Rockwill RGIS Switchgear — Xem xét lựa chọn khí cho ứng dụng 12 kV 24 kV và 40.5 kV

Rockwill RGIS sử dụng các khí cách điện khác nhau cho các cấp điện áp (N₂/không khí khô cho 12/24 kV, SF₆ cho 40.5 kV, với g³ được giới thiệu như một giải pháp thân thiện với môi trường). Sự lựa chọn này cơ bản là quyết định kỹ thuật cân nhắc giữa hiệu suất cách điện, kích thước nhỏ gọn của thiết bị, hiệu quả về chi phí và quy định môi trường. Để hiểu logic này, trước tiên cần so sánh kỹ lưỡng các tính chất cách điện và dập hồ quang của N₂, không khí khô, SF₆ và g³.

Sự Khác Biệt Cốt Lõi về Hiệu Suất Cách Điện và Dập Hồ Quang

1. Thành phần chính

2. Điện trở cách điện (so với SF₆)

3. Cơ chế bắt electron

4. Khả năng dập hồ quang (so với không khí)

5. Tiềm năng làm nóng lên toàn cầu (GWP)

6. Xem xét về Môi trường và Độc tính

7. Nhiệt độ ngưng tụ (tại áp suất hoạt động)

8. Độ nhạy cảm với tạp chất

Những điểm chính

• Đầu tiên, gradient hiệu suất cách điện. SF₆ và g³ thuộc nhóm hàng đầu, với độ bền điện hơn 2,5 lần so với N₂/khí khô. Điều này có nghĩa là ở cùng một điện áp và khoảng cách, SF₆ hoặc g³ có thể giảm thể tích thiết bị xuống 1/3 hoặc ít hơn so với tủ cách điện bằng khí. Thông qua việc pha trộn cẩn thận fluoronitrile và CO₂, g³ có thể đạt được hiệu suất cách điện gần như tương đương với SF₆ ở áp suất thiết kế — loại bỏ rào cản lớn nhất đối với thiết bị chuyển mạch thân thiện với môi trường 40,5 kV nhỏ gọn.
• Thứ hai, khoảng cách về khả năng dập hồ quang. Các tính chất dập hồ quang nhiệt hóa học độc đáo của SF₆ cho phép nó ngắt dòng điện cao độc lập. N₂, khí khô, và g³ đều không có khả năng này. Do đó, bất kỳ thiết bị chuyển mạch nào sử dụng ba loại khí này — bất kể mức điện áp — phải dựa hoàn toàn vào bộ phận ngắt chân không để ngắt dòng điện, với khí chỉ đóng vai trò là môi trường cách điện. Đó là lý do tại sao sự kết hợp "ngắt chân không + cách điện bằng khí thân thiện với môi trường" đã trở thành xu hướng chính trong ngành.
• Thứ ba, sự đánh đổi của g³. g³ cung cấp hiệu suất cách điện tương đương với SF₆ với GWP cực thấp — khiến nó trở thành một thay thế lý tưởng. Tuy nhiên, nhược điểm của nó là nhiệt độ lỏng cao hơn ở áp suất hoạt động, khiến nó không phù hợp để sử dụng trực tiếp ở các khu vực lạnh cực độ mà không cần pha thêm CO₂ (điều này làm giảm nhẹ hiệu suất cách điện) hoặc bổ sung sưởi ấm/cách nhiệt. Khả năng dập hồ quang yếu của nó được bù đắp hoàn hảo bởi bộ phận ngắt chân không, cho phép g³ tập trung vào ưu điểm cách điện của nó.

Với những khác biệt trên, logic chọn khí của Rockwill cho RGIS ở các cấp điện áp trở nên rõ ràng.

Đối với 12 kV / 24 kV — N₂ hoặc Khí khô + Bộ phận ngắt chân không

Ở các mức điện áp này, yêu cầu cách điện là vừa phải. Bằng cách tăng nhẹ áp suất khí (ví dụ: 0,1-0,15 MPa áp suất tương đối), N₂ hoặc khí khô có thể cung cấp đủ độ bền điện cho thiết kế nhỏ gọn mà không cần giới thiệu bất kỳ khí nhà kính nào. Sử dụng N₂ hoặc khí khô rẻ nhất, thân thiện với môi trường và dễ bảo trì nhất — kết hợp với bộ phận ngắt chân không chín muồi — hoàn toàn đáp ứng lời hứa sản phẩm về "hiệu quả chi phí cao và không phát thải nhà kính trong suốt chu kỳ sống." Ngoài ra, oxy trace trong khí khô giúp phân hủy các deposit carbon từ phóng điện cục bộ, cải thiện đáng kể độ tin cậy vận hành.

Đối với 40,5 kV — SF₆ + Bộ phận ngắt chân không, hoặc g³ như một lựa chọn thay thế

Ở 40,5 kV, khoảng cách cách điện trở nên cực kỳ nhạy cảm. Nếu sử dụng N₂ hoặc khí khô, ngay cả ở áp suất tối đa cho phép, thể tích thiết bị cũng sẽ tăng gấp nhiều lần — mất đi sự nhỏ gọn định nghĩa RGIS. Phải giới thiệu một loại khí cách điện hàng đầu.

Giải pháp thông thường sử dụng SF₆, với độ bền điện cao hơn 2,5-3 lần so với khí, đảm bảo khoảng cách điện tối thiểu ở áp suất thấp (ví dụ: 0,15 MPa) cho độ tin cậy và nhỏ gọn cao. Chiến lược "SF₆ chỉ dùng để cách điện, bộ phận ngắt chân không để ngắt dòng" cơ bản loại bỏ lượng lớn byproducts phân hủy hồ quang độc hại và đơn giản hóa bảo dưỡng.

Công nghệ nâng cấp sẵn sàng cho tương lai giới thiệu g³. Trong cùng một diện tích nhỏ gọn, hỗn hợp g³ cung cấp hiệu suất cách điện gần như tương đương với SF₆ trong khi giảm GWP xuống dưới 500 — hoàn toàn phù hợp với quy định F-gas ngày càng nghiêm ngặt trên toàn cầu. Các rào cản hiện tại đối với việc triển khai g³ quy mô lớn ở 40,5 kV là khả năng thích nghi với nhiệt độ thấp và chi phí ban đầu. Khi công thức cải tiến và chuỗi cung ứng trưởng thành, g³ sẽ trở thành hướng chắc chắn cho sự phát triển RGIS 40,5 kV thân thiện với môi trường.

Tóm tắt

Triết lý chọn khí cho RGIS — dựa trên sự hiểu biết rõ ràng về các ranh giới vật lý cơ bản của N₂, khí khô, SF₆, và g³ trong hiệu suất cách điện và dập hồ quang — sử dụng công cụ phù hợp nhất để giải quyết thách thức chính ở mỗi cấp điện áp:

• Điện áp thấp và trung bình (12/24 kV): Sử dụng sự kết hợp "khí xanh + chân không" — thân thiện với môi trường, kinh tế và hoàn toàn không chứa SF₆.
• Điện áp cao (40,5 kV): Triển khai SF₆ đầu tiên để duy trì sự nhỏ gọn và độ tin cậy như cứu cánh, đồng thời đặt g³ làm dự trữ công nghệ — liên tục tiếp cận một Pareto tối ưu mới giữa hiệu suất và trách nhiệm môi trường.

Nghiên cứu Trường hợp và Dự án Thiết bị Chuyển Mạch Cách Điện Bằng Khí của Rockwill RGIS tại Ghana

Chỉnh sửa bởi：Garca