Perbandingan Unit Utama Cincin yang Dilepaskan dengan Gas SF6 dan Unit Utama Cincin yang Dilepaskan dengan Insulasi Padat

Perkenalan​
Pada masa kini, unit ring utama (RMU) yang diperisai dengan gas SF6 mendominasi pasaran. Walau bagaimanapun, gas SF6 diiktiraf secara antarabangsa sebagai salah satu gas rumah hijau utama. Untuk mencapai pemeliharaan alam sekitar dan pengurangan emisi, penggunaannya mesti dikurangkan dan dibatasi. Munculnya unit ring utama (RMU) yang diperisai padat telah menyelesaikan isu-isu berkaitan dengan RMU SF6 sambil memasukkan banyak ciri-ciri baru.

​1 Bekalan Kuasa Ring Utama dan Unit Ring Utama (RMUs)​​
Proses "urbanisasi" meletakkan tuntutan yang semakin meningkat terhadap kebolehpercayaan pengagihan tenaga. Semakin ramai pengguna memerlukan bekalan sumber kuasa ganda (atau lebih). Menggunakan sistem "bekalan kuasa radial" boleh menyebabkan kesukaran dalam pemasangan kabel, cabaran penyelesaian masalah, dan ketidakselesaan semasa peningkatan dan peluasan grid. Sebaliknya, "bekalan kuasa ring utama" boleh dengan mudah menyediakan sumber kuasa ganda (atau lebih) untuk beban penting, menyederhanakan laluan pengagihan, memudahkan pemasangan kabel, mengurangkan keperluan peralatan pemutus, mengurangkan kadar kegagalan, dan memudahkan pengenalan titik ralat.

​1.1 Bekalan Kuasa Ring Utama​
Bekalan kuasa ring utama merujuk kepada sistem di mana dua (atau lebih) laluan keluar dari substesen yang berbeza atau busbar yang berbeza dalam substesen yang sama disambungkan untuk membentuk gelung untuk bekalan kuasa. Kelebihannya termasuk: setiap dahan pengagihan boleh mendapatkan kuasa dari pengumpan utama di sebelah kirinya atau pengumpan utama di sebelah kanannya. Ini bermaksud jika ralat berlaku pada salah satu pengumpan utama, kuasa boleh terus disediakan dari sisi yang lain. Walaupun ia adalah bekalan kuasa sirkuit tunggal secara esensial, setiap dahan pengagihan secara efektif mendapat manfaat serupa dengan bekalan sirkuit ganda, meningkatkan kebolehpercayaan secara signifikan. Peraturan di China menetapkan bahawa sambungan ring utama utama di bandar mengikuti "Kriteria Keselamatan N-1". Ini bermaksud jika terdapat N beban pada laluan, apabila mana-mana satu beban mengalami ralat, sistem boleh menerima beban yang dipindahkan, memastikan "N-1" beban yang tinggal terus menerima bekalan kuasa yang selamat tanpa menyebabkan gangguan atau pengurangan beban.

​1.2 Kaedah Sambungan Ring Utama​

• ​Sambungan Ring Standard:​​ Dibekalkan oleh sumber tunggal, membentuk lingkaran melalui kabel sendiri, memastikan bekalan kuasa yang dapat dipercayai kepada semua beban lain apabila sebahagian kabel gagal.
• ​Sambungan Ring dari Busbar Berbeza:​​ Sambungan ini mempunyai dua sumber kuasa, biasanya dioperasikan dalam gelung terbuka, memberikan kebolehpercayaan bekalan yang lebih tinggi dan fleksibiliti operasi yang lebih besar.
• ​Sambungan Ring Tunggal:​​ Sumber kuasa diambil dari substesen yang berbeza atau dua bahagian busbar. Apabila mana-mana bahagian kabel dalam rangkaian sedang dalam penyelenggaraan, ia tidak menyebabkan gangguan beban.
• ​Sambungan Ring Berganda:​​ Setiap beban boleh mendapatkan kuasa dari jaringan ring bebas, menyediakan kebolehpercayaan yang sangat tinggi.
• ​Sambungan Ganda "T" Dual Sumber:​​ Dua litar kabel disambungkan dari bahagian busbar yang berbeza. Setiap beban boleh mendapatkan kuasa dari kedua-dua kabel. Kaedah ini pada dasarnya mencapai tiada gangguan untuk pengguna dual-sumber dan sangat sesuai untuk pengguna tertentu yang penting.

