Sammenligning av SF6 gassisolerede ringhovedenhet og fast isolerte ringhovedenhet

Introduksjon​
For tiden dominerer SF6-gassisolerede ringhovedenheter (heretter referert til som "SF6 RMUs") markedet. Imidlertid er SF6-gass internasjonalt anerkjent som en av de viktigste drivhusgasser. For å oppnå miljøvern og reduksjon av utslipp, må dens bruk reduseres og begrenses. Fremkomsten av fastisolerede ringhovedenheter (RMUs) har løst problemene forbundet med SF6 RMUs, samtidig som den inkluderer mange nye funksjoner.

​1 Ringstrømforrsyning og Ringhovedenheter (RMUs)​​
"Urbaniseringsprosessen" stiller økende krav til påliteligheten i strømforsyningen. Flere brukere krever dobbelt- (eller flere) strømkilder. Bruk av et "radialt strømsystem" kan føre til utfordringer ved kabellaying, feilsøking og ulemper under nettutvidelse. I motsetning til dette kan en "ringstrømforrsyning" enkelt gi dobbelt- (eller flere) strømkilder for kritiske belastninger, forenkler distribusjonslinjer, gjør kabellaying lettere, reduserer behovet for spenningsskap, senker feilraten og gjør identifisering av feilpunkt lettere.

​1.1 Ringstrømforrsyning​
Ringstrømforrsyning refererer til et system der to (eller flere) utgående linjer fra ulike transformasjonsstasjoner eller ulike busser i samme transformasjonsstasjon er koblet sammen for å danne en løkke for strømforsyning. Dets fordeler inkluderer: hver distribusjonsgren kan trekke strøm fra hovedføderen på venstre side eller høyre side. Dette betyr at hvis det oppstår en feil i en av hovedføderne, kan strømforsyningen fortsette fra den andre siden. Selv om det i grunnen er enkeltsirkuit-strømforsyning, får hver distribusjonsgren effektivt fordeler liknende dobbeltsirkuit-forsyning, noe som betydelig forbedrer påliteligheten. Kinas regler stiler at hovedringforbindelsen i byer følger "N-1 Sikkerhetskriteriet". Dette betyr at hvis det er N belastninger på linjen, når noen en belastning opplever en feil, kan systemet akseptere overført belastning, og sikre at de gjenstående "N-1" belastningene fortsetter å motta trygg strømforsyning uten å forårsake strømtap eller belastningsnedskjæring.

​1.2 Ringforbindelsesmetoder​

• ​Standard Ringforbindelse:​​ Foresatt av en enkelt kilde, danner en ring gjennom kablene selv, sikrer pålitelig strømforsyning til alle andre belastninger når en del av kabelen mislykkes.
• ​Ringforbindelse fra Ulige Busser:​​ Denne forbindelsen har to strømkilder, vanligvis driftet i åpen løkke, gir høyere forsyningspålitelighet og større driftsflexibilitet.
• ​Enkel Ringforbindelse:​​ Strømkilder tas fra ulike transformasjonsstasjoner eller to busseksjoner. Når enhver kabelseksjon i nettet er under vedlikehold, forårsaker det ikke noen belastningsnedbryting.
• ​Dobbelt Ringforbindelse:​​ Hver belastning kan motta strøm fra et uavhengig ringnett, gir svært høy pålitelighet.
• ​Dobbel Kilde Dobbelt "T" Forbindelse:​​ To kabelkretser er koblet fra ulike busseksjoner. Hver belastning kan trekke strøm fra begge kabler. Denne metoden oppnår essensielt ingen nedbryting for dobbelkildebrukere og er spesielt egnet for visse kritiske brukere.

​1.3 Ringhovedenheter (RMUs) og deres Karakteristika​
RMUs refererer til spenningsskap som brukes for ringstrømforrsyning. Skaptyper inkluderer lastskalter, sirkuitsbrytere, kombinasjon av lastskal + fuses, kombinasjon apparat, bussekoppler, måleenheter, spenningstransformatorer (VTs), etc., eller enhver kombinasjon eller utvidelse av disse.

RMUs har en kompakt struktur, liten fotavtrykk, lav kostnad, lett installasjon, og kort kommisjoneringstid, møter kravet om "miniatyrisk utstyr". De er vidt brukte i boligkomplekser, offentlige bygninger, små og mellomstore bedrifts-transformasjonsstasjoner, sekundære skiftstasjoner, kompakte transformasjonsstasjoner, og kabelkryssningsbokser.

​1.4 RMU Typer​

• ​Luftisolerede RMUs:​​ Bruker luft som isolasjonsmedium. De har stor fotavtrykk og volum, og er sårbare for miljøinfluenser.
• ​SF6 RMUs:​​ Bruker SF6-gass som isolasjonsmedium. Hovedbryteren er plassert inni en tett lukket metallskall fylt med SF6-gass, med operasjonsmekanismen plassert utenfor skallen. På grunn av den tette omslutningen, er de ikke påvirket av eksternt miljø. Volumet er betydelig mindre enn standard luftisolerede RMUs, gjør dem til den mest brukte typen for tiden.
• ​Fastisolerede RMUs:​​ Bruker faste isolasjonsmaterialer som hovedisolasjonsmedium. Bryteren og alle levende deler er innskrevet eller potet med isolasjonsmaterialer som epoksyresin. Fordi de sikre fase-til-fase og fase-til-jord isolasjonsavstandene inne i bryteren er redusert, er størrelsen og volumet lik SF6 RMUs. De produserer ingen SF6-utslipp og oppnår sannt vedlikeholdsfri drift.

