Giải pháp không chứa SF₆ cho các thiết bị phân phối vòng sử dụng khí cách điện/làm mát bằng không khí/thân thiện với môi trường
Ⅰ. Các Rào Cản Kỹ Thuật của Việc Thay Thế SF₆
- Hiệu Suất Cách Điện của Chất Cách Điện
o Hiệu suất cách điện của không khí khô/N₂ chỉ bằng 1/3 so với SF₆, yêu cầu mở rộng khoảng cách tiếp xúc từ 60mm lên ≥150mm.
o Cơ chế lò xo truyền thống thiếu năng lượng để đóng nhanh các khoảng cách lớn, dễ gây ra sự mài mòn do đánh lửa trước.
o Các khí tổng hợp (ví dụ: C4+CO₂) phân hủy dưới tác dụng của hồ quang, dẫn đến suy giảm cách điện không thể phục hồi. - Hạn Chế về Cấu Trúc Cơ Khí
o Chuẩn hóa lưới điện quốc gia cố định chiều rộng tủ ở 420mm, hạn chế không gian dọc.
o Các khoảng cách lớn đòi hỏi lưỡi dao di chuyển dài hơn trong các công tắc ba vị trí, tăng khó khăn trong thiết kế cách điện.
II. Giải Pháp và Sáng Tạo Công Nghệ Chính
(I) Thiết Kế Nâng Cao Hệ Thống Cách Điện
|
Hướng Kỹ Thuật |
Thực Hiện |
Hiệu Quả |
|
Cách Điện Phức Hợp |
Lưỡi dao di chuyển + vỏ cách điện cường độ cao + vách ngăn PTFE |
Chặn đường đi của phóng điện; chịu được áp suất xung sét (≥125kV) |
|
Tối ưu Hóa Synergy Chất Cách Điện |
Điền không khí khô/N₂ + lõi ngắt mạch chân không |
Lõi ngắt mạch chân không đảm bảo ngắt mạch; cách điện khí duy trì cách ly |
|
Độ Tin Cậy Không Gờ |
Tủ vượt qua các bài kiểm tra tần số điện và xung sét (áp suất môi trường) |
Không có rủi ro rò rỉ; an toàn bảo dưỡng tương đương với tủ kín |
Sự Đột Phá Chính: Đạt được cách điện cấp SF₆ tại khoảng cách 150mm, khắc phục giới hạn của chất cách điện.
(II) Tối ưu Hóa Động cho Công Tắc Ba Vị Trí
- Giảm Mô Men quán tính
Trục chính nylon kéo dài → Cải thiện chuyển đổi tốc độ góc → Tốc độ đóng >4m/s (cho phép tạo mạch ngắn mạch 20kA trong khi kìm hãm đánh lửa trước <1ms). - Thiết Kế Lưỡi Dao Di Chuyển: Lưỡi dao kéo dài bọc cách điện đảm bảo khoảng cách đất/pha ≥180mm ở vị trí mở.
- Năng Lực Tiếp Địa: Công tắc dưới trang bị tiếp điểm lớp E2 (chịu được 5 lần tạo mạch ngắn mạch).
III. So Sánh Các Thông Số Kỹ Thuật Chính
|
Thông Số |
Tủ Main Ring SF₆ |
Giải Pháp Không Khí/Eco-friendly Gas |
|
Khoảng Cách Tiếp Xúc |
60mm |
≥150mm (bao gồm vỏ cách điện) |
|
Tốc Độ Đóng |
Phù hợp cho lò xo |
Trục tối ưu + lưỡi dao nhẹ |
|
Chất Ngắt Mạch |
Khí SF₆ |
Lõi ngắt mạch chân không + không khí khô |
|
Chịu Được Không Gờ |
Thất bại |
Đạt 42kV tần số điện/75kV xung sét |
|
Tác Động Môi Trường |
GWP=23,900 |
GWP=0 (không khí khô) |
IV. Bảo Đảm Thực Hiện Kỹ Thuật
- Quá Trình Kiểm Định Cách Điện
o Giai Đoạn 1: Mô phỏng trường điện 3D (độ mạnh trường <3kV/mm)
o Giai Đoạn 2: Kiểm tra xung sét đầy đủ/cắt (±200kV)
o Giai Đoạn 3: Kiểm tra cách điện lặp lại sau tạo mạch ngắn mạch lớp E2 - Chiến Lược Độ Tin Cậy Cơ Khí
o Trục nylon lục giác: Tuổi thọ chống biến dạng >10,000 lần vận hành
o Khóa cơ khí ba vị trí: Khóa bắt buộc chống sai lầm vận hành
o Giám sát đặc tính tạo mạch: Cảm biến vị trí cung cấp đường cong tốc độ đóng thực tế
V. Tóm Tắt Ưu Điểm Giải Pháp
- An Toàn Không Rò Rỉ: Hoạt động ở áp suất môi trường loại bỏ phụ thuộc vào khí; rủi ro hỏng cách điện gần như bằng không
- Tương Thích Hoàn Toàn: Kích thước/giao diện tuân thủ hoàn toàn chuẩn lưới điện quốc gia 420mm
- Thiết Kế Không Cần Bảo Dưỡng: Tuổi thọ lõi ngắt mạch chân không >20 năm; không cần bổ sung khí
- Đường Dẫn 100% Eco-friendly: Không khí khô cho phép trung hòa carbon; chi phí quản lý khí F bằng không
