Perbandingan Unit Utama Cincin Terisolasi Gas SF6 dan Unit Utama Cincin Terisolasi Padat
Pengenalan
Saat ini, unit ring utama (RMU) terisolasi gas SF6 mendominasi pasar. Namun, gas SF6 diakui secara internasional sebagai salah satu gas rumah kaca utama. Untuk mencapai perlindungan lingkungan dan pengurangan emisi, penggunaannya harus dikurangi dan dibatasi. Munculnya unit ring utama (RMU) terisolasi padat telah menangani masalah yang terkait dengan RMU SF6 sambil mengintegrasikan banyak fitur baru.
1 Pasokan Daya Ring Utama dan Unit Ring Utama (RMU)
Proses "urbanisasi" menempatkan permintaan yang semakin meningkat terhadap keandalan distribusi daya. Lebih banyak pengguna membutuhkan pasokan daya dari dua (atau lebih) sumber. Menggunakan sistem "pasokan daya radial" dapat menyebabkan kesulitan dalam pemasangan kabel, tantangan troubleshooting, dan ketidaknyamanan selama peningkatan dan ekspansi jaringan. Sebaliknya, "pasokan daya ring utama" dapat dengan mudah memberikan dua (atau lebih) sumber daya untuk beban penting, menyederhanakan jalur distribusi, memudahkan rute kabel, mengurangi kebutuhan peralatan pengalihan, menurunkan tingkat kegagalan, dan memudahkan identifikasi titik kerusakan.
1.1 Pasokan Daya Ring Utama
Pasokan daya ring utama merujuk pada sistem di mana dua (atau lebih) garis keluar dari substasi berbeda atau busbar berbeda dalam substasi yang sama dihubungkan untuk membentuk loop pasokan daya. Keuntungannya termasuk: setiap cabang distribusi dapat mengambil daya dari feeder utama di sebelah kirinya atau feeder utama di sebelah kanannya. Ini berarti jika terjadi kerusakan pada salah satu feeder utama, pasokan daya dapat tetap dilanjutkan dari sisi lain. Meskipun pada dasarnya adalah pasokan daya satu sirkuit, setiap cabang distribusi efektif mendapatkan manfaat serupa dengan pasokan dual-sirkuit, yang secara signifikan meningkatkan keandalan. Peraturan di China menetapkan bahwa koneksi ring utama utama di kota-kota mengikuti "Kriteria Keamanan N-1". Ini berarti bahwa jika ada N beban pada jalur, ketika salah satu beban mengalami kerusakan, sistem dapat menerima beban yang dipindahkan, memastikan "N-1" beban tersisa terus menerima pasokan daya aman tanpa menyebabkan pemadaman atau pengurangan beban.
1.2 Metode Koneksi Ring Utama
- Koneksi Ring Standar: Dipasok oleh satu sumber, membentuk cincin melalui kabel itu sendiri, memastikan pasokan daya yang andal ke semua beban lainnya ketika bagian kabel gagal.
- Koneksi Ring dari Busbar Berbeda: Koneksi ini memiliki dua sumber daya, biasanya dioperasikan dalam loop terbuka, menawarkan keandalan pasokan yang lebih tinggi dan fleksibilitas operasional yang lebih besar.
- Koneksi Ring Tunggal: Sumber daya diambil dari substasi berbeda atau dua bagian busbar. Ketika bagian jaringan kabel tertentu sedang diperbaiki, tidak menyebabkan pemadaman beban.
- Koneksi Ring Ganda: Setiap beban dapat menerima daya dari jaringan ring independen, memberikan keandalan yang sangat tinggi.
- Koneksi Dua Sumber Dengan Dua "T": Dua sirkuit kabel dihubungkan dari bagian busbar berbeda. Setiap beban dapat mengambil daya dari kedua kabel. Metode ini pada dasarnya mencapai tidak ada pemadaman untuk pengguna dual-sumber dan sangat cocok untuk beberapa pengguna kritis.
1.3 Unit Ring Utama (RMU) dan Fiturnya
RMU merujuk pada lemari switchgear yang digunakan untuk pasokan daya ring utama. Jenis lemari termasuk sakelar beban, pemutus sirkuit, kombinasi sakelar beban + pelindung, alat gabungan, penghubung bus, unit pengukuran, transformator tegangan (VT), dll., atau kombinasi atau perluasan apa pun darinya.
