Дизайн-рішення 24кВ сухого повітряного ізольованого кільцевого головного вузла

Послідовність ​Твердого Допоміжного Ізоляційного Матеріалу + Сухо повітряна Ізоляція​ представляє напрямок розвитку для 24кВ RMU. Збалансувавши вимоги до ізоляції з компактністю та використовуючи твердий допоміжний ізоляційний матеріал, можна пройти ізоляційні випробування без значного збільшення міжфазних та міжфазно-земельних розмірів. Обгортання стовпчика полюсів забезпечує тверду ізоляцію для вакуумного переривача та його з'єднуючих провідників.

Зберігаючи ​розмір фазового простору для виходячої шини 24кВ на рівні 110 мм, можна зменшити напруженість електричного поля та коефіцієнт нерівномірності, обгортуючи поверхню шини. ​Таблиця 4​ розраховує напруженість електричного поля при різних фазових просторах та товщині ізоляції шини. Вона показує, що адекватне збільшення фазового простору до ​130 мм​ та застосування ​5-мм епоксидного обгортання​ до круглих шин дозволяє досягти напруженості електричного поля ​2298 кВ/м. Це підтримує деякий запас нижче максимальної витривалості сухого повітря (3000 кВ/м).

​Таблиця 4: Умови електричного поля при різних фазових просторах та товщині ізоляції шини​

З урахуванням ​низької ізоляційної міцності сухого повітря, лише тверда ізоляція не може вирішити проблему витривалості напруги для ізоляційного проміжку. Конфігурація з ​подвійним перериванням ізоляції​ ефективно розподіляє напругу між двома газовими проміжками. Градаційні кільця (екрани електричного поля) проектуються в концентрованих областях електричного поля, таких як статичні контакти ізоляції та заземлення, щоб зменшити напруженість поля та мінімізувати розміри повітряного проміжку. Як показано на ​Рисунку 3, основний вал з посиленого нейлона обертає механізм подвійного переривання, щоб досягти робочого, ізоляційного та заземлювального станів. Градаційні кільця на статичних контактах, з ​діаметром 60 мм​ та епоксидним обгортанням, дозволяють ​прозорість 100 мм​ для витриваності ​150 кВ ударної імпульсної напруги.

Інші підходи, такі як ​продовжена фазова сегрегація, використання баків з однофазним сплавом високої міцності або помірне збільшення тиску газу, також можуть задовольнити вимоги до витривалості 24кВ. Однак, RMU потребують ​низької вартості, і надто висока вартість недопустима для користувачів. Через оптимізований дизайн, такий як помірне збільшення ширини RMU, можна досягти цілі ​низької вартості та мініатюрізації​ для 24кВ екологічно чистих газонаповнених RMU.

​1. Розташування заземлювачів в ЕкоГаз RMU​
Два основні методи реалізації функції заземлення:

• Заземлювач сторони виходу (нижній заземлювач)
• Заземлювач сторони шини (верхній заземлювач), опціонально E0-рейтинг, вимагає координації з головним переривачем для операцій заземлення.

​Стандартизовані проекти "12кВ RMU (шкафа)" Національної мережі" 2022 року​ визначають, що всі трипозиційні переривачі (ізоляція, з'єднання, заземлення) повинні використовувати розташування сторони шини, відоме як "Комбінований функціональний заземлювач сторони шини".

Правила електробезпеки вимагають, щоб ​не існувало жодного автоматичного вимикача (CB) або предохранителя між заземлювачем/заземлювачем та обладнанням, яке знаходиться на ремонту. Якщо через обмеження дизайну існує CB між заземлювачем та обладнанням, необхідні заходи мають гарантувати, що CB не може відкриватися після закриття заземлювача та CB. Тому:

• ​Заземлювач сторони лінії, розташований після CB, підключений безпосередньо до заземленого виходячого кабелю, природно задовольняє регуляцію, оскільки немає CB між ним та обладнанням.
• ​Заземлювач сторони шини, розташований перед CB, має вакуумний CB між ним та заземленим виходячим кабелем, порушуючи вимогу безпосереднього з'єднання. Після закриття заземлювача та CB, повинні бути впроваджені ​заходи, що запобігають відкриттю CB. Приклади включають відключення контуру відключення CB за допомогою блокувального пластина або використання механічних взаємних замків, щоб запобігти випадковому відкриттю CB та втраті заземлення.

Національні стандарти також вимагають ​механічні та електричні взаємні замки​, щоб ​запобігти ручному або електричному відкриттю CB​, коли комбінований функціональний заземлювач використовує CB (закритий) для заземлення сторони кабелю.

Основною причиною вибору Трьохпозиційного Переривача Ізоляції-Заземлення сторони шини в національному стандарті є ​здатність до заземлення/заземлення:

• ​SF6 RMU: SF6 має ~3 рази більшу ізоляційну міцність за повітря та ~100 разів більшу здатність до гасіння дуги завдяки кращому охолодженню, що забезпечує достатню здатність заземлювача.
• ​ЕкоГаз RMU: Екогази не мають власної здатності до гасіння дуги та гіршу ізоляцію. Досягнення необхідної здатності до заземлення вимагає ​дуже високих швидкостей закриття. Однак, стандартні механізми операцій RMU не мають достатньо енергії для таких швидкостей. Використання заземлювача сторони лінії вимагає дорогих високоскоростних механізмів, міцних контактів, що витривають дугу, та аналізу сили, що збільшує вартість та складність. ​Заземлювачі сторони шини, хоча вимагають рішення взаємного замку CB, мають більшу здатність до заземлення та можуть гарантувати надійність заземлення.

​Аналіз технологій та продуктів SF6 та ЕкоГаз​ показує, що ​12кВ ЕкоГаз RMU​ можуть задовольнити вимоги до ізоляції та підвищення температури з мінімальним збільшенням розмірів, що представляє зрілу технічну рішення.

Навпаки, ​24кВ ЕкоГаз ізольовані продукти​ все ще обмежені. Основною проблемою є значно вищий рівень напруги, що призводить до набагато більших розмірів та вищої вартості, що утруднює розвиток. Балансування факторів, таких як ​тип ізоляційного газу, тиск заповнення, об'єм газового баку та вартість допоміжної ізоляції​, є важливим для проектування ​невеликих, економічних RMU. Успішне заміщення SF6 не тільки захопить внутрішній ринок, але також дозволить ​глобальному впливу, сприяючи поширенню низькоуглецевих, екологічно чистих продуктів Китаю по всьому світу.