​1.3 Unit Ring Utama (RMUs) dan Ciri-Cirinya​
RMUs merujuk kepada kabinet peralatan pemutus yang digunakan untuk bekalan kuasa ring utama. Jenis kabinet termasuk pemutus beban, pemutus litar, kombinasi pemutus beban + pelepas, peralatan gabungan, penghubung bus, unit pengukuran, transformator voltan (VT), dll., atau apa-apa kombinasi atau penambahan daripadanya.

RMUs mempunyai struktur padat, ruang yang kecil, kos rendah, mudah dipasang, dan masa komisioning yang singkat, memenuhi keperluan untuk "miniaturisasi peralatan". Ia digunakan secara meluas dalam kompleks perumahan, bangunan awam, subestesen perusahaan kecil & sederhana, stesen pemutus sekunder, subestesen padat, dan kotak persimpangan kabel.

​1.4 Jenis RMU​

• ​RMU yang Diperisai Udara:​​ Menggunakan udara sebagai medium perisai. Ia mempunyai ruang yang besar dan volume, dan rentan terhadap pengaruh persekitaran.
• ​RMU SF6:​​ Menggunakan gas SF6 sebagai medium perisai. Pemutus utama terkandung dalam cangkang logam yang tertutup rapat dan diisi dengan gas SF6, dengan mekanisme operasi terletak di luar cangkang. Kerana penutupan yang rapat, ia tidak dipengaruhi oleh persekitaran luar. Volumenya jauh lebih kecil daripada RMU yang diperisai udara standard, menjadikannya jenis yang paling banyak digunakan pada masa kini.
• ​RMU yang Diperisai Padat:​​ Menggunakan bahan perisai padat sebagai medium perisai utama. Pemutus dan semua bahagian hidup ditutup atau dicetak dengan bahan perisai seperti resin epoksi. Karena jarak perisai antara fasa dan antara fasa dan tanah di dalam pemutus dikurangkan, saiz dan volumenya serupa dengan RMU SF6. Ia tidak menghasilkan emisi SF6 dan mencapai operasi benar-benar tanpa penyelenggaraan.

​2 Had Penggunaan RMU SF6​
SF6 adalah penyumbang utama kepada kesan rumah hijau atmosfera. Walau bagaimanapun, SF6 mempunyai sifat elektrikal yang ideal (perisai, pemadam lengkung api, dan prestasi pendinginan yang luar biasa), elektro-negatif yang kuat, konduktiviti haba dan kestabilan yang baik, boleh digunakan semula, tidak sensitif terhadap keadaan persekitaran (kelembapan, pencemaran, ketinggian), dan membolehkan reka bentuk kabinet yang padat. Oleh itu, ia digunakan secara meluas sebagai medium perisai dan pemadam lengkung api dalam peralatan elektrik. Penggunaan SF6 paling tinggi dalam industri tenaga; statistik menunjukkan bahawa 80% gas SF6 yang dihasilkan setiap tahun digunakan dalam peralatan elektrik.

Panel Antara Kerajaan Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu tentang Perubahan Iklim (IPCC) dan Agensi Perlindungan Alam Sekitar AS (EPA) kedua-duanya mengklasifikasikan SF6 sebagai gas rumah hijau yang sangat berbahaya dan berkesan. Peraturan Gas F-EU (2006) menetapkan: kecuali untuk peralatan pemutus kuasa di mana tidak ada alternatif yang layak, penggunaan SF6 dilarang dalam kebanyakan bidang.

Selain itu, RMU SF6 sukar digunakan dan memerlukan pelaburan yang besar, memerlukan banyak peranti tambahan:

• ​Membeli Peralatan Pemantauan Bocor SF6:​​ Digunakan untuk pengesanan bocor gas SF6, memantau kepekatan SF6 dan kandungan oksigen, mendeteksi kelembapan jejak, dll.
• ​Mengeluarkan Unit Pemulihan SF6:​​ Produk sampingan seperti SF4 dihasilkan di dalam kompartmen gas semasa proses pemadam lengkung api SF6. Oleh itu, pada akhir hayat, bukan hanya gas SF6 yang tersisa perlu dipulihkan, tetapi produk sampingan toksik yang tersisa memerlukan rawatan khas.
• ​Konfigurasikan Peralatan Penapisan Gas SF6:​​ Untuk menapis dan mendaur ulang gas SF6.
• ​Pasang Peralatan Ventilasi di Substesen.​​

