Решение без SF₆ за въздушно изолирани/екологични газови кръгови разпределителни устройства
Ⅰ. Технически бутилекове при заместването на SF₆
- Разлика в производителността на изолационната среда
o Производителността на сухия въздух/N₂ е само 1/3 от тази на SF₆, което изисква разширяване на контактното разстояние от 60 мм до ≥150 мм.
o Традиционните пружинни механизми нямат достатъчна енергия за бързо затваряне на големи разстояния, което лесно води до абляция на контактите поради предварителен пробив.
o Синтетичните газове (например C4+CO₂) се разлагат при дуговете, което води до необратимо намаление на изолацията. - Механични структурни ограничения
o Националните стандарти фиксират ширината на кабинета на 420 мм, което ограничава продължителното пространство.
o Големите разстояния изискват по-дълги движещи се клинове в трипозиционните разединители, което увеличава трудността в дизайна на изолацията.
II. Основни решения и технологични иновации
(I) Подобряване на дизайнa на изолационната система
|
Техническо насочване |
Изпълнение |
Ефект |
|
Композитна изолация |
Движещ се клин + покритие с висока изолационна сила + PTFE разделител |
Блокира пътя на разрядката; издържа молниев удар (≥125 кВ) |
|
Оптимизация на синергията на средата |
Напълване с сух въздух/N₂ + ядро на вакуумен прекъсвач |
Вакуумният прекъсвач осигурява прекъсване; газовата изолация поддържа изолацията |
|
Нулева надеждност |
Кабинетът преминава тестове за промишлена честота/молниев удар (околната атмосферна притисналост) |
Няма риск от утечи; безопасността при поддръжка е равна на запечатаните кабинети |
Ключово проривно решение: Постига изолация на ниво SF₆ при 150 мм разстояние, преодолявайки ограниченията на средата.
(II) Динамично оптимизиране на трипозиционния разединител
- Намаление на ротационния импулс
Продължен главен вал от нейлон → Подобрена конверсия на ъгловата скорост → Скорост на затваряне >4 м/с (осигурява 20 кА краткосрочно замыкание, докато потискат предварителния пробив <1 мс). - Дизайн на движещия се клин: Изолационно облицован продължен клин осигурява заземяване/фазово разстояние ≥180 мм при отворено положение.
- Заземяване: Долен разединител оборудван с E2 клас контакти (издържа 5 операции на краткосрочно замыкание).
III. Сравнение на ключови технически параметри
|
Параметър |
Колцо SF₆ |
Въздушно/екологично газово решение |
|
Контактно разстояние |
60 мм |
≥150 мм (вкл. изолационно покритие) |
|
Скорост на затваряне |
Достатъчна за пружини |
Оптимизиран вал + лек клин |
|
Прекъсваща среда |
SF₆ газ |
Вакуумен прекъсвач + сух въздух |
|
Издържане на нулево разстояние |
Не успява |
Преминава 42 кВ промишлена честота/75 кВ LI |
|
Екологично влияние |
GWP=23,900 |
GWP=0 (сух въздух) |
IV. Забезпечене на инженерната реализация
- Процес на проверка на изолацията
o Фаза 1: 3D симулация на електричното поле (полето на разстоянието <3 кВ/мм)
o Фаза 2: Пълни/частични тестове за молниев удар (±200 кВ)
o Фаза 3: Повторни изолационни тестове след E2 клас краткосрочно замыкание - Стратегия за надеждност на механизма
o Шестоъгълен вал от нейлон: Срок на изживяване, устойчив на деформация >10,000 операции
o Механичен интерлок на три позиции: Обязателно заключване против грешки
o Мониторинг на характеристики при замыкание: Датчици за разместяване предоставят реални криви на скоростта на затваряне
V. Резюме на преимуществата на решението
- Безопасност без утечки: Работа при околната атмосферна притисналост елиминира зависимостта от газ; рискът от провал на изолацията е почти нулев
- Пълна съвместимост: Размери/интерфейси напълно съответстват на националния стандарт 420 мм
- Дизайн без поддръжка: Срок на изживяване на вакуумния прекъсвач >20 години; не се изисква допълнително попълване с газ
- 100% екологично решение: Сухият въздух осигурява карбонова нейтралност; нулеви разходи за управление на F-газове
