Dizajn rešenje za 24kV suho zračno izolovani kružni glavni uređaj

Kombinacija čvrste izolacije pomoći + suhe vazdušne izolacije predstavlja smer razvoja za 24kV RMU-ove. Balansiranjem potreba za izolacijom i kompaktnošću, korišćenjem čvrste pomoćne izolacije, ispitivanje izolacije može proći bez značajnog povećanja dimenzija između faza i između faze i zemlje. Oblikovanje stuba u čvrstu formu čvršćava izolaciju vakuumskog prekidnika i njegovih spojnih vodova.

Održavajući razmak od 110mm između fazna odvoda na 24kV, intenzitet električnog polja i koeficijent neuniformnosti mogu se smanjiti oblikovanjem površine busbora. Tabela 4 izračunava električno polje pod različitim rastojanjima između faza i debljinama izolacije busbora. Pokazuje da pravilno povećanje razmaka između faza na 130mm i primena 5mm epoksidne obloge na okrugli busbar rezultira jačinom električnog polja od 2298 kV/m. Ovo održava određenu margina ispod maksimalne otpornosti suvog vazduha (3000 kV/m).

Tabela 4: Uslovi električnog polja pod različitim razmacima između faza i debljinama izolacije busbora

Zbog niske izolacijske snage suvog vazduha, samo čvrsta izolacija ne može rešiti problem otpornosti na napon u izolacionom razmaku. Konfiguracija sa dvostrukim prekidom izolacije efikasno raspoređuje napon kroz dva vazdušna razmaka. Gradijentni prstenovi (polja štitnice) dizajnirani su u koncentrisanim poljima kao što su stacionarni kontakti izolacije i zemljenja kako bi se smanjila jačina polja i minimizirale dimenzije vazdušnog razmaka. Kao što je prikazano na Slici 3, osnovni stub od pojačanog nylona rotira mehanizam sa dvostrukim prekidom kako bi se postigli operativni, izolacioni i zemljeni stanja. Gradijentni prstenovi na stacionarnim kontaktima, sa prečnikom od 60mm i epoksidnom oblogom, dozvoljavaju razmak od 100mm kako bi se izdržao udar lave struje od 150kV.

Drugi pristupi, kao što su longitudinalni fazno segregirani rasporedi, korišćenje čvrstih jednofaznih legiranih rezervoara ili umjereno povećanje pritiska plina, takođe mogu zadovoljiti zahtjeve za otpornost na 24kV. Međutim, RMU-ovi zahtevaju nisku cijenu, a previsoke cijene su neprihvatljive korisnicima. Kroz optimiziran dizajn, kao što je umjereno povećanje širine RMU-ova, može se postići cilj niske cijene i miniaturizacije za ekološki prihvatljive gas-insulirane 24kV RMU-ove.

1. Raspored zemljenih preključača u ekogasnim RMU-ovima
Dva glavna metoda mreže mogu implementirati funkciju zemljenja:

• Zemljeni preključač na izlaznoj strani (donji zemljeni preključač)
• Zemljeni preključač na busbarskoj strani (gornji zemljeni preključač), opcionalno E0 ocijenjen, zahtijeva koordinaciju glavnog preključača za zemljenje operacija.

Standardizirani dizajnski plan "12kV RMU (kabinet)" Nacionalne mreže izdanje 2022. specificira da treba koristiti raspored na busbarskoj strani za sve tro-pozicijske preključače (izolacija, povezivanje, zemljenje), nazvan "Busbarski kombinirani funkcionalni zemljeni preključač".

Propisi o sigurnosti energije propisuju da ne može postojati prekidnik (CB) ili žičica između zemljenog vodnika/zemljenog preključača i opreme na održavanju. Ako postoji CB između zemljenog preključača i opreme zbog ograničenja dizajna, mere moraju osigurati da CB ne može biti otvoren nakon što su zatvoreni zemljeni preključač i CB. Stoga:

• Zemljeni preključač na liniji, smješten na donjoj strani CB-a, direktno povezan sa zemljenim izlaznim kablom, prirodno ispunjava propis jer ne postoji CB između njega i opreme.
• Zemljeni preključač na busbarskoj strani, smješten na gornjoj strani CB-a, ima vakuumski CB između njega i zemljenog izlaznog kabela, krši zahtjev za direktnom vezom. Nakon zatvaranja zemljenog preključača i CB-a, mere koje sprječavaju otvaranje CB-a moraju biti implementirane. Primjeri uključuju odspajanje putanje tripiranja CB-a putem blokirajuće ploče ili korišćenje mehaničkih interlokata kako bi se spriječilo slučajno otvaranje CB-a i gubitak zemljenja.

Nacionalni standard također propisuje mehaničke i električne interlokate kako bi sprečili ručno ili električno otvaranje CB-a kada je kombinirani funkcionalni zemljeni preključač koristi CB (zatvoren) za zemljenje strane kabela.

Glavni razlog za izbor Busbarskog izolaciono-zemljenog tro-pozicijskog preključača u Nacionalnom standardu je kapacitet zemljenja/povezivanja s zemljom:

• RMU-ovi s SF6: SF6 ima oko 3 puta veću izolacijsku snagu od vazduha i oko 100 puta veću sposobnost gašenja lukova zbog superiornog hlađenja, što osigurava adekvatan kapacitet zemljenog preključača.
• Eko-gasni RMU-ovi: Eko-gasi nemaju inherentnu sposobnost gašenja luka i lošiju izolaciju. Postizanje potrebnog kapaciteta zahtijeva veoma visoku brzinu zatvaranja. Međutim, standardni mehanizmi RMU-ova nemaju dovoljno energije za takvu brzinu. Korišćenje zemljenog preključača na liniji zahtijeva skuplje mehanizme s visokom brzinom, čvrste kontakte odoljive lukovima i analizu sile, što povećava cijenu i složenost. Zemljeni preključači na busbarskoj strani, iako zahtijevaju rešenja za interlokiranje CB-a, nude jači kapacitet zemljenja i mogu osigurati pouzdanost zemljenja.

Analiza tehnologije i proizvoda SF6 i eko-gasa pokazuje da 12kV eko-gasni RMU-ovi mogu zadovoljiti zahtjeve za izolaciju i porast temperature s minimalnim povećanjem veličine, predstavljajući zrelo tehničko rešenje.

S druge strane, 24kV eko-gasinsulirani proizvodi još su ograničeni. Ključni izazov je znatno viši naponski nivo koji dovodi do mnogo većih dimenzija i viših troškova, što sprečava razvoj. Balansiranje faktora kao što su tip izolacionog plina, pritisak punjenja, zapremina rezervoara za plin i troškovi pomoćne izolacije ključno je za dizajn niskocjenovnih, kompaktnih RMU-ova. Uspješno zamjenjivanje SF6-a ne samo da će osvojiti domaći tržište, već će omogućiti globalni doseg, promovisanje niskougljičnih, ekološki prihvatljivih proizvoda Kine širom svijeta.