Apabila menggunakan RMU SF6, adalah penting untuk:

• ​Menurunkan Bocor SF6:​​ RMU SF6 menggunakan rongga tertutup bertekanan, tetapi kebocoran gas tidak dapat dielakkan. Melakukan operasi pemutusan apabila tekanan SF6 rendah mengakibatkan kebolehpercayaan yang rendah, secara langsung mengancam keselamatan operator dan mengurangkan umur peralatan.
• ​Sebelum pekerja memasuki substesen, ventilasi paksa mesti dilakukan terlebih dahulu, dan mereka mesti memakai peralatan pelindung khusus.​​
• ​Operasi dan prosedur adalah kompleks, memerlukan latihan berulang kali bagi orang yang berkaitan.​​

​3 Ciri-ciri dan Aplikasi RMU yang Diperisai Padat​
Ancaman alam sekitar potensial dari RMU SF6 membatasi perkembangan lebih lanjut. Mencari alternatif untuk SF6 telah menjadi subjek kajian di seluruh dunia. RMU yang diperisai padat pertama kali dibangunkan dan diperkenalkan oleh Eaton Corporation (AS) pada akhir 1990-an. Semasa operasi, ia tidak menghasilkan gas toksik atau berbahaya, tidak mempengaruhi alam sekitar, menawarkan kebolehpercayaan yang lebih tinggi, dan mencapai operasi benar-benar tanpa penyelenggaraan.

RMU yang diperisai padat merujuk kepada sistem di mana litar konduksi utama—seperti pemutus vakum, pemutus sambungan, pemutus tanah, bus utama, bus cabang—dikapsulkan secara individu atau dalam kombinasi dengan bahan perisai padat seperti resin epoksi. Mereka dikapsulkan dalam modul fungsional yang sepenuhnya diisolasi dan tertutup yang boleh dikombinasikan atau diperluas lebih lanjut. Permukaan luar modul yang boleh diakses oleh pekerja dilapisi dengan lapisan perisai konduktif atau semi-konduktif dan boleh dihubungkan langsung dan dapat dipercayai ke tanah.

​3.1 Ciri-ciri RMU yang Diperisai Padat​

• ​Reka Bentuk Eco:​​ Tidak menggunakan SF6 sebagai medium perisai atau pemutusan. Sebaliknya, vakum digunakan sebagai medium pemadam lengkung api untuk pemutus, dan bahan yang ramah alam sekitar tanpa impak alam sekitar (dan yang boleh didaur ulang) digunakan sebagai medium perisai utama. Selain itu, jumlah komponen diminimumkan untuk memastikan penggunaan tenaga yang rendah semasa operasi dan titik kegagalan potensial yang lebih sedikit.
• ​Benar-benar Tanpa Penyelenggaraan:​​ RMU yang diperisai padat menghilangkan tangki tekanan SF6. Perisai dalaman dan pemadam lengkung api badan pemutus menggunakan medium vakum; perisai luar menggunakan bahan dielektrik padat seperti silinder insulasi. Silinder insulasi menggunakan teknologi cetak padat, mengintegrasikan pemutus vakum, litar konduksi utama, dan sokongan insulasi ke dalam satu unit, ditutup dalam enklosur logam, tidak dipengaruhi oleh persekitaran luar. Karena struktur keseluruhan yang sepenuhnya diisolasi dan tertutup, dan tidak ada isu seperti pengesanan bocor SF6, isi semula, dan pembuangan sisa, operasi benar-benar tanpa penyelenggaraan dicapai.
• ​Biaya Efektivitas Tinggi:​​ Walaupun pelaburan awal untuk RMU yang diperisai padat sedikit lebih tinggi daripada RMU SF6, biaya siklus hidup totalnya jauh lebih rendah, seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 1. Pertimbangan pengguna semakin komprehensif, mencakup tidak hanya harga pembelian awal tetapi juga biaya siklus hidup keseluruhan, termasuk risiko keselamatan, kualitas grid, pengendalian biaya, dan keberlanjutan. Biaya yang diperlukan untuk pemeliharaan, isi semula gas, penanganan bocor, dan pemulihan akhir RMU SF6 selama masa hidupnya hampir setara dengan harga pembelian. Sebaliknya, RMU yang diperisai padat melibatkan satu pelaburan awal dengan hampir tidak ada biaya selanjutnya. Oleh itu, dari sudut pandang jangka panjang, efisiensi ekonomi RMU yang diperisai padat jauh lebih unggul daripada RMU SF6.

