Giải pháp Thiết kế của IEE-Business 24kV Dry Air Insulated Ring Main Unit

Sự kết hợp của Solid Insulation Assist + Dry Air Insulation đại diện cho hướng phát triển cho RMU 24kV. Bằng cách cân nhắc yêu cầu cách điện với kích thước nhỏ gọn và sử dụng vật liệu cách điện phụ trợ rắn, các bài kiểm tra cách điện có thể được thông qua mà không cần tăng đáng kể kích thước giữa pha và giữa pha-đất. Bọc cột cực giúp cố định cách điện cho bộ ngắt chân không và các dây dẫn kết nối.

Duy trì khoảng cách pha của thanh bus ra 24kV ở 110mm, cường độ điện trường và hệ số không đồng đều có thể được giảm bằng cách bọc bề mặt thanh bus. Bảng 4 tính toán cường độ điện trường dưới các khoảng cách pha khác nhau và độ dày cách điện thanh bus. Nó cho thấy việc tăng thích hợp khoảng cách pha lên 130mm và áp dụng bọc epoxy 5mm cho thanh bus tròn sẽ tạo ra cường độ điện trường là 2298 kV/m. Điều này duy trì một biên độ nhất định dưới cường độ chịu đựng tối đa của không khí khô (3000 kV/m).

Bảng 4: Điều kiện Điện Trường dưới Các Khoảng Cách Pha và Độ Dày Cách Điện Thanh Bus Khác Nhau

Do sức mạnh cách điện thấp của không khí khô, cách điện rắn đơn lẻ không thể giải quyết vấn đề chịu điện áp cho khe cách ly. Cấu hình hai điểm cách ly phân phối hiệu quả điện áp qua hai khe hở khí. Các vòng chia điện (cánh chắn điện trường) được thiết kế tại các khu vực tập trung điện trường như tiếp xúc tĩnh cách ly và tiếp đất để giảm cường độ điện trường và tối thiểu hóa kích thước khe hở không khí. Như được hiển thị trong Hình 3, trục chính nylon được gia cường quay cơ chế hai điểm cách ly để đạt trạng thái hoạt động, cách ly và nối đất. Các vòng chia điện tại tiếp xúc tĩnh, với đường kính 60mm và bọc epoxy, cho phép khoảng cách 100mm để chịu điện áp xung sét 150kV.

Các phương pháp khác, như mô hình phân tách pha dọc, sử dụng bình chứa hợp kim một pha cường độ cao, hoặc tăng nhẹ áp suất khí, cũng có thể đáp ứng yêu cầu chịu điện áp 24kV. Tuy nhiên, RMU đòi hỏi chi phí thấp, và chi phí quá cao là không chấp nhận được đối với người dùng. Qua thiết kế tối ưu, như tăng nhẹ chiều rộng RMU, mục tiêu chi phí thấp và nhỏ gọn có thể đạt được cho RMU cách điện khí thân thiện môi trường 24kV.

1. Sắp xếp công tắc nối đất trong RMU Eco-Gas
Hai phương pháp mạch chính có thể thực hiện chức năng nối đất:

• Công tắc nối đất phía ra (công tắc nối đất phía dưới)
• Công tắc nối đất phía thanh bus (công tắc nối đất phía trên), tùy chọn có xếp hạng E0, yêu cầu sự phối hợp với công tắc chính để thực hiện thao tác nối đất.

Quy chuẩn "Chương trình Thiết kế Chuẩn hóa RMU (Tủ) 12kV" phiên bản 2022 quy định rằng tất cả các công tắc ba vị trí (cách ly, kết nối, nối đất) nên sử dụng bố trí phía thanh bus, được gọi là "Công tắc Nối Đất Kết Hợp Chức Năng Phía Thanh Bus".

Quy định an toàn điện yêu cầu không có CB hoặc cầu chì nào tồn tại giữa dây nối đất/công tắc nối đất và thiết bị đang bảo dưỡng. Nếu có CB giữa công tắc nối đất và thiết bị do hạn chế thiết kế, các biện pháp phải đảm bảo CB không thể mở sau khi cả công tắc nối đất và CB đã đóng. Do đó:

• Công tắc nối đất phía dòng, nằm phía hạ lưu của CB, kết nối trực tiếp với cáp ra đã nối đất, tự nhiên đáp ứng quy định vì không có CB giữa nó và thiết bị.
• Công tắc nối đất phía thanh bus, nằm phía thượng lưu của CB, có CB chân không giữa nó và cáp ra đã nối đất, vi phạm yêu cầu kết nối trực tiếp. Sau khi đóng công tắc nối đất và CB, biện pháp ngăn chặn CB mở phải được thực hiện. Ví dụ bao gồm ngắt mạch hành trình CB thông qua tấm chặn hoặc sử dụng khóa cơ học để ngăn chặn việc mở CB vô tình và mất nối đất.

Tiêu chuẩn quốc gia cũng yêu cầu khóa cơ học và điện để ngăn chặn việc mở CB bằng tay hoặc điện khi công tắc nối đất kết hợp chức năng sử dụng CB (đóng) để nối đất phía cáp.

Lý do chính để chọn Công tắc Ba Vị Trí Cách Ly-Nối Đất Phía Thanh Bus trong tiêu chuẩn quốc gia là sức mạnh làm việc nối đất/đất:

• RMU SF6: SF6 có sức mạnh cách điện khoảng 3 lần so với không khí và khả năng dập hồ quang lớn hơn khoảng 100 lần do khả năng làm mát tốt hơn, đảm bảo sức mạnh làm việc đủ cho công tắc nối đất.
• RMU Eco-Gas: Khí Eco không có khả năng dập hồ quang tự nhiên và cách điện kém hơn. Để đạt được sức mạnh làm việc cần thiết đòi hỏi tốc độ đóng rất cao. Tuy nhiên, cơ chế hoạt động tiêu chuẩn của RMU thiếu năng lượng cho tốc độ này. Sử dụng công tắc nối đất phía dòng đòi hỏi cơ chế tốc độ cao đắt tiền, tiếp xúc chống hồ quang chắc chắn và phân tích lực, tăng chi phí và độ phức tạp. Công tắc nối đất phía thanh bus, mặc dù yêu cầu giải pháp khóa CB, cung cấp sức mạnh làm việc mạnh mẽ hơn và có thể đảm bảo độ tin cậy nối đất.

Phân tích công nghệ và sản phẩm SF6 vs. Eco-Gas cho thấy RMU Eco-Gas 12kV có thể đáp ứng yêu cầu cách điện và tăng nhiệt với kích thước tăng tối thiểu, đại diện cho giải pháp kỹ thuật chín muồi.

Ngược lại, sản phẩm cách điện khí Eco 24kV vẫn còn hạn chế. Thách thức chính là mức điện áp cao hơn nhiều dẫn đến kích thước lớn hơn và chi phí cao hơn, cản trở sự phát triển. Việc cân nhắc các yếu tố như loại khí cách điện, áp suất nạp, thể tích bình chứa khí và chi phí cách điện phụ trợ là quan trọng để thiết kế RMU chi phí thấp, nhỏ gọn. Thành công trong việc thay thế SF6 không chỉ chiếm lĩnh thị trường trong nước mà còn cho phép tiếp cận toàn cầu, thúc đẩy sản phẩm thân thiện với môi trường, ít carbon của Trung Quốc trên toàn thế giới.