RMU memiliki struktur padat, jejak kecil, biaya rendah, pemasangan mudah, dan waktu komisioning yang singkat, memenuhi persyaratan "miniaturisasi peralatan". Mereka digunakan secara luas di kompleks perumahan, bangunan publik, substation UKM, substation switching sekunder, substation padat, dan kotak penyambungan kabel.
1.4 Jenis RMU
- RMU Terisolasi Udara: Menggunakan udara sebagai media isolasi. Mereka memiliki jejak dan volume yang besar, dan rentan terhadap pengaruh lingkungan.
- RMU SF6: Menggunakan gas SF6 sebagai media isolasi. Saklar utama terkandung dalam cangkang logam tertutup rapat yang diisi dengan gas SF6, dengan mekanisme operasi terletak di luar cangkang. Karena cangkang tertutup, mereka tidak terpengaruh oleh lingkungan eksternal. Volumenya jauh lebih kecil dibandingkan RMU terisolasi udara standar, menjadikannya jenis yang paling umum digunakan saat ini.
- RMU Terisolasi Padat: Menggunakan bahan isolasi padat sebagai media isolasi utama. Saklar dan semua bagian hidup dikemas atau dicetak dengan bahan isolasi seperti resin epoksi. Karena jarak isolasi fase-fase dan fase-tanah yang aman di dalam saklar berkurang, ukuran dan volumenya serupa dengan RMU SF6. Mereka tidak menghasilkan emisi SF6 dan mencapai operasi benar-benar bebas perawatan.
2 Batasan Penggunaan RMU SF6
SF6 adalah kontributor utama terhadap efek rumah kaca atmosfer. Namun, SF6 memiliki sifat listrik ideal (insulasi, pemadam busur, dan kinerja pendinginan yang unggul), elektro-negativitas yang kuat, konduktivitas panas dan stabilitas yang baik, dapat digunakan kembali, tidak sensitif terhadap kondisi lingkungan (kelembaban, polusi, ketinggian), dan memungkinkan desain lemari yang padat. Oleh karena itu, ia digunakan secara luas sebagai media isolasi dan pemadam busur dalam peralatan listrik. Konsumsi SF6 tertinggi di industri tenaga; statistik menunjukkan bahwa 80% gas SF6 yang diproduksi setiap tahun digunakan dalam peralatan listrik.
Panel Intergovernmental tentang Perubahan Iklim (IPCC) PBB dan Badan Perlindungan Lingkungan AS (EPA) keduanya mengklasifikasikan SF6 sebagai gas rumah kaca yang sangat berbahaya dan berdampak. Peraturan Gas F-Eropa (2006) menetapkan: kecuali untuk peralatan pengalihan daya di mana tidak ada alternatif yang layak, penggunaan SF6 dilarang di sebagian besar bidang.
Selain itu, RMU SF6 kompleks untuk digunakan dan memerlukan investasi yang besar, memerlukan banyak perangkat bantu:
- Membeli Peralatan Pemantauan Kebocoran SF6: Digunakan untuk deteksi kebocoran gas SF6, memantau konsentrasi SF6 dan kandungan oksigen, mendeteksi kelembaban jejak, dll.
- Menggunakan Unit Pemulihan SF6: Produk sampingan seperti SF4 dihasilkan dalam ruang gas selama proses pemadam busur SF6. Oleh karena itu, pada akhir masa pakai, tidak hanya gas SF6 sisa yang harus dipulihkan, tetapi produk sampingan toksik sisa memerlukan penanganan khusus.
- Konfigurasi Peralatan Penyulingan Gas SF6: Untuk menyuling dan mendaur ulang gas SF6.
- Menginstal Peralatan Ventilasi di Substasi.
Ketika menggunakan RMU SF6, sangat penting untuk:
- Mengurangi Kebocoran SF6: RMU SF6 menggunakan rongga tertutup tekanan, tetapi kebocoran gas tidak dapat dihindari. Melakukan operasi pengalihan ketika tekanan SF6 rendah menghasilkan keandalan yang rendah, secara langsung mengancam keselamatan operator dan mengurangi umur peralatan.
