Návrh řešení pro 24kV suchovzdušně izolovanou okružní distribuční jednotku

Kombinace ​Solid Insulation Assist + Suchý vzduchový izolant​ představuje směr vývoje pro 24kV RMU. Tím, že se vyvažují požadavky na izolaci s kompaktností a používáním pevného pomocného izolantu, lze projít testy izolace bez významného zvětšení rozměrů mezi fázemi a mezi fází a zemí. Zakrytí sloupce pevným materiálem posiluje izolaci pro vakuumový přerušovač a jeho spojovací vodiče.

Udržení ​rozestupu fází 24kV vývodní sběrnice na 110mm, může být snížena intenzita elektrického pole a koeficient nerovnoměrnosti tím, že je povrch sběrnice zakryt. ​Tabulka 4​ vypočítává elektrické pole pod různými rozestupy fází a tloušťkami izolačního materiálu sběrnice. Ukazuje, že vhodné zvětšení rozestupu fází na ​130mm​ a použití ​5mm epoxidového obalování​ kruhové sběrnice vede k síle elektrického pole ​2298 kV/m. To udržuje určitý zásobník pod maximální výdrž suchého vzduchu (3000 kV/m).

​Tabulka 4: Podmínky elektrického pole pod různými rozestupy fází a tloušťkami izolačního materiálu sběrnice​

Díky ​nízké izolační síle suchého vzduchu nemůže samotná pevná izolace řešit problém s výdrží napětí pro izolační mezery. Konfigurace s ​dvojitým oddělením efektivně distribuuje napětí mezi dvěma plynovými mezery. Okruhy pro rozložení pole (poleové štíty) jsou navrženy v koncentrovaných oblastech pole, jako jsou stacionární kontakty izolace a zemnící, aby byla snížena síla pole a minimalizovány rozměry vzduchového prázdného prostoru. Jak je ukázáno v ​Obrázku 3, hlavní hřídel ze zesíleného nylonu otočí mechanismus dvojitého přerušení, aby byly dosaženy operační, izolační a zemnící stavy. Okruhy u stacionárních kontaktů, s průměrem ​60mm a epoxidovým obalováním, umožňují vzdálenost ​100mm pro odolnost proti bleskovému impulsnímu napětí ​150kV.

Jiné přístupy, jako jsou ​dlouhé fázově oddělené rozvržení, použití jednofázových nádrží z slitiny s vysokou pevností nebo mírné zvýšení tlaku plynu, mohou také splnit požadavky na odolnost 24kV. Avšak RMU vyžadují ​nízké náklady, a příliš vysoké náklady jsou nepřijatelné pro uživatele. Díky optimalizovanému návrhu, jako je mírné zvětšení šířky RMU, lze dosáhnout cíle ​nízkých nákladů a miniaturizace pro 24kV ekologická plynově izolovaná RMU.

​1. Rozvržení zemnících přepínačů v ekogázových RMU​
Existují dvě hlavní metody obvodu pro implementaci funkce zemnění:

• Zemnící přepínač na vývodní straně (spodní zemnící přepínač)
• Zemnící přepínač na straně sběrnice (horní zemnící přepínač), volitelně hodnocený E0, vyžadující koordinaci s hlavním přepínačem pro operace zemnění.

​Standardizovaný návrh schématu 12kV RMU (skříně) Státní sítě​ 2022 určuje, že všechny třípolohové přepínače (izolace, spojení, zemnění) by měly používat uspořádání na straně sběrnice, označované jako "Zemnící přepínač kombinované funkce na straně sběrnice".

Předpisy pro bezpečnost elektřiny stanovují, že ​mezi zemnícím vodičem/přepínačem a zařízením podléhajícím údržbě nesmí existovat žádný přerušovač (CB) nebo pojistka. Pokud kvůli návrhovým omezením existuje CB mezi zemnícím přepínačem a zařízením, musí být provedena opatření, která zajistí, že CB nemůže být otevřen po uzavření zemnícího přepínače a CB. Proto:

• ​Zemnící přepínač na straně vedení, umístěný za CB, je připojen přímo k zemněnému vývodnímu kabelu, což automaticky splňuje předpis, protože mezi ním a zařízením neexistuje žádný CB.
• ​Zemnící přepínač na straně sběrnice, umístěný před CB, má vakuumový CB mezi sebou a zemněným vývodním kabelem, což porušuje požadavek na přímé spojení. Po uzavření zemnícího přepínače a CB musí být provedena opatření zabránící otevření CB. Příkladem jsou odpojení okruhu spouštění CB pomocí blokovací desky nebo použití mechanických interloků, které zabrání náhodnému otevření CB a následné ztrátě zemnění.

Národní standard také vyžaduje ​mechanické a elektrické interlocky k ​zabránění ručnímu nebo elektrickému otevření CB když kombinovaný zemnící přepínač používá CB (uzavřený) k zemnění strany kabelu.

Hlavním důvodem pro výběr třípolohového přepínače na straně sběrnice v národním standardu je ​kapacita pro zemnění/zemlování:

• ​RMU s SF6: SF6 má asi 3x vyšší izolační sílu než vzduch a asi 100x vyšší schopnost uhašení oblouku díky lepšímu chlazení, což zajišťuje dostatečnou kapacitu zemnícího přepínače.
• ​Eko-gázová RMU: Ekogázové látky nemají vlastní schopnost uhašení oblouku a mají horší izolaci. Dosáhnout požadované kapacity tedy vyžaduje ​velmi vysoké rychlosti uzavírání. Nicméně, standardní mechanismy RMU nemají dostatek energie pro takové rychlosti. Použití zemnícího přepínače na straně vedení vyžaduje drahé mechanismy s vyšší rychlostí, robustní kontakty odolné proti oblouku a analýzu síly, což zvyšuje náklady a složitost. ​Zemnící přepínače na straně sběrnice, i když vyžadují řešení pro interlocky CB, nabízejí silnější kapacitu a mohou zajistit spolehlivost zemnění.

​Analýza technologie a produktů SF6 vs. eko-gáz ukazuje, že ​12kV eko-gázová RMU mohou splnit požadavky na izolaci a tepelné zvýšení s minimálním zvětšením velikosti, což představuje zralé technické řešení.

Naopak, ​24kV eko-gázová izolační produkty jsou stále omezovány. Klíčovým problémem je výrazně vyšší úroveň napětí, což ved