24kV Kurut Havali yalıtımlı Halka Ana Birim Tasarım Çözümü

Katı yalıtım yardımcısı + kuru hava yalıtımı kombinasyonu 24kV RMU'ların geliştirme yönünü temsil eder. Yalıtım gereksinimlerini kompaktlıkla dengeler ve katı yardımcı yalıtımı kullanarak, faz arası ve faz-zemine boyutlarını önemli ölçüde artırmadan yalıtım testlerinden geçilebilir. Kütük sütunu kaplanarak vakum kesici ve bağlantı iletkenleri için olan yalıtım güçlendirilir.

Çıkış busbar'ın 24kV faz aralığını 110mm olarak koruyarak, busbar yüzeyi kaplanarak elektrik alan yoğunluğu ve homojen olmayan katsayı azaltılabilir. Tablo 4, farklı faz aralıkları ve busbar yalıtım kalınlıklarındaki elektrik alan değerlerini hesaplar. Bu, faz aralığını 130mm'ye uygun bir şekilde artırıp çubuk busbar'a 5mm epoksi kaplama uygulandığında elektrik alan yoğunluğunun 2298 kV/m olduğunu gösterir. Bu, kuru havanın maksimum dayanma gücü (3000 kV/m) altında belirli bir marj sağlar.

Tablo 4: Farklı Faz Aralığı ve Busbar Yalıtım Kalınlıklarındaki Elektrik Alan Durumu

Kuru havanın düşük yalıtım gücü nedeniyle, katı yalıtım tek başına izolasyon boşluğunun dayanım gerilimi sorununu çözemez. Çift izolasyon-kesme konfigürasyonu, iki gaz boşluğuna gerilimin dağıtımını etkili bir şekilde sağlar. İzolasyon ve yerleştirmeli sabit kontaktlarda gibi yoğun alan bölgelerinde derecelendirme halkaları (alan kalkanları) tasarlanarak, alan yoğunluğu azaltılır ve hava boşluğu boyutları küçültülür. Şekil 3'te görüldüğü gibi, güçlendirilmiş naylon ana mili, çift kesme mekanizmasını döndürerek operasyonel, izolasyon ve yerleştirmeli durumları sağlar. Sabit kontaktlardaki 60mm çaplı ve epoksi kaplama ile 100mm açıklıkta 150kV yıldırım darbe dayanım gerilimini dayanabilir hale getirir.

Diğer yaklaşımlar, uzunlamasına faz ayrıştırıcı düzenlemeler, yüksek-strength tek fazlı alaşım tankları kullanımı veya gaz basıncını orta düzeyde artırma, 24kV dayanım gereksinimlerini karşılayabilir. Ancak, RMU'lar düşük maliyet gerektirir ve aşırı yüksek maliyetler kullanıcılar tarafından kabul edilemez. Optimizasyonlu tasarım yoluyla, RMU genişliğini orta düzeyde artırarak, 24kV çevre dostu gaz yalıtımlı RMU'lar için düşük maliyet ve miniyatürleşme hedefi gerçekleştirilebilir.

​1. Eco-Gaz RMU'larındaki Toprak Anahtarlama Düzeni​
Topraklama işlevini gerçekleştirmek için iki ana devre yöntemi vardır:

• Çıkış tarafı toprak anahtarı (alt toprak anahtarı)
• Busbar tarafı toprak anahtarı (üst toprak anahtarı), isteğe bağlı olarak E0 dereceli, topraklama işlemlerinde ana anahtar koordinasyonu gerektirir.

Devlet Ağı'nın "12kV RMU (Kabine) Standartlaştırılmış Tasarım Şeması" 2022 Sürümü, tüm üç pozisyonlu anahtarların (izole, bağla, topra) busbar tarafı düzenlemesi kullanılması gerektiğini belirtir, bu "Busbar Tarafı Birleşik Fonksiyonlu Toprak Anahtarı" olarak adlandırılır.

