Diseño ng Solusyon para sa 24kV Dry Air Insulated Ring Main Unit

Ang kombinasyon ng Solid Insulation Assist + Dry Air Insulation ay kumakatawan sa direksyon ng pag-unlad para sa 24kV RMUs. Sa pamamagitan ng pagsasama ng mga pangangailangan sa insulasyon at kompakto at paggamit ng solid auxiliary insulation, maaaring maipasa ang mga pagsusulit sa insulasyon nang hindi lubhang lumalaki ang distansya sa pagitan ng phase-to-phase at phase-to-ground. Ang pag-encapsulate ng pole column ay nagpapatibay ng insulasyon para sa vacuum interrupter at kanyang konektadong conductor.

Sa pag-maintain ng 24kV outgoing busbar phase spacing na 110mm, maaaring bawasan ang lakas ng elektrikong field at ang coefficient ng hindi pantay na distribution ng field sa pamamagitan ng pag-encapsulate ng ibabaw ng busbar. Table 4 ay nagkalkula ng lakas ng elektrikong field sa iba't ibang phase spacings at busbar insulation thicknesses. Ito ay nagpapakita na ang angkop na pagtaas ng phase spacing sa 130mm at ang pag-apply ng 5mm epoxy encapsulation sa round bar busbar ay nagreresulta sa lakas ng elektrikong field na 2298 kV/m. Ito ay nagpapanatili ng isang tiyak na margin sa ilalim ng maximum withstand strength ng dry air (3000 kV/m).

Table 4: Kondisyon ng Electric Field sa Iba't Ibang Phase Spacing at Busbar Insulation Thicknesses

Dahil sa mababang lakas ng insulasyon ng dry air, ang solid insulation lamang ay hindi sapat upang lutasin ang isyu ng withstand voltage para sa isolating gap. Ang dual-isolation-break configuration ay epektibong nagdidistribute ng voltage sa dalawang gas gaps. Ang grading rings (field shields) ay disenyo sa mga concentrated field areas tulad ng isolation at earthing stationary contacts upang bawasan ang lakas ng field at minimizahan ang dimensyon ng air gap. Tulad ng ipinapakita sa Figure 3, ang reinforced nylon main shaft ay nag-rotate ng dual-break mechanism upang makamit ang operational, isolation, at grounding states. Ang grading rings sa stationary contacts, na may 60mm diameter at epoxy encapsulation, ay nagbibigay ng 100mm clearance upang matiis ang 150kV lightning impulse withstand voltage.

Iba pang mga paraan, tulad ng longitudinal phase-segregated layouts, ang paggamit ng high-strength single-phase alloy tanks, o ang pagtaas ng presyur ng gas ng maliit, ay maaari ring matugunan ang 24kV withstand requirements. Gayunpaman, ang mga RMU ay nangangailangan ng mababang cost, at ang sobrang mataas na gastos ay hindi tanggap ng mga user. Sa pamamagitan ng optimized design, tulad ng pagtaas ng lapad ng RMU, maaaring makamit ang layunin ng mababang cost at miniaturization para sa 24kV eco-friendly gas-insulated RMUs.

1. Pagkakalagay ng Earth Switches sa Eco-Gas RMUs
Ang dalawang pangunahing circuit methods ay maaaring mag-implement ng mga function ng grounding:

• Outgoing side earth switch (lower earth switch)
• Busbar side earth switch (upper earth switch), opsyonal na E0 rated, na nangangailangan ng coordination ng main switch para sa mga operasyon ng earthing.

State Grid's "12kV RMU (Cabinet) Standardized Design Scheme" 2022 Edition ay nagtatakda na ang lahat ng tatlong posisyon ng switch (isolate, connect, earth) ay dapat gamitin ang busbar side arrangement, na tinatawag na "Busbar Side Combined Function Earth Switch".

Ang mga regulasyon sa enerhiya at kaligtasan ay nagsasaad na walang circuit breaker (CB) o fuse ang maaaring umiral sa pagitan ng earth conductor/earth switch at ang equipment under maintenance. Kung may CB ang umiiral sa pagitan ng earth switch at ang equipment dahil sa mga limitasyon sa disenyo, kailangan ng mga hakbang upang siguruhin na ang CB ay hindi mabubuksan pagkatapos na ang earth switch at CB ay nakasara. Kaya:

• Ang Line Side Earth Switch, na naka-locate downstream ng CB, ay direktang nakakonekta sa earthed outgoing cable, natural na sumasang-ayon sa regulasyon dahil walang CB ang umiiral sa pagitan nito at ang equipment.
• Ang Busbar Side Earth Switch, na naka-locate upstream ng CB, ay may vacuum CB sa pagitan nito at ang earthed outgoing cable, na lumalabag sa direktang koneksyon requirement. Pagkatapos na ang earth switch at CB ay nakasara, kailangan ng mga hakbang upang maprevent ang pagbubuksan ng CB. Halimbawa, ang pag-disconnect ng trip circuit ng CB sa pamamagitan ng blocking plate o ang paggamit ng mechanical interlocks upang maprevent ang accidental opening ng CB at ang resulta ng pagkawala ng earthing.

Ang National Grid standard ay nagmamandato rin ng mechanical at electrical interlocks upang maprevent ang manual o electrical opening ng CB kapag ang combined function earth switch ay gumagamit ng CB (nakasara) upang i-ground ang cable side.

Ang pangunahing rason para sa pagpili ng Busbar Side Isolating-Earthing Three-Position Switch sa National Grid standard ay ang earthing/grounding making capacity:

• SF6 RMUs: Ang SF6 ay may humigit-kumulang 3x ang lakas ng insulasyon ng hangin at ~100x mas malaking kakayahan sa pag-quench ng arc dahil sa mas mahusay na cooling, na nagse-secure ng sapat na making capacity ng earth switch.
• Eco-Gas RMUs: Ang mga eco-gases ay walang inherent na kakayahan sa pag-quench ng arc at may mas mahinang insulasyon. Upang makamit ang kinakailangang making capacity, kailangan ng mataas na closing speeds. Gayunpaman, ang standard RMU operating mechanisms ay walang sapat na enerhiya para sa ganitong bilis. Ang paggamit ng line-side earth switch ay nangangailangan ng mahal na mas mataas na bilis na mechanisms, robust arc-resistant contacts, at force analysis, na nagdudulot ng taas ng gastos at komplikasyon. Ang Busbar Side Earth Switches, bagama't nangangailangan ng CB interlocking solutions, ay nagbibigay ng mas malakas na making capacity at maaaring matiyak ang reliability ng earthing.

Analysis of SF6 vs. Eco-Gas Technology and Products ay nagpapakita na ang 12kV Eco-Gas RMUs ay maaaring matugunan ang mga requirement sa insulasyon at temperature rise kasama ang minimal na paglaki ng sukat, na kumakatawan sa isang mature na teknikal na solusyon.

Sapagkat, ang 24kV Eco-Gas Insulated products ay patuloy na limitado. Ang pangunahing hamon ay ang mas mataas na lebel ng voltage na nagdudulot ng mas malaking dimensyon at mas mataas na gastos, na nagiging hadlang sa pag-unlad. Mahalagang balansehin ang mga factor tulad ng insulating gas type, filling pressure, gas tank volume, at auxiliary insulation cost upang maisip ang disenyo ng mababang cost, compact RMUs. Ang matagumpay na pagpapalit ng SF6 ay hindi lamang kukunin ang domestic market kundi maaari ring mag-enable ng global outreach, na nagpopromote ng China's low-carbon, eco-friendly products sa buong mundo.