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工业安全

施耐德电气:采用并联真空开断技术的创新型无六氟化硫开关设备

  2020年03月30日  

如何让无六氟化硫开关设备更绿色、更易用、更数字?

  1970年代以来,六氟化硫作为一种无毒且不具可燃性的气体,被广泛用作高压和中压电气设备的绝缘和开断介质。但是,六氟化硫的温室效应是二氧化碳的23500倍,因此,业界一直在积极寻找六氟化硫的替代品,即无六氟化硫技术,以使电气开关设备在安全使用的基础上更加环保友好。

  全球能效管理和自动化领域数字化转型专家施耐德电气十年磨一剑,研发出创新的无六氟化硫(SF6-free)技术和产品。该技术革命性地将干燥空气绝缘和并联真空开断技术结合起来,既找到了六氟化硫的替代品:干燥空气,解决其绿色困扰,又保持了六氟化硫开关设备原有的操作方式和结构紧凑占地面积小的特点。此外,施耐德电气的无六氟化硫中压开关设备还可搭载众多数字化技术,为用户解锁数据价值,让用户尽享数字化之利,激发更大能效潜力。

并联真空开断技术   不改变用户使用习惯

  施耐德电气提供能源与自动化数字解决方案,已实现高效和可持续发展。在中压开关设备方面,施耐德电气经过10年研发,发现干燥空气是替代六氟化硫的最佳绝缘气体,在环保、介电性能、无毒性、设备维护等多个方面都优势明显。

  长期以来,一些氟化气体被认为可替代六氟化硫充当中压电气设备的灭弧气体。尽管其中一些替代气体的全球变暖潜能值较低,但从相关设备安装到生命周期结束,都需要经过专业培训的工作人员谨慎维护。这些气体固然具有介电性能和开断能力,但围绕这些替代气体的健康风险和潜在毒性,以及它们潜在的致癌性、致突变性和生殖毒性,仍存在一些不确定性。此外,氟化气体不能被释放到大气中,必须在其生命周期结束时进行专业回收,增加客户使用成本。

  中压开关柜在公共场所使用,同时需要保障公众的健康和安全,所以一些毒性未经证实的气体是不可接受的。此外,开断后产生剧毒性副产物也是不可接受的。真空开断技术是一种已经证实的可靠技术,对于在环保气体环网柜应用,当前业界普遍使用的是真空灭弧室与三工位隔离开关串联技术。该技术基本实现了环保气体环网柜的解决方案,但是,它具有两个主要缺点:第一、其操作步骤与六氟化硫三工位开关不同,从合闸位置到接地位置操作方式存在差异。第二、该解决方案成本高昂。

  经过长期的研发和测试,施耐德电气将干燥空气绝缘和并联真空开断技术结合起来,由真空灭弧室和空气中的隔离开关并联组成,从而减少零件数量、降低成本,实现常规的三工位开关操作。它的优势集中体现为对环境更友好、对人体更安全、操作更简便、尺寸更紧凑、具有可置换性、无需回收废气、预期寿命更长。

  真空灭弧室与隔离开关并联,隔离开关的刀片通过枢轴杆驱动真空灭弧室的开断。在这样的结构中,真空灭弧室仅在开断阶段工作,只需承受开断时的瞬态恢复电压(TRV),但不必具备短路关合能力、短时电流耐受能力和持续电流耐受能力。刀片可以确保短路关合,同时在合闸阶段,电流也不会通过真空灭弧室。在整个开断阶段,电流通过真空灭弧室的时间仅有几毫秒,这就极大降低了该真空灭弧室的成本和尺寸。

  这种无六氟化硫空气绝缘环网柜解决方案在气箱中充入干燥空气,12kV开关柜的相对压力为0.4bar,24kV开关柜的相对压力为1.5bar。三工位开关基于真空开断、空气隔离和气箱内接地。操作方式与传统的六氟化硫三工位开关相同:第一次操作实现开断/隔离,第二次操作实现接地。是一种紧凑型解决方案,其尺寸与传统的六氟化硫三工位开关相似,可以实现完美替换。

  该无六氟化硫空气绝缘环网柜遵循IEC标准,并已成功通过测试,满足GB/DL标准的产品正在国内试验站验证测试中,预计今年年中推向中国市场。

数字化赋能  激发无限能效潜力

  随着新型能源生产方式和消费模式不断涌现,以及能源行业逐步向绿色低碳、高效互联的方向发展,相关企业正面临更加复杂的挑战,数字电网及其能源互联网建设已成为中国电力行业当前的重要话题,其关键在于充分挖掘电网产生的海量数据,通过打造从数据到洞察的闭环,将生产与运营数据价值最大化。

  施耐德电气的无六氟化硫中压开关设备可搭载众多的数字化技术,为用户解锁数据价值,带来更多收益。例如,用于状态监测的传感器可以通过向复杂的分析工具(如施耐德电气强大的EcoStruxure架构与平台提供的分析工具)提供数据,从而解锁预测性和预防性资产管理等功能。基于EcoStruxure平台,施耐德电气的无六氟化硫中压开关设备能够将IT与OT充分融合,帮助客户实现现有业务与物联网技术的集成,为配电网的互联提供坚实的互联互通基础设备以及数据来源,高效的资产管理与强大的数据收集、监控分析能力与工具以及相应的应用,尽享数字化之利,激发无限能效潜力。

  在此基础上,施耐德电气已与公用事业和商业/工业建筑领域中的众多大型且拥有相同理念的企业建立了合作关系,比如法国的GreenAlp公司,瑞典的E。ON 公司,新型无六氟化硫开关技术现已在多个试点项目中投运。

  凭借着世界领先的创新实力,施耐德电气一直以来都密切关注生态与环境问题,同时引领全行业通过先进的技术攻克全球社区和企业面临的挑战。在未来,施耐德将继续为中国构建清洁低碳、安全高效的能源体系做出积极贡献,为电力产业数字化升级提供强劲动力。

标签:施耐德电气 开关设备我要反馈
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