Çevre dostu halka ana ünitelerinde geleneksel SF6 gazının yerini almak için izlenen teknik yollar arasında günümüzde yaygın olarak kabul edilen yaklaşım “vakum kesimi + çevre dostu gaz yalıtımı”dır (kuru hava, azot veya C4/C5 gaz karışımları kullanılarak). “Tamamen katı yalıtım” yaklaşımı daha erken ortaya çıksa da, doğasında bulunan fiziksel sınırlamalar ve üretim zorlukları nedeniyle baskın bir seçenek haline gelmemiştir.
Temel teknik nedenler aşağıda belirtilmiştir:
1. Yalıtım Ortamının Kendiliğinden Onarımı (kritik bir fiziksel fark)
-
Çevre dostu gaz yaklaşımı: Gaz yalıtımı kendiliğinden onarım özelliğine sahiptir. Ekipman içinde yıldırım veya açma/kapama aşırı gerilimleri nedeniyle anlık bir kıvılcım atlaması meydana geldiğinde, ark söndükten hemen sonra gazın dielektrik dayanımı tam olarak geri kazanılır ve ekipman çalışmaya devam edebilir.
-
Tamamen katı yaklaşımı: Epoksi reçine gibi katı yalıtım malzemelerindeki kıvılcım atlaması geri dönüşümsüzdür. İçsel ağacıklaşma deşarjları veya kıvılcım atlaması bir kez gerçekleştiğinde, yalıtım yapısı kalıcı karbonlaşma hasarına uğrar ve tüm modül hurdaya çıkar. Arıza toleransı son derece düşüktür.
Rockwill RAR Serisi SF6’siz gaz yalıtımlı ayırıcı anahtarlama cihazı/RMU
2. Isıl Gerilim ve Kısmi Deşarj (PD) Kontrolündeki Zorluklar
Bu, tamamen katı yalıtım için en çözülmüş sorundur (yumuşak paketleme süreçleri ve termal gerilim kontrolü üzerine yaptığınız araştırmada özellikle geçerlidir).
-
Tamamen katı yaklaşımı: Vakum kesici, iletim bakır baraları ve ayırıcı anahtarlar tamamen epoksi reçinesine gömülür. Bakır (16,5×10⁻⁶/°C), seramik (vakum kesicinin kılıfı) ve epoksi reçine (~30–40×10⁻⁶/°C) arasındaki doğrusal genleşme katsayılarındaki önemli farklar nedeniyle, değişken yükler altında uzun süreli termal çevrimler, gömülü arayüzlerde büyük mekanik termal gerilimlere neden olur. Bu gerilimler kolayca malzeme delaminasyonuna ve mikro boşlukların oluşmasına yol açar; bunlar da şiddetli kısmi deşarja ve sonuçta yalıtım bozulmasına sebep olur.
-
Çevre dostu gaz yaklaşımı: Sıvı olarak davranan gaz, iletkenlerin termal genişlemesini ve daralmasını karşılayarak farklı malzemeler arasındaki arayüz termal gerilimi sorunlarını ortadan kaldırır. Yalıtım bileşenleri yalnızca mekanik destek sağlaması gerekmektedir ve elektrik alan distorsiyonu ile PD riskleri, gaz tankı içindeki eşitleme koruyucuları aracılığıyla daha kolay yönetilebilir.
3. Isıl Dağıtım Dar Boğazı Kapasite Ölçeklendirilmesini Sınırlar
-
Tamamen katı yaklaşımı: Epoksi reçine, ısıyı iyi iletmeyen bir maddedir. Yüksek akım değerlerinde (örneğin 1250 A ve üzeri) tam yük altında vakum kesici kontaklarından ve baralardan üretilen ısı dağıtılamaz; bu durum iç sıcaklık artışına ve yalıtım yaşlanmasının hızlanmasına kolayca neden olur. Bu durum, katı yalıtımlı ayırıcı anahtarlama cihazlarının daha yüksek kapasiteler veya gerilim seviyelerine ölçeklendirilmesini kısıtlar.
-
Çevre dostu gaz yaklaşımı: Tank içindeki gaz doğal konveksiyonla ısı değişimini sağlar ve büyük paslanmaz çelik tank yüzeyi etkili soğutma sunar; bu da katı kapsüllemeye kıyasla çok daha üstün sıcaklık artışı kontrolüne imkân tanır.