​2 Bruksbegrensninger for SF6 RMUs​
SF6 er en viktig bidragsyter til atmosfæriske drivhuseffekter. Imidlertid har SF6 ideelle elektriske egenskaper (utmerket isolasjon, bukslagssving og kjølingsevne), sterkt elektro-negativitet, god varmeledning og stabilitet, er gjenbrukbar, usensitiv for omgivelsesforhold (fuktighet, forurensning, høy høyde), og muliggjør kompakte skapdesign. Derfor er det vidt brukt som isolasjons- og bukslagssving-medium i elektrisk utstyr. SF6-forbruket er høyest i energisektoren; statistikk indikerer at 80% av SF6-gassen produsert årlig brukes i elektrisk utstyr.

FNs intergovernmentale panel for klimaendringer (IPCC) og USAs miljøvernavdeling (EPA) klassifiserer begge SF6 som en ekstremt skadelig og påvirkende drivhusgass. EU F-Gass-reguleringen (2006) stiler: unntatt for strømskap hvor ingen alternativ eksisterer, er bruk av SF6 forbudt i de fleste felt.

Videre, SF6 RMUs er komplekse å bruke og krever betydelig investering, krever mange hjelpemidler:

• ​Kjøp SF6-lekkasjeovervåkningsutstyr:​​ Brukes for SF6-gasslekkasjeoppdaging, overvåking av SF6-konsentrasjon og oksygenginnhold, oppdaging av sporfeuchtigkeit, etc.
• ​Utstyre SF6-gjenopprettingsenheter:​​ Ved-produkter som SF4 genereres inni gasskammeret under SF6-bukslagssving-prosessen. Derfor, ved slutten av livet, må ikke bare resterende SF6-gass gjenopprettes, men resterende giftige ved-produkter krever spesiell behandling.
• ​Konfigurere SF6-gassrenseutstyr:​​ For å rense og gjenbruke SF6-gassen.
• ​Installere ventilasjonsutstyr i transformasjonsstasjoner.​​

Når man bruker SF6 RMUs, er det viktig å:

• ​Minimere SF6-lekkasje:​​ SF6 RMUs bruker pressuriserte tette kammer, men gasslekkasje er uunngåelig. Utføre skiftoperasjoner når SF6-trykket er lavt resulterer i lav pålitelighet, truer direkte operatørers sikkerhet og reduserer utstyrets levetid.
• ​Før arbeidere går inn i transformasjonsstasjonen, må tvungen ventilasjon først utføres, og de må ha på spesiell beskyttelsesutstyr.​​
• ​Operasjoner og prosedyrer er komplekse, krever repeterende trening for relevante personer.​​

​3 Karakteristika og Anvendelser av Fastisolerede RMUs​
Potensiell miljøtrusselen av SF6 RMUs begrenser deres videre utvikling. Å finne alternativer til SF6 har vært et forskningsområde verden over. Fastisolerede RMUs ble først utviklet og introdusert av Eaton Corporation (USA) i slutten av 1990-årene. Under drift genererer de ingen giftige eller skadelige gasser, har ingen miljøpåvirkning, tilbyr høyere pålitelighet, og oppnår sannt vedlikeholdsfri drift.

Fastisolerede RMUs refererer til systemer der primære ledningskrefter - som vakuumavbryter, disconnector, jordingsveitskontakt, hovedbus, grenbus - individuelt eller i kombinasjon er innkapslet med faste isolasjonsmaterialer som epoksyresin. De er pakket inn i fullt isolerte, tette funksjonelle moduler som kan kombineres eller utvides videre. Ytre overflater av modulene som er tilgjengelige for personell, er belegg med en konduktiv eller semi-konduktiv skjermingslag og kan direkte og pålitelig jordes.

