Giải pháp cầu chì SF6 Dead Tank cho các vùng cao nguyên Châu Phi (Ethiopia)

Bối cảnh Dự án​
Ethiopia, nằm trên cao nguyên Đông Phi, có độ cao trung bình vượt quá 3.000 mét. Ở một số khu vực, nhiệt độ mùa đông có thể giảm xuống -30°C, kèm theo sự thay đổi nhiệt độ ngày đêm đáng kể (lên đến 25°C mỗi ngày) và bức xạ cực tím mạnh. Hệ thống điện địa phương phải đối mặt với những thách thức sau:

1. ​Rủi ro khí SF6 bị lỏng hóa: Mạch ngắt SF6 Dead Tank truyền thống dễ bị lỏng hóa khí SF6 ở nhiệt độ thấp (nhiệt độ lỏng hóa giới hạn ≈ -28,5°C), làm suy yếu khả năng cách điện và dập hồ quang, có thể gây ra sự cố hoạt động.
2. ​Sự suy giảm cách điện ở độ cao lớn: Mật độ không khí giảm làm suy yếu sức mạnh cách điện bên ngoài, đòi hỏi cần tăng cường mức cách điện hoặc thiết kế đặc biệt cho mạch ngắt SF6 Dead Tank.
3. ​Khó khăn bảo dưỡng cao: Các vùng xa xôi thiếu nguồn lực bảo dưỡng, yêu cầu mạch ngắt SF6 Dead Tank phải có khả năng không cần bảo dưỡng trong thời gian dài.

​Giải pháp​
Để giải quyết các thách thức môi trường và kỹ thuật, các biện pháp tích hợp sau đây đã được áp dụng cho mạch ngắt SF6 Dead Tank:

1. ​Tối ưu hóa khí lai​
   • ​Hỗn hợp khí SF6+CF4: Hỗn hợp 25% SF6 và 75% CF4 giảm nhiệt độ lỏng hóa giới hạn xuống -60°C, đảm bảo ổn định khí cho mạch ngắt SF6 Dead Tank trong điều kiện lạnh cực đoan.
   • ​Điều khiển áp suất: Áp suất định mức của mạch ngắt SF6 Dead Tank được đặt ở 0,6 MPa (áp suất đồng hồ), kết hợp với việc tăng cường niêm phong để ngăn chặn rò rỉ khí ở nhiệt độ thấp.
2. ​Hệ thống sưởi ấm và cách nhiệt​
   • ​Dây sưởi tích hợp: Hệ thống sưởi điện 300W được tích hợp vào thân và đường ống áp suất của mạch ngắt SF6 Dead Tank, tự động kích hoạt dưới -20°C để duy trì áp suất khí trên ngưỡng lỏng hóa.
   • ​Cách nhiệt hai lớp: Mạch ngắt SF6 Dead Tank sử dụng vỏ composite chống UV bên ngoài và lớp aerogel bên trong để giảm thiểu mất nhiệt và chịu đựng bức xạ mặt trời ở cao nguyên.
3. ​Thích ứng với độ cao lớn​
   • ​Tăng cường cách điện: Điện áp chịu đựng xung sét của mạch ngắt SF6 Dead Tank được nâng lên 550 kV (so với tiêu chuẩn 450 kV), với các sứ cách điện có khoảng cách bò dài hơn (31mm/kV).
   • ​Thiết kế chống động đất: Các liên kết linh hoạt và đế hấp thụ shock được thêm vào mạch ngắt SF6 Dead Tank, đáp ứng yêu cầu động đất 0,3g theo chiều ngang và 0,15g theo chiều dọc.
4. ​Hỗ trợ bảo dưỡng thông minh​
   • ​Theo dõi khí trực tuyến: Mạch ngắt SF6 Dead Tank tích hợp relay mật độ và cảm biến nước vi mô để theo dõi áp suất và độ ẩm của hỗn hợp SF6 theo thời gian thực, truyền dữ liệu qua vệ tinh đến hệ thống điều khiển trung tâm.
   • ​Bảo dưỡng mô-đun: Cơ chế vận hành bằng lò xo (ví dụ: loại CTB-1) kéo dài tuổi thọ cơ học của mạch ngắt SF6 Dead Tank lên 10.000 lần vận hành, giảm nhu cầu bảo dưỡng tại chỗ.

​Kết quả​
Kể từ khi triển khai vào năm 2024, giải pháp mạch ngắt SF6 Dead Tank đã mang lại hiệu suất xuất sắc trong lưới điện cao nguyên Ethiopia:

1. ​Tăng cường độ tin cậy: Hệ thống khí lai và sưởi ấm cho phép mạch ngắt SF6 Dead Tank hoạt động ổn định ở -40°C, giảm tỷ lệ hỏng hóc 85% và không có sự cố do khí lỏng hóa.
2. ​Giảm chi phí bảo dưỡng: Tần suất bảo dưỡng hàng năm giảm từ 6 xuống còn 1, cắt giảm chi phí 30%.
3. ​Chuẩn mực môi trường: Sử dụng SF6 trong mạch ngắt SF6 Dead Tank giảm 75%, giảm phát thải khí nhà kính 80% so với giải pháp truyền thống, phù hợp với Hiệp định Paris.