SF6 Gaz yalıtımlı halka ana birimlerinin ve katı yalıtımlı halka ana birimlerin karşılaştırılması
Tanıtım
Şu anda, SF6 gazlı halka anahtarlama birimleri (bu noktadan itibaren "SF6 RMU" olarak adlandırılacak) piyasayı hakimiyet altında tutuyor. Ancak, SF6 gazi uluslararası alanda en önemli sera gazlarından biri olarak kabul ediliyor. Çevre koruması ve emisyon azaltma için, kullanımının azaltılması ve kısıtlanması gerekmektedir. Katı yalıtım halka anahtarlama birimlerinin (RMU) ortaya çıkışı, SF6 RMU ile ilgili sorunları çözerken, birçok yeni özelliği de dahil etmiştir.
1 Halka Anahtarlama Güç Tedariki ve Halka Anahtarlama Birimleri (RMU)
"Kentleşme" süreci, güç dağıtım güvenilirliği üzerinde giderek artan talepler yaratmaktadır. Daha fazla kullanıcı, çift (veya çoklu) güç kaynağı sağlama ihtiyacına sahiptir. "Radial güç tedarik" sisteminin kullanılması, kablo kurulumunda zorluklar, hata ayıklama zorlukları ve ağ yükseltmeleri ve genişletmelerindeki uygunsuzluklara yol açabilir. Buna karşılık, "halka anahtarlama güç tedariki", kritik yükler için çift (veya daha fazla) güç kaynağı kolaylıkla sağlanır, dağıtım hatlarını basitleştirir, kablo yönlendirmesini kolaylaştırır, anahtar ekipmanı gereksinimlerini azaltır, hata oranını düşürür ve hata noktasının belirlenmesini kolaylaştırır.
1.1 Halka Anahtarlama Güç Tedariki
Halka anahtarlama güç tedariki, aynı veya farklı trafiğe ait iki (veya daha fazla) çıkış hattının bir döngü oluşturmak üzere birleştirilmesiyle güç sağlama sistemidir. Bu sistemin avantajları şunlardır: her dağıtım dalı, solundaki ana besleme hatından veya sağındaki ana besleme hatından güç çekebilir. Bu, herhangi bir ana besleme hattında bir arızanın meydana gelmesi durumunda diğer tarafın devam etmesi anlamına gelir. Temelde tek hatlı güç tedariki olmasına rağmen, her dağıtım dalı, çift hatlı tedarik gibi faydalar elde eder, güvenilirliği büyük ölçüde artırır. Çin'deki düzenlemelere göre, şehirlerdeki ana halka bağlantıları "N-1 Güvenlik Kriterine" uygun olmalıdır. Bu, hat üzerinde N yük varsa, herhangi bir yükte bir arıza oluştuğunda, sistem aktarılan yükü kabul edebilir, böylece kalan "N-1" yükün güvenli bir şekilde güç tedarikini devam ettirir, kesintiye veya yük azaltmasına neden olmaz.
1.2 Halka Bağlantı Yöntemleri
- Standart Halka Bağlantısı: Tek kaynaktan beslenir, kabloların kendileri aracılıyla bir halka oluşturur, bu da bir kablo bölümü başarısız olduğunda tüm diğer yüklerin güvenilir bir şekilde güç sağlamasını sağlar.
- Farklı Busbarlardan Halka Bağlantısı: Bu bağlantı iki güç kaynağına sahiptir, genellikle açık döngüde işletilir, daha yüksek bir tedarik güvenilirliği ve daha fazla operasyonel esneklik sağlar.
- Tek Halka Bağlantısı: Güç kaynakları, farklı trafiğe veya iki busbar bölümüne alınır. Ağda herhangi bir kablo bölümü bakımdayken, hiçbir yük kesintisi meydana gelmez.
- Çift Halka Bağlantısı: Her yük, bağımsız bir halka ağından güç alabilir, bu oldukça yüksek bir güvenilirlik sağlar.
