Projekt rozwiązania 24kV sucho-powietrznej izolowanej pierścieniowej jednostki rozdzielczej

Połączenie Solid Insulation Assist + Sucha Izolacja Powietrzna reprezentuje kierunek rozwoju dla RMU 24kV. Poprzez bilansowanie wymagań izolacyjnych z kompaktnością i wykorzystanie solidnej pomocniczej izolacji, testy izolacyjne mogą być przeprowadzone bez znacznego zwiększenia wymiarów między fazami i między fazą a ziemią. Zakrycie słupa polegające na wytwardzeniu izolacji dla przerzutnika próżniowego i jego połączonych przewodników.

Zachowując odstęp fazowy linii wychodzącej 24kV na 110mm, natężenie pola elektrycznego i współczynnik niejednorodności można zmniejszyć poprzez zakrycie powierzchni linii. Tabela 4 oblicza natężenie pola elektrycznego przy różnych odstępach fazowych i grubości izolacji linii. Wykazuje to, że odpowiednie zwiększenie odstępu fazowego do 130mm i zastosowanie 5mm epoksydowej izolacji do okrągłej szyny linii prowadzi do natężenia pola elektrycznego wynoszącego 2298 kV/m. To utrzymuje pewną margines poniżej maksymalnej wytrzymałości suchego powietrza (3000 kV/m).

Tabela 4: Warunki pola elektrycznego przy różnych odstępach fazowych i grubości izolacji linii

Ze względu na niską wytrzymałość izolacyjną suchego powietrza, samodzielna izolacja stała nie może rozwiązać problemu wytrzymałości napięciowej dla szczeliny izolacyjnej. Konfiguracja podwójnego przerzutnika izolacyjnego efektywnie rozdziela napięcie pomiędzy dwie szczeliny gazowe. Pierscienie graduacyjne (tarcze pola) są zaprojektowane w obszarach skoncentrowanego pola, takich jak stacje izolacyjne i uziemienia, aby zmniejszyć natężenie pola i minimalizować wymiary szczeliny powietrznej. Jak pokazano w Rys. 3, główne wałki z wzmocnionej nylonu obracają mechanizm podwójnego przerzutnika, aby osiągnąć stan operacyjny, izolacyjny i uziemiający. Pierscienie graduacyjne w stacjonarnych kontaktach, o średnicy 60mm i epoksydowej izolacji, umożliwiają wolną przestrzeń 100mm, aby wytrzymać impulsowy napięcie uderzeniowe 150kV.

Inne podejścia, takie jak układ fazy poziomej, wykorzystanie wysokowytrzymały ch cienkich zbiorników jednofazowych lub umiarkowane zwiększenie ciśnienia gazu, mogą również spełniać wymagania wytrzymałości 24kV. Jednak RMU wymaga niskich kosztów, a zbyt wysokie koszty są nieakceptowalne dla użytkowników. Dzięki zoptymalizowanemu projektowi, takim jak umiarkowane zwiększenie szerokości RMU, można osiągnąć cel niskich kosztów i miniaturyzacji dla ekologicznych gazowo-izolowanych RMU 24kV.

1. Ustawienie przełączników uziemiających w ekologicznych RMU
Istnieją dwa główne metody obwodowe, które mogą realizować funkcje uziemiające:

• Przełącznik uziemiający strony wychodzącej (dolny przełącznik uziemiający)
• Przełącznik uziemiający strony szyny (górny przełącznik uziemiający), opcjonalnie klasy E0, wymagający koordynacji z głównym przełącznikiem do operacji uziemiających.

Standardowa Schemat Projektowania RMU (Skrzynka) 12kV Sieci Państwowej 2022 r. określa, że wszystkie trójpozycyjne przełączniki (izolacja, połączenie, uziemienie) powinny wykorzystywać ustawienie strony szyny, zwane "Kombinowany Funkcjonalny Przełącznik Uziemiający Strony Szyny".

Regulacje bezpieczeństwa energetycznego nakazują, aby nie istniał żaden przełącznik obwodowy (CB) ani bezpiecznik między przewodem uziemiającym/przełącznikiem uziemiającym a urządzeniem podlegającym konserwacji. Jeśli CB istnieje między przełącznikiem uziemiającym a urządzeniem ze względu na ograniczenia projektowe, należy zastosować środki zapobiegające otwarciu CB po zamknięciu zarówno przełącznika uziemiającego, jak i CB. Dlatego:

• Przełącznik uziemiający strony linii, znajdujący się po stronie wyjściowej CB, łączy się bezpośrednio z uziemionym kablem wychodzącym, naturalnie spełniając regulację, ponieważ nie ma CB między nim a urządzeniem.
• Przełącznik uziemiający strony szyny, znajdujący się po stronie wejściowej CB, ma próżniowy CB między sobą a uziemionym kablem wychodzącym, co narusza wymóg bezpośredniego połączenia. Po zamknięciu przełącznika uziemiającego i CB należy zastosować środki zapobiegające otwarciu CB. Przykładami są rozłączenie obwodu wyłączania CB za pomocą blokady lub wykorzystanie zameków mechanicznych, aby zapobiec przypadkowemu otwarciu CB i utracie uziemienia.

Standard sieci narodowej także nakazuje zamki mechaniczne i elektryczne, aby zapobiec ręcznemu lub elektrycznemu otwarciu CB, gdy kombinowany funkcjonalny przełącznik uziemiający używa CB (zamkniętego) do uziemienia strony kabla.

Głównym powodem wyboru Trójpozycyjnego Przełącznika Izolacyjno-Uziemiającego Strony Szyny w standardzie sieci narodowej jest wydajność tworzenia uziemienia/ziomienia:

• RMU SF6: SF6 ma około 3-krotną wytrzymałość izolacyjną powietrza i około 100-krotną zdolność gaszenia łuku dzięki lepszej chłodzeniu, zapewniając wystarczającą zdolność tworzenia uziemienia przez przełącznik uziemiający.
• Ekologiczne RMU: Ekologiczne gazy nie mają naturalnej zdolności gaszenia łuku i gorszej izolacji. Osiągnięcie wymaganej zdolności tworzenia wymaga bardzo wysokich prędkości zamykania. Jednak standardowe mechanizmy operacyjne RMU nie mają energii do takich prędkości. Używanie przełącznika uziemiającego strony linii wymaga droższych mechanizmów o większej prędkości, odpornych na łuk kontaktów i analizy sił, zwiększając koszty i złożoność. Przełączniki uziemiające strony szyny, choć wymagają rozwiązania zblokowania CB, oferują silniejszą zdolność tworzenia i mogą zapewnić niezawodność uziemienia.

Analiza technologii i produktów SF6 vs. Ekologicznych Głów wskazuje, że 12kV Ekologiczne RMU mogą spełniać wymagania izolacyjne i wzrost temperatury z minimalnym zwiększeniem wielkości, reprezentując dojrzałe rozwiązanie techniczne.

Natomiast 24kV Ekologiczne produkty izolowane gazem są nadal ograniczone. Kluczowym wyzwaniem jest znacznie wyższy poziom napięcia, prowadzący do dużo większych wymiarów i wyższych kosztów, hamujących rozwój. Balansowanie czynników takich jak typ gazu izolacyjnego, ciśnienie wypełnienia, objętość zbiornika gazu i koszty dodatkowej izolacji jest kluczowe do projektowania niskokosztowych, kompaktowych RMU. Sukces w zastąpieniu SF6 umożliwi nie tylko zdobycie rynku krajowego, ale także globalny zasięg, promując chińskie niskowęglowe, ekologiczne produkty na całym świecie.