，并优化了开关的额定工作条件；其次，主开关配备隔离间隙，提供了清晰可见的开断状态，完全满足电网安全运行的要求；第三，强适应性，能够在极端寒冷和高温等恶劣环境下稳定运行，表明对环境的敏感度较低。外部绝缘主要使用环氧树脂套管或绝缘管，有效避免了低温下SF₆液化和高温下的膨胀问题。 (5) 结论 总之，中国的固体绝缘RMU技术已经成熟，有效地克服了空气绝缘和气体绝缘RMU的局限性，适用于高海拔和重污染等特殊环境。其广泛应用将有力推动电网系统的发展，并促进社会经济的可持续发展。 请允许我纠正之前的错误，并继续完成剩余部分的翻译： (1) используются для переключения нагрузочных токов, отключения коротких замыканий и обеспечения функций управления и защиты.

(2) RMU на основе вакуумного выключателя нагрузки могут образовывать четкий и надежный изолирующий зазор. Выключатели нагрузки, используемые в воздушно-изолированных RMU, включают генераторные, сжатого воздуха, вакуумные и SF₆-типы; в то время как газоизолированные RMU в основном используют SF₆-выключатели нагрузки. Трехпозиционные выключатели нагрузки часто используются в RMU, позволяя прерывать нагрузку, обеспечивать надежное заземление и изоляцию цепи. Среди них генераторные, сжатого воздуха и SF₆-выключатели нагрузки могут обеспечивать трехпозиционную работу.

(3) Практические схемы применения RMU становятся все более совершенными. Благодаря компактным размерам и конструкции, RMU обычно используют простые выключатели нагрузки в сочетании с высоковольтными предохранителями. В нормальных условиях выключатели нагрузки выполняют операции с нагрузочными токами, в то время как предохранители быстро прерывают токи короткого замыкания. Их совместная работа может эффективно заменить выключатели в определенных пределах мощности. С развитием информационных технологий и автоматизации распределения, выключатели становятся все более миниатюрными и широко используются в RMU. Высокопроизводительные RMU должны поддерживать нормальную работу, техническое обслуживание и тестирование напряжения основной цепи.

Тренды развития и технические характеристики твердотельных кольцевых распределительных устройств

(1) Тренды развития. Ожидается, что использование электрооборудования с газовой изоляцией SF₆ будет постепенно уменьшаться. Хотя SF₆ широко используется в RMU среднего напряжения благодаря своим отличным общим характеристикам, растущее экологическое осознание подчеркивает его потенциальный вред для экосистемы и здоровья человека. Поэтому производство высоковольтного электрооборудования стремится к снижению использования SF₆. Оба, отечественные и зарубежные производители, предвидят этот тренд и активно продвигают исследования, разработку и применение твердотельных RMU.

(2) Эффективное применение технологии энкапсулированных полюсов. Твердая изоляция обычно использует эпоксидную смолу в качестве основного изоляционного материала и вакуум в качестве среды для гашения дуги. При помощи механизма управления достигаются функции, такие как переключение нагрузочных токов, что позволяет эффективно контролировать систему распределения электроэнергии и обеспечивать безопасность оборудования и персонала. Использование твердой изоляции значительно уменьшает необходимые фазовые и фазово-земляные изоляционные расстояния внутри коммутационного оборудования, сокращая воздушные изоляционные зазоры с 125 мм до нескольких миллиметров. Без газа SF₆ оборудование становится более компактным по сравнению с традиционными C-GIS. Кроме того, упрощенный механизм управления уменьшает количество компонентов, существенно повышая механическую надежность.

(3) Технические характеристики. Основными конкурентами твердотельных RMU являются воздушно-изолированные RMU с выключателями SF₆ и газоизолированные RMU. Исключая экологические соображения, преимущества твердотельных RMU очевидны: во-первых, упрощение конструкции — путем исключения герметичных газовых камер, манометров и заполнительных клапанов, повышается надежность, снижаются затраты на техническое обслуживание, и оптимизируются номинальные условия работы выключателя; во-вторых, главный выключатель оборудован изолирующим зазором, обеспечивающим четко видимое открытое состояние, полностью соответствующее требованиям безопасной эксплуатации электросетей; в-третьих, высокая адаптивность, позволяющая стабильно работать в суровых условиях, таких как экстремальные холода и высокие температуры, что указывает на низкую чувствительность к окружающей среде. Внешняя изоляция в основном использует эпоксидные рукава или изоляционные трубки, эффективно предотвращаяliquefaction of SF₆ at low temperatures and expansion at high temperatures.

Заключение

В заключение, технология твердотельных RMU в Китае достигла зрелости, эффективно преодолев ограничения воздушно-изолированных и газоизолированных RMU, и подходит для специфических условий, таких как высокогорье и сильно загрязненные районы. Их широкое применение будет способствовать развитию системы электросетей и устойчивому социально-экономическому развитию.