Solució de Circuit Breaker SF6 Dead Tank per a Regions d'Altiplà Africà (Etiòpia)

Context del projecte​
Etiòpia, situada a l'altiplà d'Africa Oriental, té una alçada mitjana que supera els 3.000 metres. En algunes zones, la temperatura en hivern pot baixar fins a -30°C, acompanyada de variacions diàries significatives de la temperatura (fins a 25°C diàriament) i radiació ultraviolada intensa. El sistema elèctric local s'enfronta als següents reptes:

1. ​Risc de liquefacció del gas SF6: Els interruptors de circuit tradicionals amb tanca morta de SF6 són propensos a la liquefacció del gas SF6 a baixes temperatures (temperatura crítica de liquefacció ≈ -28,5°C), comprometent la seva capacitat d'aislament i extinció d'arc, amb risc de fallar en l'operació.
2. ​Degradació de l'aislament a gran alçada: La densitat reduïda de l'aire debilita la fortalesa de l'aislament extern, necessitant nivells d'aislament millorats o dissenys especialitzats per a interruptors de circuit amb tanca morta de SF6.
3. ​Alta dificultat de manteniment: Les zones remotes no tenen recursos suficients de manteniment, requerint que els interruptors de circuit amb tanca morta de SF6 tinguin capacitats de manteniment sense supervisió a llarg termini.

​Solució​
Per abordar els reptes ambientals i tècnics, es van implementar les següents mesures integrades per a l'interruptor de circuit amb tanca morta de SF6:

1. ​Optimització de gas híbrid​
   • ​Mescla de gasos SF6+CF4: Una mescla del 25% de SF6 i el 75% de CF4 redueix la temperatura crítica de liquefacció a -60°C, assegurant la estabilitat del gas per a l'interruptor de circuit amb tanca morta de SF6 en condicions de fred extrem.
   • ​Control de pressió: La pressió nominal de l'interruptor de circuit amb tanca morta de SF6 s'estableix a 0,6 MPa (pressió relativa), combinada amb un sellat reforçat per prevenir fugues de gas a baixes temperatures.
2. ​Sistema de calefacció i aïllament tèrmic​
   • ​Fitas de calefacció integrades: Un sistema elèctric de calefacció de 300W s'integra al cos de l'interruptor de circuit amb tanca morta de SF6 i a les tuberies de pressió, activant-se automàticament per sota de -20°C per mantenir la pressió del gas per sobre del límit de liquefacció.
   • ​Aïllament doble capa: L'interruptor de circuit amb tanca morta de SF6 utilitza una carcassa externa composta resistenta a la radiació UV i una capa interna d'aerogel per minimitzar la pèrdua de calor i resistir la radiació solar a nivell d'altiplà.
3. ​Adaptació a gran alçada​
   • ​Aïllament millorat: La tensió d'impuls de raig resistent a la llampada de l'interruptor de circuit amb tanca morta de SF6 s'ha millorat a 550 kV (vs. 450 kV estàndard), amb isoladors de porcellana de distància de rampell allargada (31mm/kV).
   • ​Disseny antisísmic: S'han afegit enllaços flexibles i bases absorboents de sorolls a l'interruptor de circuit amb tanca morta de SF6, complint amb els requisits sismòrics d'acceleració horitzontal de 0,3g i vertical de 0,15g.
4. ​Suport de manteniment intel·ligent​
   • ​Monitorització en línia del gas: L'interruptor de circuit amb tanca morta de SF6 integra relés de densitat i sensors de micro-aigua per al seguiment en temps real de la pressió i humitat de la mescla de SF6, transmetent les dades via satèl·lit als sistemes de control central.
   • ​Manteniment modular: Un mecanisme operat per molla (per exemple, tipus CTB-1) estén la vida mecànica de l'interruptor de circuit amb tanca morta de SF6 a 10.000 operacions, reduint les necessitats de manteniment in situ.

​Resultats​
Des del seu desplegament el 2024, la solució de l'interruptor de circuit amb tanca morta de SF6 ha ofert un rendiment excepcional a la xarxa d'altiplà d'Etiòpia:

1. ​Fiabilitat millorada: Els sistemes de gas híbrid i calefacció permeten l'operació estable de l'interruptor de circuit amb tanca morta de SF6 a -40°C, reduint les taxes de fallida en un 85% amb zero interrupcions causades per la liquefacció del gas.
2. ​Costos de manteniment inferiors: La freqüència anual de manteniment ha passat de 6 a 1, reduint els costos en un 30%.
3. ​Compliment ambiental: L'ús de SF6 en l'interruptor de circuit amb tanca morta de SF6 s'ha reduït en un 75%, disminuint les emissions de gasos d'efecte hivernacle en un 80% en comparació amb les solucions convencionals, alineant-se amb l'Acord de París.