- Sebelum pekerja memasuki substasi, ventilasi paksa harus dilakukan terlebih dahulu, dan mereka harus mengenakan peralatan pelindung khusus.
- Operasi dan prosedur yang kompleks, memerlukan pelatihan berulang untuk personel yang relevan.
3 Karakteristik dan Aplikasi RMU Terisolasi Padat
Ancaman lingkungan potensial dari RMU SF6 membatasi perkembangan lebih lanjut. Menemukan alternatif untuk SF6 telah menjadi subjek penelitian di seluruh dunia. RMU terisolasi padat pertama kali dikembangkan dan diperkenalkan oleh Eaton Corporation (AS) pada akhir 1990-an. Selama operasi, mereka tidak menghasilkan gas toksik atau berbahaya, tidak memiliki dampak lingkungan, menawarkan keandalan yang lebih tinggi, dan mencapai operasi benar-benar bebas perawatan.
RMU terisolasi padat merujuk pada sistem di mana rangkaian konduktif primer—seperti pemutus vakum, disconnector, sakelar grounding, busbar utama, busbar cabang—diisolasi secara individual atau dalam kombinasi dengan bahan isolasi padat seperti resin epoksi. Mereka dikapsulkan dalam modul fungsional yang sepenuhnya terisolasi dan tertutup rapat yang dapat dikombinasikan atau diperluas lebih lanjut. Permukaan luar modul yang dapat diakses oleh personel dilapisi dengan lapisan perisai konduktif atau semi-konduktif dan dapat di-ground secara langsung dan dapat diandalkan.
3.1 Karakteristik RMU Terisolasi Padat
- Desain Ramah Lingkungan: Tidak menggunakan SF6 sebagai media isolasi atau pemutus. Sebaliknya, vakum digunakan sebagai media pemadam busur untuk saklar, dan bahan ramah lingkungan yang tidak memiliki dampak lingkungan (dan dapat didaur ulang) digunakan sebagai media isolasi utama. Selain itu, jumlah komponen diminimalisir untuk memastikan konsumsi energi yang rendah selama operasi dan titik kegagalan potensial yang lebih sedikit.
- Benar-Benar Bebas Perawatan: RMU terisolasi padat menghilangkan wadah tekanan SF6. Insulasi internal dan pemadam busur tubuh saklar menggunakan media vakum; insulasi eksternal menggunakan bahan dielektrik padat seperti silinder insulasi. Silinder insulasi menggunakan teknologi pencetakan padat, mengintegrasikan pemutus vakum, rangkaian konduktif utama, dan dukungan insulasi menjadi satu unit, tertutup dalam cangkang logam, tidak terpengaruh oleh lingkungan eksternal. Karena struktur keseluruhan yang sepenuhnya terisolasi dan tertutup, dan tidak adanya masalah seperti deteksi kebocoran SF6, pengisian ulang, dan pembuangan limbah, operasi benar-benar bebas perawatan dicapai.
- Biaya Efektif Tinggi: Meskipun investasi awal untuk RMU terisolasi padat sedikit lebih tinggi daripada RMU SF6, biaya siklus hidup total jauh lebih rendah, seperti ditunjukkan dalam Tabel 1. Pertimbangan pengguna semakin komprehensif, mencakup tidak hanya harga pembelian awal tetapi juga biaya siklus hidup keseluruhan, termasuk risiko keselamatan, kualitas jaringan, kontrol biaya, dan keberlanjutan. Biaya yang diperlukan untuk perawatan, pengisian ulang gas, penanganan kebocoran, dan pemulihan akhir dari RMU SF6 selama masa pakainya hampir setara dengan biaya pembelian. Sebaliknya, RMU terisolasi padat melibatkan satu investasi awal dengan hampir tidak ada biaya selanjutnya. Oleh karena itu, dari perspektif jangka panjang, efisiensi ekonomi RMU terisolasi padat jauh lebih unggul dibandingkan RMU SF6.
Tabel 1: Perbandingan Biaya Siklus Hidup antara RMU SF6 dan RMU Terisolasi Padat