​3.1 Karakteristika av Fastisolerede RMUs​

• ​Økosmart Design:​​ Bruker ikke SF6 som isolasjons- eller skifte-medium. I stedet brukes vakuum som bukslagssving-medium for skifter, og miljøvennlige materialer uten miljøpåvirkning (og som kan gjenbrukes) brukes som hovedisolasjonsmedium. Videre, antallet komponenter er minimert for å sikre lav energiforbruk under drift og færre potensielle feilpunkter.
• ​Sannt Vedlikeholdsfri:​​ Fastisolerede RMUs eliminerer SF6-trykkbeholderen. Intern isolasjon og bukslagssving av skivekroppen bruker vakuum-medium; ekstern isolasjon bruker faste dielektriske materialer som isolasjons-sylinder. Isoleringssylinderen bruker fast-gjøringsteknologi, integrerer vakuumavbryter, hovedledningskrets og isolerende støtter i én enhet, pakket inn i en metallomhylning, uutsatt for eksternt miljø. På grunn av den fullt isolerte og tette totalstrukturen, og mangelen på problemer som SF6-lekkasjeoppdaging, fylling og avfallshandtering, oppnår man sannt vedlikeholdsfri drift.
• ​Høy Kostnadseffektivitet:​​ Selv om den initielle investeringen for fastisolerede RMUs er litt høyere enn for SF6 RMUs, er den totale livssykluskosten betydelig lavere, som vist i tabell 1. Brukerne vurderer mer omfattende, inkluderer ikke bare den initielle kjøpsprisen, men også totalt livssykluskost, inkludert sikkerhetsrisiko, nettetterspill, kostnadskontroll og bærekraft. Kostnadene knyttet til vedlikehold, gassfylling, lekkasjebehandling og endelig gjenoppretting av SF6 RMUs under deres levetid er nesten like store som kjøpsprisen. I motsetning til dette involverer fastisolerede RMUs en initiell investering med nesten ingen etterfølgende kostnader. Derfor, sett over lengre tid, er den økonomiske effektiviteten av fastisolerede RMUs langt superiore til SF6 RMUs.

​Tabell 1: Livssykluskost Sammenligning mellom SF6 RMUs og Fastisolerede RMUs​

• ​Kompakt Struktur:​​ Designet for å være så kompakt som mulig samtidig som skapets sikkerhet og enkel drift er sikret. Fotavtrykket og volumet er enda mindre enn SF6 RMUs, hjelper brukere med å spare plass og gir direkte økonomiske fordeler.
• ​Intern Bukslagssving-Sikker Design, Sikkert og Pålidelig:​​ For primære og sekundære spenningsskap, oppstår betydelig skade av intern bukslagssving minst én gang årlig. De fleste fastisolerede RMUs inkluderer intern bukslagssving-sikker design. Når det oppstår intern bukslagssving, blir påvirkningen på RMU minimalisert så mye som mulig, sikrer sikrere og påliteligere drift av utstyr.
• ​Visualisert Isolasjonsavstand:​​ Har et visuelt observasjonsvindu for enkel inspeksjon av kontaktstatus for den interne trippel-posisjon-disconnectoren, gir synlig isolasjon på stedet og forbedrer operatørs sikkerhet.
• ​Smart Evner:​​ Lettere å implementere distribusjonsautomatisering sammenlignet med SF6 RMUs. Etter installasjon av en Distribusjonsterminalenhet (DTU) og kommunikasjonsutstyr, kan funksjoner som statusdatainnsamling og overvåking, "Fire-Fjerne" funksjoner (fjernsignering, fjernmåling, fjernkontroll, fjernregulering), kommunikasjon, selvdiaognose og logging/rapportering lett oppnås.

​3.2 Anvendelsesstatus​
For tiden er den bredt utbredte adopsjonen av fastisolerede RMUs begrenset av deres relativt høyere pris og komplekse produksjonsprosesser. Deres prosesskrav overstiger de for SF6-gassisolerede RMUs. Hvis prosessmetoder er utilstrekkelige, kan isolasjonsrisiko, feilprosent og fare være høyere enn SF6 RMUs, krever streng kvalitetskontroll av råvarer og håndverk. I tillegg kan kabelflexibiliteten til fastisolerede RMUs være begrenset, spesielt for funksjonsenheter som PT (VT)-skap og målingskap, gir fåre koblingsalternativer og begrenser brukervalg, som også en smule begrenser anvendelsen og utviklingen av fastisolerede RMUs.

Med kontinuerlig optimalisering av produksjonsstrukturer og økende standardisering i produktproduksjon, blir produktkvaliteten til fastisolerede RMUs mer stabil, og priser gradvis lavere. Noen land tilbyr incitamenter på 5%~10% for produkter som ikke bruker SF6, for å redusere dens bruk og utslipp. Dette betyr at brukere ikke kun vurderer kjøpskostnader i beslutningstaking. Vi kan også lære av internasjonale praksis: prioritere bruk av fastisolerede RMUs i miljøfølsomme prosjekter og nye prosjekter (f.eks. boligområder, offentlige bygninger, kommunal bygging), samtidig som gradvis faser ut SF6 RMUs. Fase ut og erstatt gamle eller operative SF6 RMUs ifølge deres leverandørs lovte levetid, og gi subsidier til brukere som adopterer miljøvennlige fastisolerede RMUs for å støtte slike produkter. Som brukernes miljøbevissthet øker og livssykluskostnadsbetragtninger øker, er utsiktene for fastisolerede RMUs bred.

​4 Konklusjon​
Fastisolerede RMUs er teknisk ekvivalent til SF6 RMUs og har noen funksjoner som SF6 RMUs mangler, som ingen skadelige gassutslipp, sannt vedlikeholdsfri drift, og lavere total livssykluskost. De får stadig mer brukeroppmerksomhet og preferanse.