- Çift Kaynak Çift "T" Bağlantısı: İki kablo devresi, farklı busbar bölümlerinden bağlanır. Her yük, her iki kablo üzerinden de güç çekebilir. Bu yöntem, çift kaynaklı kullanıcılar için neredeyse kesintisiz işlem sağlar ve özellikle bazı kritik kullanıcılar için uygundur.
1.3 Halka Anahtarlama Birimleri (RMU) ve Özellikleri
RMU'lar, halka anahtarlama güç tedariki için kullanılan anahtar dolaplarıdır. Dolap tipleri, yük anahtarlama, devre kesiciler, yük anahtarlama + kavramalar, kombinasyon cihazları, busbar bağlayıcılar, ölçüm birimleri, gerilim dönüştürücüler (VT), vb. veya bunların herhangi bir kombinasyonu veya uzantısıdır.
RMU'lar, kompakt yapı, küçük alana ihtiyaç, düşük maliyet, kolay kurulum ve kısa komisyonlama süreleri ile "eşyaların miniaturizasyonu" gerekliliğini karşılar. Konut kompleksleri, kamu binaları, küçük & orta ölçekli trafiğe, ikincil anahtarlama istasyonları, kompakt trafikler ve kablo bağlantı kutularında yaygın olarak kullanılmaktadır.
1.4 RMU Tipleri
- Hava Yalıtımı RMU'lar: Hava, yalıtım ortamı olarak kullanılır. Geniş bir alana ve hacime sahip olup, çevresel etkilere karşı hassastırlar.
- SF6 RMU'lar: SF6 gazi, yalıtım ortamı olarak kullanılır. Ana anahtar, SF6 gazıyla dolu kapalı bir metal kabuk içinde yer alırken, çalışma mekanizması kabuğun dışındadır. Kapalı kabuğun sayesinde, dış çevre etkilerinden etkilenmez. Standart hava yalıtımı RMU'lardan önemli ölçüde daha küçük bir hacimler vardır, bu yüzden şu an en yaygın kullanılan tiptir.
- Katı Yalıtım RMU'lar: Katı yalıtım malzemeleri, ana yalıtım ortamı olarak kullanılır. Anahtar ve tüm canlı parçalar, epoksi reçine gibi yalıtım malzemeleri ile kaplanır veya potlanır. Anahtar içinde güvenli faz-arası ve faz-toprak yalıtım mesafeleri azaldığından, boyutları ve hacimleri SF6 RMU'larla benzerdir. Hiçbir SF6 salınımı yapmadıkları ve tamamen bakımsız çalışmayı sağladıkları için tercih edilirler.
2 SF6 RMU'ların Kullanım Sınırlamaları
SF6, atmosferik sera etkilerine katkı sağlayan önemli bir faktördür. Ancak, SF6 mükemmel yalıtım, yayma ve soğutma performansına sahip, güçlü elektronegatif, iyi termal iletkenlik ve istikrarlıdır, yeniden kullanılabilir, çevresel koşullara duyarlı değildir (nem, kirlilik, yüksek rakım) ve kompakt dolap tasarımlarına olanak tanır. Bu nedenle, elektrik ekipmanlarında yalıtım ve yayma ortamı olarak yaygın olarak kullanılır. SF6 tüketimi, enerji sektöründe en yüksektir; istatistikler, yıllık üretilen SF6 gazının %80'inin elektrik ekipmanlarında kullanıldığını göstermektedir.
Birleşmiş Milletler İklim Değişikliği Paneli (IPCC) ve ABD Çevre Koruma Ajansı (EPA), SF6'yi son derece zararlı ve etkili bir sera gazı olarak sınıflandırır. AB F-Gaz Yönetmeliği (2006) şunu belirtir: SF6'nın kullanımı, alternatif çözüm bulunmayan güç anahtarlama ekipmanları dışında, çoğu alanlarda yasaktır.
