Lösung für den Dead-Tank-SF6-Leistungsschalter in afrikanischen Hochlandregionen (Äthiopien)

Projektbackground​
Äthiopien, gelegen auf dem Ostafrikanischen Hochland, hat eine durchschnittliche Höhe von über 3.000 Metern. In einigen Gebieten können die Winter Temperaturen bis zu -30°C sinken, begleitet von erheblichen täglichen Temperaturunterschieden (bis zu 25°C) und intensiver UV-Strahlung. Das lokale Stromnetz steht vor den folgenden Herausforderungen:

1. ​Risiko der Verflüssigung von SF6-Gas: Traditionelle Dead-Tank-SF6-Ausschalter sind anfällig für die Verflüssigung von SF6-Gas bei niedrigen Temperaturen (kritische Verflüssigungstemperatur ≈ -28,5°C), was die Isolierung und das Bögenlöschen beeinträchtigt und möglicherweise zu Betriebsstörungen führt.
2. ​Abnutzung der Hochlagenisolierung: Die verringerte Luftdichte schwächt die externe Isolierstärke, wodurch erhöhte Isolationsgrade oder spezielle Designs für Dead-Tank-SF6-Ausschalter erforderlich sind.
3. ​Hohes Wartungsaufkommen: In abgelegenen Gebieten fehlen ausreichende Wartungsressourcen, wodurch Dead-Tank-SF6-Ausschalter langfristig wartungsfreie Fähigkeiten aufweisen müssen.

​Lösung​
Um die Umwelt- und technischen Herausforderungen zu bewältigen, wurden die folgenden integrierten Maßnahmen für den Dead-Tank-SF6-Ausschalter implementiert:

1. ​Optimierung des Gemischgases​
   • ​SF6+CF4-Gemisch: Ein 25%-SF6- und 75%-CF4-Gemisch senkt die kritische Verflüssigungstemperatur auf -60°C, um die Gasstabilität für Dead-Tank-SF6-Ausschalter in extremer Kälte sicherzustellen.
   • ​Druckregelung: Der Nennwertdruck des Dead-Tank-SF6-Ausschalters wird auf 0,6 MPa (Anzeigedruck) eingestellt, kombiniert mit verbessertem Dichtungssystem, um Gasverluste bei niedrigen Temperaturen zu verhindern.
2. ​Heiz- und Wärmedämmungssystem​
   • ​Eingebaute Heizelemente: Ein 300W-Elektroheizsystem ist in den Körper und Druckleitungen des Dead-Tank-SF6-Ausschalters integriert und aktiviert sich automatisch unterhalb von -20°C, um den Gasdruck über der Verflüssigungsschwelle zu halten.
   • ​Doppelschicht-Dämmung: Der Dead-Tank-SF6-Ausschalter verwendet eine äußere UV-beständige Verbundhülle und eine innere Aerogelschicht, um Wärmeverluste zu minimieren und die Sonnenstrahlung auf Hochplateau-Niveau zu widerstehen.
3. ​Anpassung an Hochlagen​
   • ​Erhöhte Isolierung: Die Blitzimpulswiderstandsspannung des Dead-Tank-SF6-Ausschalters wird auf 550 kV (vs. 450 kV Standard) angehoben, mit verlängerten Kriechstrecken-Porzellanisolatoren (31 mm/kV).
   • ​Erdbebenresistentes Design: Flexible Verbindungen und stoßdämpfende Grundlagen werden zum Dead-Tank-SF6-Ausschalter hinzugefügt, um Erdbebenvorschriften von 0,3g horizontaler und 0,15g vertikaler Beschleunigung zu erfüllen.
4. ​Unterstützung durch intelligente Wartung​
   • ​Online-Gasüberwachung: Der Dead-Tank-SF6-Ausschalter integriert Dichterelais und Mikrowasser-Sensoren zur Echtzeitüberwachung des SF6-Gemischdrucks und der Feuchtigkeit, die Daten per Satellit an zentrale Steuerungssysteme senden.
   • ​Modulare Wartung: Ein federgesteuertes Mechanismus (z.B. Typ CTB-1) verlängert die mechanische Lebensdauer des Dead-Tank-SF6-Ausschalters auf 10.000 Betriebszyklen, reduziert die Bedarf an vor Ort durchgeführter Wartungsarbeiten.

​Ergebnisse​
Seit seiner Inbetriebnahme im Jahr 2024 hat die Lösung für den Dead-Tank-SF6-Ausschalter in Äthiopiens Hochplateaunetz hervorragende Leistungen erbracht:

1. ​Verbesserte Zuverlässigkeit: Durch Hybridgas- und Heizsysteme kann der Dead-Tank-SF6-Ausschalter bei -40°C stabil betrieben werden, wodurch die Ausfallrate um 85% gesenkt wurde und keine Ausfälle durch Gasverflüssigung aufgetreten sind.
2. ​Niedrigere Wartungskosten: Die jährliche Wartungshäufigkeit sank von 6 auf 1, was zu einer Kosteneinsparung von 30% führte.
3. ​Umweltkonformität: Der SF6-Verbrauch in Dead-Tank-SF6-Ausschaltern sank um 75%, was zu einer Reduzierung der Treibhausgasemissionen um 80% im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen führt, was mit dem Pariser Abkommen übereinstimmt.