Penyelesaian Reka Bentuk Unit Utama Cincin 24kV dengan Pengeasingan Udara Kering

Gabungan ​Solid Insulation Assist + Dry Air Insulation​ mewakili arah pembangunan untuk 24kV RMUs. Dengan menyeimbangkan keperluan isolasi dengan kepadatan dan menggunakan isolasi bantu pepejal, ujian isolasi boleh diluluskan tanpa meningkatkan dimensi antara fasa dan antara fasa-ke-tanah secara signifikan. Enkapsulasi tiang tiub mengukuhkan isolasi untuk pemutus vakum dan konduktor penghubungnya.

Dengan mengekalkan ​jarak fasa keluaran 24kV pada 110mm, kekuatan medan elektrik dan pekali ketidakseragaman boleh dikurangkan dengan enkapsulasi permukaan busbar. ​Jadual 4​ mengira kekuatan medan di bawah jarak fasa dan ketebalan isolasi busbar yang berbeza. Ia menunjukkan bahawa peningkatan jarak fasa yang sesuai kepada ​130mm​ dan penggunaan ​enkapsulasi epoksi 5mm​ pada busbar bulat menghasilkan kekuatan medan sebanyak ​2298 kV/m. Ini mengekalkan sisa tertentu di bawah kekuatan tahan maksimum udara kering (3000 kV/m).

​Jadual 4: Keadaan Medan Elektrik di Bawah Jarak Fasa dan Ketebalan Isolasi Busbar yang Berbeza​

Oleh kerana ​kekuatan isolasi udara kering yang rendah, isolasi pepejal sahaja tidak dapat menyelesaikan isu tahan volt bagi jurang isolasi. Konfigurasi ​pengasingan-dua putus​ secara efektif membagi voltan merentasi dua jurang gas. Cincin gradasi (perisai medan) direka pada kawasan medan terkonsentrasi seperti kontak statik isolasi dan penyenggaraan untuk mengurangkan kekuatan medan dan mengurangkan dimensi celah udara. Seperti ditunjukkan dalam ​Gambaraj 3, poros utama nilon diperkuat bertukar mekanisme putus-dua untuk mencapai keadaan operasi, isolasi, dan penyenggaraan. Cincin gradasi pada kontak statik, dengan diameter ​60mm​ dan enkapsulasi epoksi, membolehkan jarak ​100mm​ untuk menahan voltan impuls petir tahan ​150kV.

Pendekatan lain, seperti ​penyusunan fasa longitudinal yang dipisahkan, menggunakan tangki ligan satu fasa kekuatan tinggi, atau meningkatkan tekanan gas secara sederhana, juga boleh memenuhi keperluan tahan 24kV. Walau bagaimanapun, RMUs memerlukan ​kos rendah, dan kos yang terlalu tinggi tidak dapat diterima oleh pengguna. Melalui reka bentuk yang dioptimumkan, seperti meningkatkan lebar RMU secara sederhana, matlamat ​kos rendah dan miniaturisasi​ boleh dicapai untuk 24kV RMUs gas-insulated eco-friendly.

​1. Penyusunan Switch Tanah dalam Eco-Gas RMUs​
Dua kaedah litar utama boleh melaksanakan fungsi penyenggaraan:

• Switch tanah sisi keluar (switch tanah bawah)
• Switch tanah sisi busbar (switch tanah atas), pilihan E0 rated, memerlukan koordinasi switch utama untuk operasi penyenggaraan.

​"Skim Reka Bentuk Standardized 12kV RMU (Kabinet)" Edisi 2022​ State Grid menetapkan bahawa semua switch tiga posisi (asingkan, hubung, tanah) harus menggunakan susunan sisi busbar, dikenali sebagai "Switch Tanah Sisi Busbar Gabungan Fungsi".

Peraturan keselamatan kuasa mengarahkan bahawa ​tidak boleh ada pemutus litar (CB) atau fusible antara konduktor tanah/switch tanah dan peralatan yang dipelihara. Jika CB wujud antara switch tanah dan peralatan disebabkan kekangan reka bentuk, langkah-langkah mesti memastikan CB tidak boleh dibuka selepas kedua-dua switch tanah dan CB ditutup. Oleh itu:

• Sebuah ​Switch Tanah Sisi Garisan, terletak di hulu CB, terhubung secara langsung ke kabel keluar yang dipenyenggara, secara semula jadi memenuhi peraturan kerana tiada CB di antara ia dan peralatan.
• Sebuah ​Switch Tanah Sisi Busbar, terletak di hilir CB, mempunyai CB vakum di antara ia dan kabel keluar yang dipenyenggara, melanggar keperluan hubungan langsung. Selepas menutup switch tanah dan CB, ​langkah-langkah mencegah pembukaan CB​ mesti dilaksanakan. Contohnya termasuk memutus litar trip CB melalui plat penghalang atau menggunakan interlok mekanikal untuk mencegah pembukaan CB secara tidak sengaja dan kehilangan penyenggaraan.

Standard National Grid juga menetapkan ​interlok mekanikal dan elektrikal​ untuk ​mencegah pembukaan manual atau elektrikal CB​ apabila switch gabungan fungsi menggunakan CB (ditutup) untuk menyenggara sisi kabel.

Alasan utama untuk memilih Switch Tiga Posisi Asingkan-Tanah Sisi Busbar dalam standard National Grid adalah ​kapasiti membuat tanah/penyenggaraan:

• ​RMUs SF6: SF6 mempunyai ~3 kali kekuatan isolasi udara dan ~100 kali kemampuan padam lengkung yang lebih baik disebabkan pendinginan yang lebih baik, memastikan kapasiti cukup switch tanah.
• ​RMUs Eco-Gas: Gas eco kurang kemampuan padam lengkung dan isolasi yang lebih buruk. Mencapai kapasiti yang diperlukan memerlukan ​kelajuan penutupan sangat tinggi. Namun, mekanisme operasi RMU piawai kurang tenaga untuk kelajuan tersebut. Menggunakan switch tanah sisi garisan memerlukan mekanisme kelajuan tinggi yang mahal, kontak tahan lengkung yang kukuh, dan analisis daya, meningkatkan kos dan kompleksiti. ​Switch Tanah Sisi Busbar, walaupun memerlukan penyelesaian interlok CB, menawarkan kapasiti membuat yang lebih kuat dan boleh memastikan kebolehpercayaan penyenggaraan.

​Analisis Teknologi dan Produk SF6 vs. Eco-Gas​ menunjukkan bahawa ​12kV RMUs Eco-Gas​ boleh memenuhi keperluan isolasi dan peningkatan suhu dengan peningkatan saiz minimal, mewakili penyelesaian teknikal yang matang.

Sebaliknya, ​produk 24kV Eco-Gas Insulated​ masih terhad. Cabaran utama adalah tahap voltan yang jauh lebih tinggi yang menyebabkan dimensi yang lebih besar dan kos yang lebih tinggi, menghalang perkembangan. Menyeimbangkan faktor-faktor seperti ​jenis gas insulator, tekanan isi, volum tangki gas, dan kos isolasi bantu​ adalah penting untuk merancang ​RMUs kos rendah dan kompak. Menggantikan SF6 dengan berjaya tidak hanya akan menangkap pasaran domestik tetapi juga membolehkan ​capaian global, mempromosikan produk rendah karbon, eco-friendly China di seluruh dunia.