راهحل بدون SF₆ برای واحدهای حلقه اصلی گازی با عایق هوایی/دوستانه با محیط زیست
Ⅰ. موانع فنی جایگزینی SF₆
- تفاوت عملکرد ماده عایق
o قدرت عایق هوا خشک/N₂ فقط یک سوم SF₆ است و نیاز به افزایش فاصله تماس از ۶۰ میلیمتر به ≥۱۵۰ میلیمتر دارد.
o مکانیزمهای فنری سنتی انرژی کافی برای بستن سریع فواصل بزرگ را ندارند و به آسانی باعث تخریب تماس به دلیل ضربه قبلی میشوند.
o گازهای مصنوعی (مانند C4+CO₂) در زیر آتشسوزی تجزیه میشوند و منجر به تخریب غیرقابل برگشت عایق میشوند. - محدودیتهای ساختاری مکانیکی
o استانداردسازی شبکه ملی عرض کابینت را ۴۲۰ میلیمتر ثابت میکند و فضای طولی را محدود میکند.
o فواصل بزرگ نیازمند شناورهای بلندتر در جداکنندههای سه وضعیتی هستند که سختی طراحی عایق را افزایش میدهد.
II. راهحلها و نوآوریهای فنی کلیدی
(I) طراحی بهبود سیستم عایق
|
جهت فنی |
اجراییسازی |
اثر |
|
عایق ترکیبی |
شناور + پوشش عایق مقاوم + جداکننده PTFE |
مسیر تخلیه را مسدود میکند؛ ولتاژ ضربه صاعقه (≥۱۲۵kV) را تحمل میکند |
|
بهینهسازی همکاری ماده |
پر کردن هوا خشک/N₂ + هسته قطعکننده خلاء |
قطعکننده خلاء تضمین میکند قطع شود؛ عایق گازی عایقبندی را حفظ میکند |
|
قابلیت اطمینان صفرگیج |
کابینت از آزمونهای ولتاژ تکراری/ضربه صاعقه (فشار محیطی) عبور میکند |
ریسک لکه وجود ندارد؛ ایمنی نگهداری برابر با کابینتهای مختومه است |
پیشرفت کلیدی: عایقبندی SF₆-گرید در فاصله ۱۵۰ میلیمتر، محدودیتهای ماده را غلبه میکند.
(II) بهینهسازی پویای جداکننده سه وضعیتی
- کاهش لختی چرخشی
محور نایلون امتداد یافته → بهبود تبدیل سرعت زاویهای → سرعت بستن >۴m/s (امکان ساخت کوتاهمدار ۲۰kA در حالی که ضربه قبلی <۱ms را کاهش میدهد). - طراحی شناور: شناور امتداد یافته با پوشش عایق مطمئن میکند که فاصله زمین/فاز در وضعیت باز ≥۱۸۰ میلیمتر است.
- قابلیت زمینرسانی: جداکننده پایین با تماسهای کلاس E2 (تحمیل ۵ عملیات ساخت کوتاهمدار).
III. مقایسه پارامترهای فنی کلیدی
|
پارامتر |
واحد حلقه SF₆ |
راهحل هوا/گاز دوستانه محیط زیست |
|
فاصله تماس |
۶۰ میلیمتر |
≥۱۵۰ میلیمتر (شامل پوشش عایق) |
|
سرعت بستن |
مناسب برای فنرهای سنتی |
محور بهینهسازی شده + شناور سبک |
|
ماده قطع |
گاز SF₆ |
قطعکننده خلاء + هوا خشک |
|
مقاومت صفرگیج |
ناموفق |
عبور از آزمونهای ولتاژ تکراری ۴۲kV/۷۵kV LI |
|
تأثیر محیطی |
GWP=۲۳,۹۰۰ |
GWP=۰ (هوا خشک) |
IV. تضمین اجرای مهندسی
- فرآیند تأیید عایق
o مرحله ۱: شبیهسازی میدان الکتریکی سهبعدی (قدرت میدان فاصله <۳kV/mm)
o مرحله ۲: آزمونهای ضربه صاعقه کامل/قطع (±۲۰۰kV)
o مرحله ۳: آزمونهای عایق تکراری پس از ساخت کوتاهمدار کلاس E2 - استراتژی قابلیت اطمینان مکانیزم
o محور نایلون ششضلعی: عمر مدت مقاوم در برابر تغییر شکل >۱۰,۰۰۰ عملیات
o قفل مکانیکی سه وضعیتی: قفل اجباری ضد خطای عملیات
o نظارت بر مشخصات ساخت: حسگرهای جابجایی منحنیهای سرعت بستن را در زمان واقعی ارائه میدهند
V. خلاصه مزایای راهحل
- ایمنی بدون لکه: عملکرد تحت فشار محیطی لزوم وابستگی به گاز را حذف میکند؛ خطر خرابی عایق به صفر میرسد
- سازگاری کامل: ابعاد/رابطها به طور کامل با استاندارد ۴۲۰ میلیمتر شبکه ملی مطابقت دارد
- طراحی بدون نگهداری: عمر قطعکننده خلاء >۲۰ سال؛ نیازی به تجدید گاز نیست
- مسیر ۱۰۰٪ دوستانه محیط زیست: هوا خشک امکان خنثیسازی کربن را فراهم میکند؛ هزینه مدیریت گاز F صفر است
