Deseño de Solución para Unidade Principal de Anel Aislada a Ar Seco de 24kV

A combinación de ​Solid Insulation Assist + Dry Air Insulation​ representa a dirección de desenvolvemento para os RMUs de 24kV. Equilibrando os requisitos de aislamento coa compactidade e empregando aislamento auxiliar sólido, é posible pasar as probas de aislamento sen aumentar significativamente as dimensións entre fases e entre fase e terra. O encapsulamento da columna do polo solidifica o aislamento para o interruptor de vacío e os seus conductores de conexión.

Mantendo o ​espaciamiento de fases da barra de salida de 24kV en 110mm, a intensidade do campo eléctrico e o coeficiente de non uniformidade poden reducirse encapsulando a superficie da barra. ​Táboa 4​ calcula o campo eléctrico ba diferentes espaciamentos de fases e espesores de aislamento da barra. Mostra que aumentar adecuadamente o espaciamento de fases a ​130mm​ e aplicar un ​encapsulamento de epoxi de 5mm​ á barra redonda resulta nunha forza de campo de ​2298 kV/m. Isto mantén unha certa margen por debaixo da máxima resistencia ao choque de aire seco (3000 kV/m).

​Táboa 4: Condicións do Campo Eléctrico ba Diferentes Espaciamentos de Fases e Espesores de Aislamento da Barra​

Debido á ​baixa resistencia ao aislamento do aire seco, o aislamento sólido sozinho non pode resolver o problema de resistencia ao voltaxe para a lacunha de aislamento. Unha configuración de ​dobro interrupción de aislamento​ distribúe eficazmente o voltaxe a través de dúas lacunas de gas. Os aneis de gradación (escudos de campo) están deseñados en áreas de campo concentrado como os contactos estáticos de aislamento e terra para reducir a forza do campo e minimizar as dimensións da lacunha de aire. Como se mostra en ​Figura 3, un eixo principal de nailon reforzado xira o mecanismo de dobre interrupción para lograr estados de operación, aislamento e terra. Os aneis de gradación nos contactos estáticos, con un diámetro de ​60mm​ e encapsulamento de epoxi, permiten unha clareira de ​100mm​ para resistir un voltaxe de impulsión de raio de ​150kV.

Outros enfoques, como os ​deseños de fase segregada longitudinalmente, o uso de tanques de aleación monofásica de alta resistencia ou o aumento moderado da presión do gas, tamén poden cumprir os requisitos de resistencia de 24kV. No entanto, os RMUs requiren un ​baixo custo, e os custos excesivamente altos son inaceptables para os usuarios. A través dun deseño optimizado, como o aumento moderado da anchura do RMU, pódese lograr o obxectivo de ​baixo custo e miniaturización​ para os RMUs de 24kV aislados con gas eco-friendly.

​1. Disposición dos Interruptores de Terra nos RMUs Eco-Gas​
Dous métodos principais de circuito poden implementar funcións de terra:

• Interruptor de terra lateral de saída (interruptor de terra inferior)
• Interruptor de terra lateral da barra (interruptor de terra superior), opcionalmente clasificado E0, que require a coordinación co interruptor principal para operacións de terra.

O "Estandarizado Diseño Esquema de RMU (Cabinet) de 12kV" de 2022 da Rede Nacional especifica que todos os interruptores de tres posicións (aislar, conectar, terra) deben utilizar a disposición lateral da barra, denominada "Interruptor de Terra Combinado de Función Lateral da Barra".

As normas de seguridade eléctrica establecen que ​non debe existir ningún interruptor de circuito (CB) ou fusible entre o conductor de terra/interruptor de terra e o equipo en manutención. Se existe un CB entre o interruptor de terra e o equipo debido a restricións de deseño, deben tomarse medidas para asegurar que o CB non poida abrirse despois de que ambos, o interruptor de terra e o CB, estean pechados. Polo tanto:

• Un ​Interruptor de Terra Lateral de Linha, situado a montante do CB, conectado directamente ao cabo de saída aterrado, cumpre naturalmente a norma xa que non existe ningún CB entre el e o equipo.
• Un ​Interruptor de Terra Lateral da Barra, situado a montante do CB, ten o CB de vacío entre el e o cabo de saída aterrado, violando o requisito de conexión directa. Despois de pechar o interruptor de terra e o CB, deben implementarse ​medidas para prevenir a apertura do CB. Exemplos inclúen desconectar o circuito de disparo do CB mediante unha placa de bloqueo ou usar interbloqueos mecánicos para prevenir a apertura accidental do CB e a consecuente perda de terra.

O estándar da Rede Nacional tamén manda ​interbloqueos mecánicos e eléctricos​ para ​prevenir a apertura manual ou eléctrica do CB​ cando o interruptor de terra combinado de función está usando o CB (pechado) para aterrar o lado do cabo.

A razón principal para escoller o Interruptor de Três Posicións de Aislamento-Terra Lateral da Barra no estándar da Rede Nacional é a ​capacidade de facer terra/punta:

• ​RMUs de SF6: O SF6 ten ~3 veces a resistencia ao aislamento do aire e ~100 veces maior capacidade de extinción de arcos debido ao seu superior resfriamento, asegurando unha adecuada capacidade de facer terra do interruptor de terra.
• ​RMUs Eco-Gas: Os gases eco-friendly carecen de capacidade intrínseca de extinción de arcos e teñen un aislamento peor. Lograr a capacidade de facer terra necesaria require ​velocidades de peche moi altas. No entanto, os mecanismos de operación estándar dos RMUs carecen da enerxía para tales velocidades. O uso dun interruptor de terra lateral de liña requiere mecanismos de alta velocidade máis caros, contactos resistentes a arcos robustos e análise de forzas, aumentando o custo e a complexidade. Os ​Interruptores de Terra Laterais da Barra, aínda que requiren solucións de interbloqueo do CB, ofrecen unha capacidade de facer terra máis forte e poden asegurar a fiabilidade do terra.

A ​Análise da Tecnoloxía e Produtos de SF6 vs. Eco-Gas​ indica que os ​RMUs de 12kV Eco-Gas​ poden cumprir os requisitos de aislamento e elevación de temperatura con un incremento mínimo no tamaño, representando unha solución técnica madura.

Por outro lado, os ​Produtos de 24kV Aislados con Eco-Gas​ aínda están limitados. O principal desafío é o nivel de voltaxe significativamente máis alto, que leva a dimensións moito maiores e custos máis altos, obstaculizando o desenvolvemento. É crucial equilibrar factores como o ​tipo de gas aislante, a presión de llenado, o volume do tanque de gas e o custo do aislamento auxiliar​ para deseñar ​RMUs de baixo custo e compactos. Substituír con éxito o SF6 non só capturará o mercado doméstico, senón que tamén permitirá unha ​extensión global, promovendo os produtos de baixa emisión de carbono e eco-friendly de China a nivel mundial.