Λύση Σχεδίασης 24kV Κυκλικού Κεντρικού με Ξηρή Ατμοσφαιρική Μόνωση

Η συνδυασμός της Επίσημης Αλληλεγχής + Ξηρής Ατμοσφαιρικής Απομόνωσης αντιπροσωπεύει την κατεύθυνση ανάπτυξης για 24kV RMUs. Με την εξισορρόπηση των απαιτήσεων απομόνωσης με την ευθυγράμμιση και τη χρήση επίσημης βοηθητικής απομόνωσης, οι δοκιμές απομόνωσης μπορούν να περάσουν χωρίς σημαντική αύξηση των διαστάσεων μεταξύ φάσεων και μεταξύ φάσης και γης. Η καψίματος της στήλης στύλου στερεώνει την απομόνωση για τον διακόπτη κενού και τα συνδετικά του.

Διατηρώντας την απόσταση φάσης 110mm για το 24kV εξερχόμενο busbar, η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου και ο συντελεστής μη ομοιογένειας μπορούν να μειωθούν με την καψίματος της επιφάνειας του busbar. Το Πίνακας 4 υπολογίζει το ηλεκτρικό πεδίο υπό διαφορετικές αποστάσεις φάσης και πάχη απομόνωσης busbar. Δείχνει ότι η κατάλληλη αύξηση της απόστασης φάσης σε 130mm και η εφαρμογή 5mm καψίματος epoxy στο στρογγυλό busbar οδηγεί σε ένταση ηλεκτρικού πεδίου 2298 kV/m. Αυτό διατηρεί μια συγκεκριμένη περιθώριο κάτω από τη μέγιστη αντοχή της ξηρής αέρα (3000 kV/m).

Πίνακας 4: Συνθήκες Ηλεκτρικού Πεδίου υπό Διαφορετικές Αποστάσεις Φάσης και Πάχη Απομόνωσης Busbar

Λόγω της χαμηλής αντοχής απομόνωσης της ξηρής αέρας, η μόνη στερεά απομόνωση δεν μπορεί να λύσει το πρόβλημα αντοχής στην τάση για το χάσμα απομόνωσης. Μια διπλή διακοπή-απομόνωση κατανέμει αποτελεσματικά την τάση σε δύο εναέρια χάσματα. Τα κύκλωμα επιπέδων (πεδία προστασίας) σχεδιάζονται σε συγκεντρωμένες περιοχές πεδίου, όπως τα σταθερά επαφής απομόνωσης και εδάφους, για να μειώσουν την ένταση του πεδίου και να μειώσουν τις διαστάσεις του εναέριου χάσματος. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 3, ένας ενισχυμένος νυλονικός κύριος άξονας περιστρέφει το μηχανισμό διπλής διακοπής για να επιτευχθούν οι καταστάσεις λειτουργίας, απομόνωσης και εδάφους. Τα κύκλωμα επιπέδων στα σταθερά επαφής, με διάμετρο 60mm και καψίματος epoxy, επιτρέπουν μια απόσταση 100mm για να αντέξει μια τάση αντοχής καταιγίδας 150kV.

Άλλες προσεγγίσεις, όπως διατάξεις φάσεων κατά μήκος, χρήση ενοχλητικών μονοφασικών αλλοιωτικών δοχείων, ή μέτρια αύξηση της πίεσης αέρα, μπορούν επίσης να επιτευχθούν τις απαιτήσεις αντοχής 24kV. Ωστόσο, οι RMUs απαιτούν χαμηλό κόστος, και υπερβολικά υψηλά κόστη είναι απαράδεκτα για τους χρήστες. Μέσω βελτιωμένου σχεδιασμού, όπως η μέτρια αύξηση του πλάτους των RMUs, μπορεί να επιτευχθεί το στόχο χαμηλού κόστους και μικροποίησης για 24kV περιβαλλοντικά φιλικά RMUs με αεριούχη απομόνωση.

1. Διάταξη Εδάφους Στόχων σε Eco-Gas RMUs
Δύο κύριες μεθόδοι κύκλωμα μπορούν να εφαρμόσουν λειτουργίες εδάφους:

• Εδάφους στόχος πλευράς εξόδου (κάτω εδάφους στόχος)
• Εδάφους στόχος πλευράς busbar (άνω εδάφους στόχος), επιλογικά E0 βαθμολογημένο, απαιτούν συντονισμό κύριου διακόπτη για λειτουργίες εδάφους.

Το "Πρότυπο Σχεδιασμού 12kV RMU (Κάβα) Τέλειας Σχεδίας" του 2022 καθορίζει ότι όλοι οι τριμερείς διακόπτες (απομόνωση, σύνδεση, εδάφους) πρέπει να χρησιμοποιούν τη διάταξη πλευράς busbar, ονομαζόμενη "Συνδυασμένη Λειτουργία Εδάφους Πλευράς Busbar".