Ayrıca, SF6 RMU'lar karmaşık kullanımdır ve önemli yatırımlar gerektirir, birçok yardımcı cihaza ihtiyaç duyar:
- SF6 Sızıntı Monitörleme Ekipmanı Satın Alınması: SF6 gaz sızıntısı tespiti, SF6 konsantrasyonu ve oksijen içeriği izleme, iz sürüm nem tespiti vb. için kullanılır.
- SF6 Geri Kazanım Üniteleri ile Donanım: SF6 yayma süreci sırasında gaz odasında SF4 gibi yan ürün oluşur. Bu nedenle, kullanım ömrünün sonunda, kalan SF6 gazının yanı sıra, toksik yan ürünlerin özel bir işleme ihtiyacı vardır.
- SF6 Gaz Arıtma Ekipmanı Yapılandırma: SF6 gazını arıtma ve geri dönüşüm için kullanılır.
- Trafiklerde Ventilasyon Ekipmanı Kurulumu.
SF6 RMU'lar kullanılırken, aşağıdaki hususlara dikkat edilmelidir:
- SF6 Sızıntısını Minimuma İndirgeme: SF6 RMU'lar basınçlı kapalı odalar kullanır, ancak gaz sızıntısı kaçınılmazdır. SF6 basıncı düşükken anahtarlama işlemlerinin yapılması, güvenilirliğini düşürür, operatör güvenliğine doğrudan tehdit olur ve ekipman ömrünü kısaltır.
- İşçilerin trafiklere girmeden önce zorunlu ventilasyon yapılması ve özel koruyucu donanımla giyinmeleri gerekmektedir.
- İşlemler ve prosedürler karmaşıktır, ilgili personelin sürekli eğitim almaları gerekmektedir.
3 Katı Yalıtım RMU'ların Özellikleri ve Uygulamaları
SF6 RMU'ların potansiyel çevresel tehdidi, gelişimlerini sınırlamaktadır. SF6'ya alternatif bulmak, dünya çapında araştırma konusu olmuştur. Katı yalıtım RMU'lar, Eaton Corporation (ABD) tarafından 1990'ların sonlarında geliştirilmiş ve piyasaya sürülmüştür. İşlem sırasında, hiçbir toksik veya zararlı gaz üretmez, çevresel etkiye sahip değildir, daha yüksek güvenilirliğe sahiptir ve tamamen bakımsız çalışmayı sağlar.
Katı yalıtım RMU'lar, vakum kesici, ayrık anahtar, toprak anahtar, ana busbar, dal busbar gibi birincil iletken devrelerin, epoksi reçine gibi katı yalıtım malzemeleri ile ayrı ayrı veya birleşik olarak kaplanmış sistemleri ifade eder. Tamamen yalıtılmış, kapalı işlevsel modüller halinde kapsülleme yapılır ve daha fazla birleştirilebilir veya genişletilebilir. Modüllerin dış yüzeyleri, personelin erişebileceği, iletken veya yarıiletken bir ekran tabakası ile kaplanmıştır ve doğrudan ve güvenilir bir şekilde toprağa bağlanabilir.
3.1 Katı Yalıtım RMU'ların Özellikleri
- Eko Tasarım: Yalıtım veya anahtarlama ortamı olarak SF6 kullanmaz. Bunun yerine, anahtarlarda vakum yayma ortamı olarak, çevre dostu, çevresel etkiye sahip olmayan (ve geri dönüştürülebilir) malzemeler, ana yalıtım ortamı olarak kullanılır. Ayrıca, faaliyet sırasında düşük enerji tüketimi ve potansiyel hata noktalarının azalması için bileşen sayısı minimuma indirgenmiştir.
- Gerçek Bakımsız Çalışma: Katı yalıtım RMU'lar, SF6 basınç kasasını ortadan kaldırır. Anahtar gövdesinin iç yalıtımı ve yayma, vakum ortamını kullanır; dış yalıtım, yalıtım silindiri gibi katı dielektrik malzemeler kullanır. Yalıtım silindiri, katı döküm teknolojisi kullanılarak, vakum kesici, ana iletken devre ve yalıtım desteklerini tek bir birime entegre eder, met
