Rozwiązanie bez SF₆ dla powietrzno-izolowanych/ekologicznych gazowych rozdzielczyków pierścieniowych
I. Techniczne przeszkody w zastępowaniu SF₆
- Przerwa w wydajności izolacji
o Wytrzymałość na przebicie powietrza suchego/N₂ wynosi tylko 1/3 SF₆, co wymaga rozszerzenia przerwy kontaktowej z 60 mm do ≥150 mm.
o Tradycyjne mechanizmy sprężynowe nie mają energii potrzebnej do szybkiego zamykania dużych przerw, co łatwo prowadzi do ablacji kontaktów z powodu przeduderzenia.
o Sztuczne gazy (np. C4+CO₂) rozkładają się pod wpływem łuku elektrycznego, co prowadzi do nieodwracalnego obniżenia izolacji. - Ograniczenia konstrukcyjne mechaniczne
o Standardyzacja National Grid ustala szerokość szafy na 420 mm, ograniczając przestrzeń podłużną.
o Duże przerwy wymagają dłuższych ruchomych ostróg w trójpozycyjnych rozłącznikach, co zwiększa trudność projektowania izolacji.
II. Kluczowe rozwiązania i innowacje technologiczne
(I) Wzmacnianie projektu systemu izolacyjnego
|
Kierunek techniczny |
Wdrożenie |
Efekt |
|
Złożona izolacja |
Ruchoma ostrza + pokrywa izolacyjna wysokiej wytrzymałości + przegroda PTFE |
Blokowanie ścieżki rozładowania; wytrzymuje impulsowe napięcie piorunowe (≥125kV) |
|
Optymalizacja synergii medium |
Napełnienie powietrzem suchym/N₂ + rdzeń przerzutnika próżniowego |
Przerzutnik próżniowy zapewnia przerwanie; gazowa izolacja utrzymuje izolację |
|
Niezawodność zerowego kalibru |
Szafa przepuszcza testy częstotliwości sieciowej/impulsowe napięcie piorunowe (ciśnienie otoczenia) |
Brak ryzyka przecieku; bezpieczeństwo obsługi jest takie samo jak u zamkniętych szaf |
Kluczowe przełamanie: Osiągnięcie izolacji klasy SF₆ przy przerwie 150 mm, pokonując ograniczenia medium.
(II) Dynamiczna optymalizacja trójpozycyjnego rozłącznika
- Redukcja momentu bezwładności
Dłuższy główny wał z nylonu → Ulepszenie konwersji prędkości kątowej → Prędkość zamykania >4m/s (umożliwia 20kA krótkiego zwarcia podczas tłumienia przeduderzenia <1ms). - Projekt ruchomej ostrzy: Pokryta izolacją dłuższa ostrza zapewnia odległość między ziemią a fazą ≥180mm w pozycji otwartej.
- Pojemność ziemna: Dolny rozłącznik wyposażony w kontakty klasy E2 (wytrzymuje 5 operacji krótkiego zwarcia).
III. Porównanie kluczowych parametrów technicznych
|
Parametr |
Jednostka pierścieniowa SF₆ |
Rozwiązanie powietrze/eko-gaz |
|
Przerwa kontaktowa |
60 mm |
≥150 mm (w tym pokrywa izolacyjna) |
|
Prędkość zamykania |
Wystarczająca dla sprężyn |
Optymalizowany wał + lekkie ostrze |
|
Środowisko przerwania |
Gaz SF₆ |
Przerzutnik próżniowy + powietrze suche |
|
Wytrzymałość zerowego kalibru |
Nieprzechodzi |
Przechodzi 42kV częstotliwość sieciową/75kV LI |
|
Wpływ środowiskowy |
GWP=23,900 |
GWP=0 (powietrze suche) |
IV. Zapewnienie realizacji inżynieryjnej
- Proces weryfikacji izolacji
o Faza 1: Symulacja pola elektrycznego 3D (natężenie pola przerwy <3kV/mm)
o Faza 2: Pełne/cięciowe testy impulsu piorunowego (±200kV)
o Faza 3: Powtarzane testy izolacyjne po wykonaniu krótkiego zwarcia klasy E2 - Strategia niezawodności mechanizmu
o Szóstkowy wał z nylonu: Długowieczność odporna na deformację >10,000 operacji
o Trójpozycyjny zamek mechaniczny: Obowiązkowe zabezpieczenie przed błędami operacyjnymi
o Monitorowanie charakterystyki zamykania: Czujniki przemieszczenia dostarczają rzeczywistych krzywych prędkości zamykania
V. Podsumowanie zalet rozwiązania
- Bezpieczeństwo bez przecieków: Działanie pod ciśnieniem otoczenia eliminuje zależność od gazu; ryzyko awarii izolacji zbliża się do zera
- Pełna kompatybilność: Wymiary/interfejsy w pełni zgodne ze standardem National Grid 420 mm
- Projekt bez konserwacji: Długość życia przerzutnika próżniowego >20 lat; nie wymaga uzupełniania gazu
- 100% ekologiczna ścieżka: Powietrze suche umożliwia neutralność węglową; koszt zarządzania gazami F wynosi zero
