Các đơn vị vòng đai cách điện rắn: Ứng dụng hiện tại và xu hướng tương lai trong mạng điện trung áp

Tình trạng ứng dụng hiện tại của các đơn vị vòng tròn cách điện rắn trong mạng phân phối điện áp trung bình

(1) Các đơn vị vòng tròn cách điện rắn (RMUs) đã được áp dụng rộng rãi trong các khu dân cư đô thị và các ứng dụng phân phối điện áp trung bình khác. Các thành phần chính của RMUs điện áp trung bình chủ yếu bao gồm công tắc tải và cầu chì. Những đơn vị này mang lại lợi ích như cấu trúc đơn giản, kích thước nhỏ gọn, chi phí thấp, đồng thời cải thiện hiệu quả các thông số cung cấp điện và tăng cường an toàn vận hành. Phát triển hiện nay cho thấy dòng định mức của RMUs điện áp trung bình có thể đạt đến 1250A, thường là 630A. Phân loại theo loại cách điện, chúng chủ yếu được chia thành các loại cách điện bằng không khí và cách điện bằng khí SF₆, chủ yếu được sử dụng để chuyển mạch dòng tải, ngắt dòng ngắn mạch và cung cấp chức năng kiểm soát và bảo vệ.

(2) RMUs dựa trên công tắc tải chân không có thể tạo ra khe cách ly rõ ràng và đáng tin cậy. Các công tắc tải phổ biến được sử dụng trong RMUs cách điện bằng không khí bao gồm loại sinh khí, nén khí, chân không và SF₆; ngược lại, RMUs cách điện bằng khí chủ yếu sử dụng công tắc tải SF₆. Công tắc tải ba vị trí thường được sử dụng trong RMUs, cho phép ngắt tải, nối đất đáng tin cậy và cách ly mạch. Trong số đó, công tắc tải sinh khí, nén khí và SF₆ có thể thực hiện hoạt động ở ba vị trí.

(3) Các phương án ứng dụng thực tế cho RMUs đã trở nên ngày càng tinh vi. Do kích thước và cấu trúc nhỏ gọn, RMUs thường sử dụng công tắc tải đơn giản kết hợp với cầu chì điện áp cao. Trong điều kiện bình thường, công tắc tải xử lý các hoạt động dòng tải, trong khi cầu chì ngắt nhanh dòng ngắn mạch. Sự kết hợp hoạt động này có thể thay thế hiệu quả các cầu chì trong một số giới hạn công suất nhất định. Với sự phát triển của công nghệ thông tin và tự động hóa phân phối, các cầu chì đã ngày càng thu nhỏ và hiện được sử dụng rộng rãi trong RMUs. RMUs hiệu suất cao nên hỗ trợ vận hành bình thường, bảo dưỡng vận hành và kiểm tra điện áp mạch chính.

Xu hướng phát triển và đặc điểm kỹ thuật của các đơn vị vòng tròn cách điện rắn

(1) Xu hướng phát triển. Việc sử dụng thiết bị điện cách điện bằng khí SF₆ dự kiến sẽ giảm dần. Mặc dù SF₆ đã được sử dụng rộng rãi trong RMUs điện áp trung bình do hiệu suất tổng thể xuất sắc, nhưng nhận thức về môi trường ngày càng tăng đã nhấn mạnh tác hại tiềm tàng của nó đối với hệ sinh thái và sức khỏe con người. Do đó, ngành sản xuất thiết bị điện áp cao đang chuyển hướng giảm sử dụng SF₆. Các nhà sản xuất trong nước và quốc tế đã dự đoán xu hướng này và đang tích cực thúc đẩy nghiên cứu, phát triển và ứng dụng RMUs cách điện rắn.

(2) Ứng dụng hiệu quả của công nghệ cột bọc. Cách điện rắn thường sử dụng nhựa epoxy làm vật liệu cách điện chính và chân không làm môi trường dập hồ quang. Bằng cách kích hoạt cơ chế vận hành, các chức năng như chuyển mạch dòng tải được thực hiện, kiểm soát hiệu quả hệ thống phân phối điện và đảm bảo an toàn cho thiết bị và nhân viên. Việc sử dụng cách điện rắn giảm đáng kể khoảng cách cách điện giữa pha và cách điện pha-đất cần thiết trong tủ phân phối, rút ngắn khoảng cách cách điện bằng không khí từ 125mm xuống chỉ vài milimét. Không có khí SF₆, thiết bị nhỏ gọn hơn so với C-GIS truyền thống. Ngoài ra, cơ chế vận hành đơn giản hóa giảm số lượng linh kiện, tăng đáng kể độ tin cậy cơ học.

(3) Đặc điểm kỹ thuật. Đối thủ chính của RMUs cách điện rắn là RMUs cách điện bằng không khí với công tắc SF₆ và RMUs cách điện bằng khí SF₆. Loại trừ các cân nhắc về môi trường, lợi ích của RMUs cách điện rắn là rõ ràng: thứ nhất, đơn giản hóa cấu trúc - bằng cách loại bỏ buồng khí nén, đồng hồ đo áp suất và van nạp, độ tin cậy được cải thiện, chi phí bảo dưỡng giảm và điều kiện vận hành định mức của công tắc được tối ưu hóa; thứ hai, công tắc chính được trang bị khe cách ly, cung cấp trạng thái mở rõ ràng, đáp ứng đầy đủ yêu cầu vận hành an toàn của lưới điện; thứ ba, khả năng thích ứng mạnh mẽ, cho phép hoạt động ổn định trong các môi trường khắc nghiệt như lạnh giá và nhiệt độ cao, cho thấy độ nhạy môi trường thấp. Cách điện bên ngoài chủ yếu sử dụng ống hoặc ống cách điện bằng nhựa epoxy, tránh hiệu quả việc lỏng hóa SF₆ ở nhiệt độ thấp và nở ở nhiệt độ cao.

Kết luận

Tóm lại, công nghệ RMU cách điện rắn ở Trung Quốc đã trưởng thành, hiệu quả vượt qua các hạn chế của RMUs cách điện bằng không khí và khí, và phù hợp với các môi trường đặc biệt như vùng cao và khu vực ô nhiễm nặng. Sự ứng dụng rộng rãi của nó sẽ thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển của hệ thống lưới điện và góp phần vào sự phát triển kinh tế-xã hội bền vững.