Elektrik güvenliği düzenlemeleri, toprak iletkeni/toprak anahtarı ile bakım altındaki ekipman arasında herhangi bir devre kesicinin (CB) veya sigorta bulunamaması gerektiğini belirtir. Tasarım kısıtlamaları nedeniyle toprak anahtarı ve ekipman arasında bir CB varsa, hem toprak anahtarı hem de CB kapandıktan sonra CB'nin açılabilmesini önleyici önlemler alınmalıdır. Bu nedenle:

• CB'nin aşağısında bulunan ​Hat Tarafı Toprak Anahtarı, doğrudan topraklanmış çıkış kablo ile bağlantılıdır, bu nedenle aralarında herhangi bir CB olmadığı için düzenleme gerekliliklerini doğal olarak karşılar.
• CB'nin üzerinde bulunan ​Busbar Tarafı Toprak Anahtarı, topraklanmış çıkış kablo ile arasına vakum CB bulunmaktadır, bu doğrudan bağlantı gerekliliğini ihlal eder. Toprak anahtarı ve CB kapandıktan sonra, CB'nin açılmasını önleyici önlemler alınmalıdır. Örneğin, CB trip devresini bir engelleme plakası ile kesmek veya CB'nin yanlışlıkla açılmasını ve sonuçta topraklanmanın kaybedilmesini önlemek için mekanik kilitlemeler kullanılabilir.

Ulusal Ağ standardı ayrıca, birleştirilmiş fonksiyonlu toprak anahtarı, CB (kapalı) kullanarak kablo tarafını toprakladığında, CB'nin manuel veya elektriksel açılışını önlemek için mekanik ve elektrik kilitlemeleri zorunlu kılar.

Ulusal Ağ standardında Busbar Tarafı İzole-Toprak Üç Pozisyonlu Anahtarı seçiminin asıl nedeni, topraklama/yerleştirme yapma kapasitesidir:

• ​SF6 RMU'lar: SF6, havadan yaklaşık 3 kat daha yüksek yalıtım gücüne sahiptir ve süper soğutma nedeniyle yaklaşık 100 kat daha büyük ark söndürme yeteneğine sahiptir, bu da yeterli toprak anahtarı yapma kapasitesini sağlar.
• ​Eco-Gaz RMU'lar: Eco-gazlar, doğal ark söndürme yeteneği yoktur ve daha kötü yalıtım özelliğine sahiptir. Gerekli yapma kapasitesini sağlamak için çok yüksek kapatma hızları gerekir. Ancak standart RMU işletim mekanizmaları, bu hızları sağlayacak enerjiye sahip değildir. Hat tarafı toprak anahtarı kullanımı, pahalı daha yüksek hızlı mekanizmalar, güçlü ark dirençli kontaklar ve kuvvet analizi gerektirir, bu da maliyeti ve karmaşıklığı artırır. ​Busbar Tarafı Toprak Anahtarı, CB kilitleme çözümleri gerektirse de, daha güçlü yapma kapasitesine sahiptir ve topraklanmanın güvenilirliğini sağlar.

​SF6 vs. Eco-Gaz Teknolojisi ve Ürün Analizi​, 12kV Eco-Gaz RMU'ların minimum boyut artışı ile yalıtım ve sıcaklık yükseltme gereksinimlerini karşılayabileceğini gösterir, bu da olgun bir teknik çözümü temsil eder.

Öte yandan, 24kV Eco-Gaz yalıtımlı ürünler hala sınırlıdır. Ana zorluk, çok daha yüksek gerilim seviyesi nedeniyle çok daha büyük boyutlar ve daha yüksek maliyetlerdir, bu da gelişmeyi zorlaştırır. ​yalıtım gaz tipi, doldurma basıncı, gaz tank hacmi ve yardımcı yalıtım maliyeti​ gibi faktörlerin dengelenmesi, düşük maliyetli, kompakt RMU'lar tasarlamak için önemlidir. SF6'yi başarıyla değiştirmek, sadece yerel pazarı ele geçirmekle kalmaz, aynı zamanda ​​uluslararası ulaşım​​ı sağlar ve Çin'in düşük karbonlu, çevre dostu ürünlerini dünya çapında tanıtma fırsatı sunar.