Diseño ng Solusyon para sa 24kV Dry Air Insulated Ring Main Unit

Ang kombinasyon ng Solid Insulation Assist + Dry Air Insulation ay kumakatawan sa direksyon ng pag-unlad para sa 24kV RMUs. Sa pamamagitan ng pagsasapat ng mga pangangailangan sa insulasyon at kompakto, at ang paggamit ng solid auxiliary insulation, maaaring lumampas sa mga pagsusulit sa insulasyon nang hindi lubhang pagtaas ng sukat ng phase-to-phase at phase-to-ground. Ang pag-encapsulate ng pole column ay nagpapalakas ng insulasyon para sa vacuum interrupter at sa mga konektadong conductor nito.

Sa pagpanatili ng 24kV outgoing busbar phase spacing na 110mm, maaaring bawasan ang lakas ng elektrikong field at ang coefficient ng hindi pantay na distribution ng field sa pamamagitan ng pag-encapsulate ng ibabaw ng busbar. Table 4 ay nagkalkula ng lakas ng elektrikong field sa iba't ibang sukat ng phase spacing at kapal ng insulasyon ng busbar. Ito ay nagpapakita na ang angkop na pagtaas ng phase spacing sa 130mm at ang pag-apply ng 5mm epoxy encapsulation sa round bar busbar ay nagreresulta sa lakas ng elektrikong field na 2298 kV/m. Ito ay nananatiling may tiyak na margin sa ilalim ng pinakamataas na kakayahan ng dry air (3000 kV/m).

Table 4: Kasaganahan ng Electric Field sa Iba't Ibang Phase Spacing at Kapal ng Insulasyon ng Busbar

Dahil sa mababang lakas ng insulasyon ng dry air, ang solid insulasyon lamang ay hindi sapat upang malutas ang isyu sa withstand voltage para sa isolating gap. Ang dual-isolation-break configuration ay epektibong nagdistributo ng voltage sa dalawang gas gaps. Ang mga grading rings (field shields) ay disenyo sa mga lugar ng nakoncentradong field tulad ng isolation at earthing stationary contacts upang bawasan ang lakas ng field at minimisin ang sukat ng air gap. Tulad ng ipinapakita sa Figure 3, ang reinforced nylon main shaft ay gumagalaw ng dual-break mechanism upang makamit ang operational, isolation, at grounding states. Ang mga grading rings sa stationary contacts, na may 60mm diameter at epoxy encapsulation, ay nagbibigay ng 100mm clearance upang matiis ang 150kV lightning impulse withstand voltage.

Iba pang mga paraan, tulad ng longitudinal phase-segregated layouts, ang paggamit ng high-strength single-phase alloy tanks, o ang pagtaas ng presyon ng gas nang masinsinan, ay maaari ring sumunod sa 24kV withstand requirements. Gayunpaman, ang mga RMU ay nangangailangan ng mababang gastos, at ang labis na mataas na gastos ay hindi tanggap ng mga user. Sa pamamagitan ng optimized design, tulad ng masinsiang pagtaas ng lapad ng RMU, maaari mong makamit ang layunin ng mababang gastos at miniaturization para sa 24kV eco-friendly gas-insulated RMUs.

1. Pag-aarange ng Earth Switches sa Eco-Gas RMUs
Dalawang pangunahing paraan ng circuit ang maaaring mag-implement ng mga function ng grounding:

• Outgoing side earth switch (lower earth switch)
• Busbar side earth switch (upper earth switch), opsyonal na E0 rated, na nangangailangan ng koordinasyon ng main switch para sa mga operasyon ng earthing.

State Grid's "12kV RMU (Cabinet) Standardized Design Scheme" 2022 Edition ay nagtala na lahat ng tatlong posisyong switches (isolate, connect, earth) ay dapat gamitin ang busbar side arrangement, na tinatawag na "Busbar Side Combined Function Earth Switch".

