Řešení bez SF₆ pro vzduchově izolované/ekologické plynové okruhové přepážky
I. Technické problémy při náhradě SF₆
- Problém s výkonem izolačního média
o Izolační síla sušího vzduchu/N₂ je pouze 1/3 z SF₆, což vyžaduje rozšíření kontaktního průtahu z 60 mm na ≥150 mm.
o Tradiční pružinové mechaniky nemají dostatek energie k rychlému uzavření velkých průtahů, což snadno způsobuje erozi kontaktů kvůli predisku.
o Syntetické plyny (např. C4+CO₂) se rozkládají za obloukového výboje, což vede k nevratnému degradaci izolace. - Mechanické strukturální omezení
o Standardizace Národní sítě fixuje šířku skříně na 420 mm, což omezuje longitudinální prostor.
o Velké průtahy vyžadují delší pohyblivé lisky u třípolohových odpojovacích členů, což zvyšuje obtížnost návrhu izolace.
II. Klíčová řešení a technologické inovace
(I) Vylepšení návrhu izolačního systému
|
Technický směr |
Implementace |
Účinek |
|
Kompozitní izolace |
Pohyblivá liska + vysokopěnová izolační obálka + PTFE děloha |
Blokuje cestu výboji; odolává bleskovému impulznímu napětí (≥125 kV) |
|
Optimalizace synergii média |
Naplnění suším vzduchem/N₂ + jádro vakuumového přerušovače |
Vakuumový přerušovač zajišťuje přerušení; plynná izolace udržuje izolaci |
|
Nulová měřená spolehlivost |
Skříň prochází testy síly střídavého proudu/bleskového impulzu (ambientní tlak) |
Žádné riziko úniku; bezpečnost údržby odpovídá pečlivě uzavřeným skříním |
Klíčový průlom: Dosáhnutí izolace třídy SF₆ při 150mm průtahu, překonání omezení média.
(II) Dynamická optimalizace třípolohového odpojovacího členu
- Zmenšení rotující inertnosti
Prodloužený nylonový hlavní hřídel → Zlepšení konverze úhlové rychlosti → Rychlost uzavírání >4 m/s (umožňuje krátkozavření 20 kA při potlačení predisku <1 ms). - Návrh pohyblivé lisky: Izolačně obalená prodloužená liska zajišťuje vzdálenost země/fáze ≥180 mm v otevřené poloze.
- Schopnost zapojení do země: Dolní odpojovací člen vybaven E2 třídou kontaktů (odolá 5 operacím krátkozavření).
III. Srovnání klíčových technických parametrů
|
Parametr |
Okruhová jednotka SF₆ |
Řešení s vzduchem/ekologickým plynem |
|
Kontaktní průtah |
60 mm |
≥150 mm (včetně izolační obálky) |
|
Rychlost uzavírání |
Dostačující pro pružiny |
Optimalizovaný hřídel + lehká liska |
|
Médium pro přerušení |
Plyn SF₆ |
Vakuumový přerušovač + suší vzduch |
|
Odolnost proti nulovému měření |
Selhání |
Prochází 42 kV sílou střídavého proudu/75 kV LI |
|
Environmentální dopad |
GWP=23 900 |
GWP=0 (suší vzduch) |
IV. Záruky implementace v inženýrství
- Proces ověření izolace
o Fáze 1: 3D simulace elektrického pole (intenzita pole v průtahu <3 kV/mm)
o Fáze 2: Úplné/testy bleskového impulzu (+/-200 kV)
o Fáze 3: Opakované izolační testy po E2 třídě krátkozavření - Strategie spolehlivosti mechanismu
o Šestiúhelníkový nylonový hřídel: Odolnost proti deformaci životnost >10 000 operací
o Mechanická interlock třípolohového členu: Povinné zamykání proti chybám
o Monitorování charakteristik uzavírání: Senzory posunu poskytují reálné časové křivky rychlosti uzavírání
V. Shrnutí výhod řešení
- Bezpečnost bez úniků: Provoz za ambientního tlaku eliminuje závislost na plynu; riziko selhání izolace se blíží nule
- Plná kompatibilita: Rozměry/rozhraní plně splňují standard Národní sítě 420 mm
- Design bez údržby: Životnost vakuumového přerušovače >20 let; není nutná doplňování plynu
- 100% ekologická cesta: Suší vzduch umožňuje uhlíkovou neutralitu; nulové náklady na správu F-plynů