Rockwill REC Serisi SF6’siz gaz yalıtımlı ayırıcı anahtarlama cihazı/RMU
4. Üretim Verimi ve Gerilim Seviyesi Ölçeklendirilebilirliği
-
12 kV seviyesinde, katı yalıtımlı ayırıcı anahtarlama cihazları APG (Otomatik Basınç Jelleşmesi) süreçleri kullanılarak kabul edilebilir verim oranlarını koruyabilir. Ancak gerilim seviyesi 24 kV’ye veya hatta 40,5 kV’ye yükseldikçe gerekli yalıtım kalınlığı keskin bir şekilde artar ve döküm parçalar önemli ölçüde büyüür. Sertleşme sürecinde büzülme gerilmeleri, iç boşluklar ve mikro çatlaklar neredeyse kaçınılmaz hâle gelir; bu durum üretimin verim oranını önemli ölçüde düşürür ve maliyetleri üstel olarak artırır.
-
Buna karşılık çevre dostu gaz yalıtımlı ayırıcı anahtarlama cihazları yalnızca faz aralığında veya doldurma basıncında küçük bir artış gerektirir ve metal muhafazalı tankın imalat karmaşıklığı temelde değişmez.
5. Yaşam Döngüsü Karbon Ayak İzi (LCA) ve Geri Dönüşüm Zorlukları
“Çift karbon” hedefleri çerçevesinde çevre dostuluğu, yalnızca işletme sırasında sıfır sera gazı emisyonunu değil, aynı zamanda kullanım ömrü sonunda yapılan işlemlerini de kapsar.
-
Çevre dostu gaz yaklaşımı: Kullanım ömrü sonunda kuru hava veya azot doğrudan salınabilir (hatta C4/C5 gaz karışımları da kolayca geri kazanılabilir). Dış paslanmaz çelik tank, iç bakır baralar ve vakum kesiciler %100 ayrıştırılarak hurda metal olarak geri dönüştürülebilir; bu durum mükemmel bir LCA profili sunar.
Tam katı yol: Bakır busbarlar ve reçineler sıkıca birlikte kaplanarak, emekten çıkarıldıktan sonra dökme direklerin ve yalıtım bileşenlerinin ekonomik olarak ayrıştırılması ve geri dönüşümü neredeyse imkansız hale gelir. Geri dönüşüm maliyeti, malzeme parça değeriyle karşılaştırıldığında çok daha yüksektir, bu da ekonomik uygunluk ile çevre sürdürülebilirliği arasında açık bir çelişki ortaya koyar. Bu nedenle, mevcut teknolojiler altında, katı yalıtımın tam yaşam döngüsü karbon ayak izinin tamamen geri dönüştürülebilir gaz yalıtımı çözümününkinden üstün olmasının zor olduğu görülür.
Özetle: Katı yalıtım, aşırı sert ortamlarda ve kompakt alana sahip uygulamalarda değiştirilemez avantajlara sahiptir. Ancak, büyük çoğunluğu standart orta gerilim grid düğümleri için, "vakum kesme + çevresel dostu gaz" yaklaşımı, yüksek güvenilirlik, mükemmel ısı verimsizliği ve tam yaşam döngüsü çevresel sürdürülebilirliği arasında mükemmel bir denge sağlar - bu da öncü üreticiler için tercih edilen evrimsel yolu oluşturur.
Rockwill RAR Serisi, bu felsefenin pratik bir somutlaşmasıdır. Bu seri, kurutulmuş hava (GWP = 0) yi yalıtım ortamı olarak kullanır ve temel teknolojisi, dönen sınır mekanizması ve doğrusal sürükleme basınç destekli ark söndürme tasarımını içerir. Temas ayrılış sırasında, hava aktif olarak sıkıştırılır ve arkın sonlanması zorunlu hale getirilir, bu da sıfır-GWP ortamla SF₆ benzeri kesme performansı sağlar, bu da dağıtım ağlarının yeşil güncellemesi için güvenilir, yerine koyma alternatifini sunar.
Düzenleyen:Garca
Giriş
