Načrt rešitve za 24kV suho zračno izolirano krožno glavno enoto

Kombinacija Trdnega izolacijskega pomočnika + Suhega zražnega izolanta predstavlja smer razvoja za 24kV RMU. Z ravnotežjem med zahtevami po izolaciji in kompaktnosti ter uporabo trdne pomočne izolacije je mogoče preiti izolacijske preskuse brez bistvenega povečevanja razmikov med fazami in med fazo in zemljo. Ovijanje stolpa pole pa utrdi izolacijo vakuumskih prekiniteljev in njihovih povezav.

Z ohranitvijo razmika med fazami odhodne busbar na 110 mm, se lahko z ovijanjem površine busbara zmanjša intenzivnost električnega polja in koeficient neenakomernejosti. Tabela 4 izračuna električno polje pri različnih razmikih med fazami in debelini izolacije busbara. Prikazuje, da je primeren povečani razmak med fazami na 130 mm in uporaba 5 mm epoksidnega ovijala za okrogli busbar rezultirala v moči električnega polja 2298 kV/m. To ohranja določen marž pod maksimalno obdržljivo močjo suhega zraka (3000 kV/m).

Tabela 4: Pogoji električnega polja pri različnih razmikih med fazami in debelinah izolacije busbara

Iz-za nizke izolacijske moči suhega zraka lahko le trdna izolacija reši problem obdržljive napetosti za ločevalno vrzel. Konfiguracija dvojnega ločevanja učinkovito razdeli napetost med dve plinski vrzeli. Gradijalne kolobarje (polja ščitnice) so oblikovani v koncentriranih poljih, kot so stacionarni kontakti ločevanja in zemljenja, za zmanjšanje moči polja in minimaliziranje dimenzij zražnih vrzeli. Kot prikazano na Sliki 3, obrne glavni vratilnik iz črnega nilona dvojni mehanizem za dosego operativnega, ločevalnega in zemljenega stanja. Gradijalni kolobarji na stacionarnih kontaktih, s premerom 60 mm in epoksidnim ovijalom, omogočajo razmik 100 mm za obdržljivo moč nihanja bleska 150 kV.

Drugi pristopi, kot so longitudinalne faze ločene postavitve, uporaba visoko trdne enofazne legiranke ali umerna povečava tlaka plina, lahko tudi ustrezajo zahteve 24kV obdržljive moči. Vendar RMU zahtevajo nizke stroške, in prekomerno visoki stroški niso sprejemljivi za uporabnike. S optimiziranim dizajnom, kot je umerna povečava širine RMU, je mogoče doseči cilj nizkih stroškov in miniaturizacije za 24kV ekološko plinsko izolirane RMU.

1. Postavitev zemljenih preklopnikov v ekogas RMU
Dva glavna kruga lahko implementirata funkcije zemljenja:

• Zemljeni preklopnik strani odhoda (spodnji zemljeni preklopnik)
• Zemljeni preklopnik strani busbara (vrhovni zemljeni preklopnik), opcijsko E0 ocenjen, zahteva sodelovanje glavnega preklopnika za operacije zemljenja.

Standardizirana shema dizajna za 12kV RMU (škatle) Državnega omrežja iz leta 2022 določa, da morajo vsi tri-funkcijski preklopniki (loči, poveži, zemlji) uporabljati postavitev strani busbara, imenovano "Zemljeni preklopnik kombinirane funkcije strani busbara".

Varnostni predpisi za energijo določajo, da ne sme obstajati noben prekinitelj (CB) ali varnik med zemljenim vodnikom/zemljenim preklopnikom in opremo, ki se vzdržuje. Če zaradi ograničitev v dizajnu obstaja CB med zemljenim preklopnikom in opremo, morajo biti sprejeta ukrepi, da CB ne more odpreti, ko sta zemljeni preklopnik in CB zaprti. Torej:

• Zemljeni preklopnik strani linije, ki se nahaja pod CB, neposredno poveže s zemljenim odhodnim kablom, kar naravno izpolnjuje predpis, ker med njim in opremo ne obstaja CB.
• Zemljeni preklopnik strani busbara, ki se nahaja nad CB, ima vakuumski CB med sabo in zemljenim odhodnim kablom, kar krši zahtevo o neposredni povezavi. Po zaprtju zemljenega preklopnika in CB morajo biti sprejeti ukrepi, ki preprečujejo odpiranje CB. Primeri vključujejo odškrtanje skoka CB s blokirno ploščo ali uporabo mehanskih interlokcev, da se prepreči nenamerno odpiranje CB in s tem izguba zemljenja.

Državni standard tudi zahteva mehanske in električne interlokce za preprečevanje ročnega ali električnega odpiranja CB, ko je kombinirani zemljeni preklopnik uporablja CB (zaprt) za zemljenje strani kabla.

Glavni razlog za izbiro tri-funkcijskega preklopnika za ločevanje in zemljenje strani busbara v državnem standardu je moč zemljenja/zemljenja:

• RMU s SF6: SF6 ima približno 3x večjo izolacijsko moč kot zrak in približno 100x večjo sposobnost uglaševanja luka zaradi boljše hladnje, kar zagotavlja zadostno moč zemljenega preklopnika.
• Ekogas RMU: Ekogasi nimajo notranje sposobnosti za uglaševanje luka in imajo slabejšo izolacijo. Za dosego zahtevane moči zemljenja je potrebna zelo visoka hitrost zapiranja. Vendar standardni mehanizmi za delovanje RMU nimajo dovolj energije za take hitrosti. Uporaba zemljenega preklopnika strani linije zahteva dragi mehanizmi z višjo hitrostjo, trdne kontaktnice za odpor proti luku in analizo sile, kar poveča stroške in kompleksnost. Zemljeni preklopniki strani busbara, čeprav zahtevajo rešitve za interlokiranje CB, ponujajo močnejšo moč zemljenja in lahko zagotovijo zanesljivost zemljenja.

Analiza tehnologij in izdelkov SF6 in ekogasa kaže, da 12kV ekogas RMU lahko ustrezajo zahtevam za izolacijo in temperaturno porast s minimalno povečanjo velikosti, kar predstavlja zrel tehnični rešitvi.

Na drugi strani so 24kV ekogas insulirani izdelki še vedno omejeni. Ključni izziv je bistveno višja raven napetosti, ki vodi v mnogo večje dimenzije in višje stroške, kar preprečuje razvoj. Balansiranje faktorjev, kot so vrsta izolacijskega plina, polnilni tlak, prostornina plinske rezerve in stroški pomočne izolacije, je ključno za dizajn nizkokostenih, kompaktnih RMU. Uspešna zamenjava SF6 bo ne le zajela domači trg, ampak bo tudi omogočila globalno dosegljivost, s tem spodbujajoč kitajske nizkoogljične, ekološke izdelke po vsem svetu.