Ang mga regulasyon sa kaligtasan ng enerhiya ay nag-uutos na walang circuit breaker (CB) o fuse ang maaaring umiral sa pagitan ng earth conductor/earth switch at ng equipment na nasa maintenance. Kung may CB ang umiiral sa pagitan ng earth switch at ng equipment dahil sa mga limitasyon sa disenyo, kailangan ng mga hakbang upang siguruhin na ang CB ay hindi mabubuksan pagkatapos na ang earth switch at CB ay isara. Kaya:

• Ang Line Side Earth Switch, na naka-locate downstream ng CB, ay direktang konektado sa earthed outgoing cable, na natural na sumasapat sa regulasyon dahil walang CB ang umiiral sa pagitan nito at ng equipment.
• Ang Busbar Side Earth Switch, na naka-locate upstream ng CB, ay may vacuum CB sa pagitan nito at ng earthed outgoing cable, na lumalabag sa direktang koneksyon requirement. Pagkatapos na isara ang earth switch at CB, kailangan ng mga hakbang upang mapigilan ang pagbubuksan ng CB. Halimbawa nito ang pag-disconnect ng trip circuit ng CB sa pamamagitan ng blocking plate o ang paggamit ng mechanical interlocks upang mapigilan ang accidental opening ng CB at ang resultang pagkawala ng earthing.

Ang National Grid standard ay nag-uutos din ng mechanical at electrical interlocks upang mapigilan ang manual o electrical opening ng CB kapag ang combined function earth switch ay gumagamit ng CB (isara) upang i-ground ang cable side.

Ang pangunahing rason para sa pagpili ng Busbar Side Isolating-Earthing Three-Position Switch sa National Grid standard ay ang earthing/grounding making capacity:

• SF6 RMUs: Ang SF6 ay may humigit-kumulang 3x ang lakas ng insulasyon ng hangin at ~100x mas mahusay na kakayahan sa pag-quench ng arc dahil sa mas mahusay na cooling, na naglalayong matiyak ang sapat na making capacity ng earth switch.
• Eco-Gas RMUs: Ang mga eco-gases ay walang inherent na kakayahan sa pag-quench ng arc at may mas mahina na insulasyon. Upang makamit ang kinakailangang making capacity, kailangan ng mataas na bilis ng closing. Gayunpaman, ang standard RMU operating mechanisms ay kulang sa enerhiya para sa ganitong bilis. Ang paggamit ng line-side earth switch ay nangangailangan ng mahal na mas mabilis na mekanismo, robust na arc-resistant contacts, at force analysis, na nagdudulot ng mas mataas na gastos at komplikasyon. Ang Busbar Side Earth Switches, bagama't nangangailangan ng solusyon sa CB interlocking, ay nagbibigay ng mas malakas na making capacity at maaaring matiyak ang reliabilidad ng earthing.

Ang Analisis ng Teknolohiya at Produkto ng SF6 vs. Eco-Gas ay nagpapakita na ang 12kV Eco-Gas RMUs ay maaaring sumunod sa mga requirement ng insulasyon at temperature rise na may minimal na pagtaas ng sukat, na kumakatawan sa isang mature na teknikal na solusyon.

Sapagkat, ang 24kV Eco-Gas Insulated products ay pa rin limitado. Ang pangunahing hamon ay ang mas mataas na antas ng voltage na nagresulta sa mas malaking sukat at mas mataas na gastos, na nagpapahinto sa pag-unlad. Mahalagang balansehin ang mga factor tulad ng uri ng insulating gas, filling pressure, volume ng gas tank, at gastos ng auxiliary insulation upang maisip ang mababang gastos, compact RMUs. Ang matagumpay na pagpapalit sa SF6 ay hindi lamang kukunin ang lokal na mercado kundi pati na rin ang global outreach, na nagpopromote ng China's low-carbon, eco-friendly products sa buong mundo.