Рішення без SF₆ для повітряно-ізольованих/екологічних газових кільцевих головних вузлів
Ⅰ. Технічні узяти заміни SF₆
- Розрив у властивостях ізоляційного середовища
o Сила ізоляції сухого повітря/N₂ становить лише 1/3 від SF₆, що вимагає розширення зазору між контактами з 60 мм до ≥150 мм.
o Традиційні пружинні механізми не мають достатньо енергії для швидкого закриття великого зазору, що легко призводить до абляції контактів через попереднє коротке замикання.
o Синтетичні гази (наприклад, C4+CO₂) розкладаються під дією дуги, що призводить до невідворотної втрати ізоляційних властивостей. - Механічні конструктивні обмеження
o Нормативи національної мережі фіксують ширину шафи на 420 мм, обмежуючи простір вздовж.
o Великий зазор вимагає довших рухомих ламелей у трипозиційних відключаючих пристроїв, що збільшує складність проектування ізоляції.
II. Основні рішення та технологічні інновації
(I) Покращення проектування ізоляційної системи
|
Технічне напрямку |
Виконання |
Ефект |
|
Композитна ізоляція |
Рухома ламеля + покриття з високої міцності ізоляції + перегородка з PTFE |
Блокує шлях розряду; витримує імпульсну напругу блискавки (≥125 кВ) |
|
Оптимізація співпраці середовищ |
Заповнення сухим повітрям/N₂ + ядро вакуумного відключаючого пристрою |
Вакуумний відключаючий пристрій забезпечує розімкнення; газова ізоляція підтримує ізоляцію |
|
Надійність без нульового гальмування |
Шафа проходить тест на промислову частоту/імпульсну напругу блискавки (атмосферний тиск) |
Немає ризику витоку; безпека обслуговування дорівнює запечатаним шафам |
Ключовий прорив: Достижение рівня ізоляції SF₆ при зазорі 150 мм, подолання обмежень середовища.
(II) Динамічна оптимізація трипозиційного відключаючого пристрою
- Зменшення обертальної інерції
Продовжена основна вала з нейлону → покращення перетворення кутової швидкості → швидкість закриття >4 м/с (дозволяє 20 кА короткого замикання при заглушенні попереднього пробою <1 мс). - Дизайн рухомої ламелі: Продовжена ламеля з ізоляційним покриттям забезпечує зазор між землею та фазою ≥180 мм у відкритому положенні.
- Здатність до заземлення: Нижній відключаючий пристрій оснащений контактами класу E2 (витримує 5 операцій короткого замикання).
III. Порівняння ключових технічних параметрів
|
Параметр |
SF₆ Кільцевий головний пристрій |
Рішення з повітрям/екологічно чистим газом |
|
Зазор між контактами |
60 мм |
≥150 мм (включаючи ізоляційне покриття) |
|
Швидкість закриття |
Достатня для пружин |
Оптимізована вала + легка ламеля |
|
Середовище розімкнення |
Газ SF₆ |
Вакуумний відключаючий пристрій + сухе повітря |
|
Витримання без нульового гальмування |
Не пройшло |
Пройшло 42 кВ промислової частоти/75 кВ імпульсної напруги блискавки |
|
Вплив на навколишнє середовище |
GWP=23,900 |
GWP=0 (сухе повітря) |
IV. Забезпечення реалізації інженерних рішень
- Процес перевірки ізоляції
o Етап 1: 3D-симуляція електричного поля (сила поля в зазорі <3 кВ/мм)
o Етап 2: Повні/часткові тест на імпульсну напругу блискавки (±200 кВ)
o Етап 3: Повторні тест на ізоляцію після короткого замикання класу E2 - Стратегія надійності механізму
o Шестигранна вала з нейлону: термін служби без деформації >10,000 операцій
o Механічний блокування для трипозиційного пристрою: обов'язкове захист від помилкових операцій
o Моніторинг характеристик закриття: датчики переміщення надають реальні графіки швидкості закриття
V. Підсумок переваг рішення
- Безпека без витоків: Робота при атмосферному тиску усуває залежність від газу; ризик втрати ізоляції наближається до нуля
- Повна сумісність: Розміри/інтерфейси повністю відповідають стандарту Національної мережі 420 мм
- Дизайн без обслуговування: Термін служби вакуумного відключаючого пристрою >20 років; немає потреби в поповненні газу
- 100% екологічний шлях: Сухе повітря забезпечує угледовжність; відсутні витрати на управління F-газами