Οι κανονισμοί ηλεκτρικής ασφάλειας απαιτούν ότι δεν μπορεί να υπάρχει κύριος διακόπτης (CB) ή φουζ κατά μήκος του στόχου εδάφους/εδάφους στόχου και της εξοπλισμού που υπόκειται σε συντήρηση. Εάν υπάρχει CB μεταξύ του στόχου εδάφους και της εξοπλισμού λόγω περιορισμών σχεδιασμού, πρέπει να ληφθούν μέτρα για να εξασφαλίσουν ότι ο CB δεν μπορεί να ανοίξει μετά την κλείσιμο του στόχου εδάφους και του CB. Συνεπώς:

• Ένας Εδάφους Στόχος Πλευράς Γραμμής, που βρίσκεται κάτω από το CB, συνδέεται άμεσα με το εδάφους καλώδιο, πληρούντας φυσικά τον κανονισμό, καθώς δεν υπάρχει CB μεταξύ του και της εξοπλισμού.
• Ένας Εδάφους Στόχος Πλευράς Busbar, που βρίσκεται πάνω από το CB, έχει το CB vacuum μεταξύ του και του εδάφους καλώδιου, παραβιάζοντας την απαίτηση άμεσης σύνδεσης. Μετά την κλείσιμο του στόχου εδάφους και του CB, πρέπει να εφαρμοστούν μέτρα που εμποδίζουν την ανοίξιμο του CB. Παραδείγματα περιλαμβάνουν την αποσύνδεση του κύκλου τροποποίησης του CB μέσω μιας πλάκας αποκλεισμού ή τη χρήση μηχανικών συνδέσεων για να εμποδίσουν την τυχαία ανοίξιμο του CB και την απώλεια της εδάφους.

Οι εθνικοί κανόνες επίσης απαιτούν μηχανικές και ηλεκτρικές συνδέσεις για να προλάβουν την χειροκίνητη ή ηλεκτρική ανοίξιμο του CB όταν ο συνδυασμός λειτουργίας εδάφους χρησιμοποιεί το CB (κλειστό) για να εδάφισει την πλευρά καλώδιου.

Ο κύριος λόγος για την επιλογή του Τριμερούς Διακόπτη Πλευράς Busbar στα εθνικά πρότυπα είναι η δυνατότητα εδάφους/εδάφους:

• SF6 RMUs: Το SF6 έχει ~3x την αντοχή απομόνωσης της αέρας και ~100x μεγαλύτερη δυνατότητα σβήσης της τόξης λόγω της καλύτερης ψύξης, εξασφαλίζοντας επαρκή δυνατότητα εδάφους στόχου.
• Eco-Gas RMUs: Τα eco-gases δεν έχουν αντίστοιχη δυνατότητα σβήσης της τόξης και έχουν χειρότερη απομόνωση. Η επίτευξη της απαιτούμενης δυνατότητας εδάφους απαιτεί πολύ υψηλές ταχύτητες κλείσιμου. Ωστόσο, οι τυπικοί μηχανισμοί λειτουργίας RMUs δεν έχουν την ενέργεια για τέτοιες ταχύτητες. Η χρήση εδάφους στόχου πλευράς γραμμής απαιτεί πιο ακριβούς μηχανισμούς υψηλής ταχύτητας, αντοχής στην τόξη και ανάλυση δυνάμεων, αυξάνοντας το κόστος και την πολυπλοκότητα. Οι Εδάφους Στόχοι Πλευράς Busbar, αν και απαιτούν λύσεις συνδέσεως CB, παρέχουν ισχυρότερη δυνατότητα εδάφους και μπορούν να εγγυηθούν την αξιοπιστία της εδάφους.

Ανάλυση της Τεχνολογίας και Προϊόντων SF6 vs. Eco-Gas δείχνει ότι 12kV Eco-Gas RMUs μπορούν να επιτευχθούν οι απαιτήσεις απομόνωσης και αύξησης θερμοκρασίας με ελάχιστη αύξηση μεγέθους, αντιπροσωπεύοντας μια ωριμάσια τεχνική λύση.

Αντίθετα, 24kV Eco-Gas Insulated products είναι ακόμη περιορισμένα. Το κύριο πρόβλημα είναι το σημαντικά υψηλότερο επίπεδο τάσης που οδηγεί σε πολύ μεγαλύτερες διαστάσεις και υψηλότερα κόστη, εμποδίζοντας την ανάπτυξη. Η ισορροπία παραγόντων όπως τύπος αερίου απομόνωσης, πίεση γεμίσματος, όγκος δοχείου αερίου και κόστος βοηθητικής απομόνωσης είναι κρίσιμη για τον σχεδιασμό RMUs χαμηλού κόστους και μικρού μεγέθους. Η επιτυχής αντικατάσταση του SF6 θα μπορούσε να καταλάβει την εσωτερική αγορά, αλλά και να επιτρέψει παγκόσμια επέκταση, προωθώντας τα χαμηλού άνθρακα, περιβαλλοντικά φιλικά προϊόντα της Κίνας σε παγκόσμιο επίπεδο.