​Jadual 1: Perbandingan Biaya Siklus Hidup antara RMU SF6 dan RMU yang Diperisai Padat​

• ​Struktur Padat:​​ Dirancang untuk sepadat mungkin sambil memastikan keselamatan kabinet dan kemudahan operasi. Ruang dan volumenya bahkan lebih kecil daripada RMU SF6, membantu pengguna menghemat ruang dan memberikan manfaat ekonomi langsung.
• ​Reka Bentuk Tahan Lengkung Api Dalaman, Lebih Selamat dan Lebih Boleh Dipercayai:​​ Untuk peralatan pemutus primer dan sekunder, kerusakan yang signifikan akibat lengkung api dalaman berlaku setidaknya sekali setahun. Kebanyakan RMU yang diperisai padat menggabungkan reka bentuk tahan lengkung api dalaman. Apabila lengkung api dalaman berlaku, dampaknya pada RMU diminimalisir sebanyak mungkin, memastikan operasi peralatan yang lebih selamat dan boleh dipercayai.
• ​Celah Isolasi Visual:​​ Memiliki jendela pengamatan visual untuk dengan mudah memeriksa status kontak pemutus sambungan tiga posisi dalaman, menyediakan isolasi visual di tempat dan meningkatkan keselamatan operator.
• ​Kemampuan Cerdas:​​ Lebih mudah untuk menerapkan otomasi distribusi berbanding RMU SF6. Setelah menginstal Unit Terminal Distribusi (DTU) dan peranti komunikasi, fungsi seperti pengumpulan dan pemantauan data status, "Empat-Jauh" (pengisyarat jauh, pengukuran jauh, pengawalan jauh, pengaturan jauh), komunikasi, diagnosis diri, dan perekaman/laporan dapat dengan mudah dicapai.

​3.2 Status Aplikasi​
Pada masa kini, adopsi luas RMU yang diperisai padat dibatasi oleh harganya yang relatif lebih tinggi dan proses pembuatan yang kompleks. Persyaratan prosesnya melebihi RMU yang diperisai gas SF6. Jika teknik proses kurang memadai, risiko perisai, probabilitas kegagalan, dan bahaya mungkin lebih tinggi daripada RMU SF6, memerlukan pengawasan kualitas yang ketat atas bahan baku dan keterampilan. Selain itu, fleksibilitas kabel RMU yang diperisai padat dapat terbatas, terutama untuk unit fungsional seperti kabinet PT (VT) dan kabinet pengukuran, menawarkan pilihan sambungan yang lebih sedikit dan membatasi pilihan pengguna, yang juga membatasi aplikasi dan perkembangan RMU yang diperisai padat.

Dengan optimasi struktur produksi yang berkelanjutan dan standarisasi yang semakin meningkat dalam pembuatan produk, kualitas produk RMU yang diperisai padat menjadi lebih stabil, dan harga secara bertahap menurun. Beberapa negara menawarkan insentif 5%~10% untuk produk yang tidak menggunakan SF6, untuk mengurangi penggunaan dan emisi. Ini berarti pengguna tidak hanya mempertimbangkan biaya pembelian dalam pengambilan keputusan. Kita juga dapat belajar dari praktik internasional: prioritaskan penggunaan RMU yang diperisai padat dalam proyek-proyek yang sensitif terhadap lingkungan dan proyek baru (misalnya, komunitas perumahan, bangunan publik, konstruksi municipal), sambil secara bertahap menggantikan RMU SF6. Fase out dan gantikan RMU SF6 yang sudah tua atau beroperasi sesuai dengan umur yang dijanjikan oleh produsen, dan berikan subsidi kepada pengguna yang mengadopsi RMU yang diperisai padat yang ramah lingkungan untuk mendukung produk tersebut. Seiring dengan peningkatan kesadaran lingkungan pengguna dan pertimbangan biaya siklus hidup, prospek RMU yang diperisai padat sangat luas.

​4 Kesimpulan​
RMU yang diperisai padat setara secara teknis dengan RMU SF6 dan memiliki beberapa fitur yang tidak dimiliki RMU SF6, seperti tidak mengeluarkan gas berbahaya, operasi benar-benar tanpa pemeliharaan, dan biaya siklus hidup total yang lebih rendah. Mereka semakin mendapatkan perhatian dan preferensi pengguna.