เทคโนโลยีและพัฒนาการใหม่ๆ ในการออกแบบเบรกเกอร์ SF6 มีอะไรบ้าง?

ฉันอยู่ในอุตสาหกรรมนี้มานานพอที่จะเห็นเบรกเกอร์ SF6 พัฒนาจากตัวขัดขวางธรรมดาไปจนถึงสินทรัพย์กริดที่ซับซ้อน การเปลี่ยนแปลงได้เร่งตัวขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา โดยได้รับแรงหนุนจากการเปลี่ยนผ่านสู่ดิจิทัล ความกดดันด้านสิ่งแวดล้อม และความต้องการของระบบไฟฟ้าสมัยใหม่ เรามาพูดถึงสิ่งที่ใหม่จริงๆ และสิ่งที่เป็นเพียงกระแสทางการตลาด

ขั้นแรก ตรวจสอบความเป็นจริงอย่างรวดเร็วบน SF6

SF6-ซัลเฟอร์เฮกซาฟลูออไรด์-เป็นสื่อที่โดดเด่นสำหรับการหยุดชะงักของไฟฟ้าแรงสูงมานานหลายทศวรรษ ความเป็นฉนวนและคุณสมบัติการชุบอาร์คมีความโดดเด่นเป็นพิเศษ แต่ก็เป็นก๊าซเรือนกระจกที่มีศักยภาพเช่นกัน โดยมีโอกาสเกิดภาวะโลกร้อน 23,500 เท่าของCO₂ ความเป็นจริงดังกล่าวกำลังพลิกโฉมอุตสาหกรรม

แนวโน้มที่ฉันเห็นไม่ใช่แค่การทำให้เบรกเกอร์ดีขึ้นเท่านั้น พวกเขากำลังทำให้พวกเขาฉลาดขึ้น เล็กลง และในบางกรณีก็เปลี่ยนจาก SF6 ไปโดยสิ้นเชิง

บูรณาการทางดิจิทัลนอกเหนือจากการตรวจสอบขั้นพื้นฐาน

คำว่า "digital breaker" ถูกพูดถึงบ่อยมาก นี่คือความหมายที่แท้จริงในทางปฏิบัติ

เบรกเกอร์ SF6 ที่ทันสมัยมาพร้อมเซนเซอร์ที่วัดได้มากกว่าแค่ตำแหน่ง โดยจะติดตามความหนาแน่นของก๊าซแบบเรียลไทม์ การสึกหรอของการสัมผัสผ่านกระแสไฟฟ้าขัดจังหวะที่สะสม ประสิทธิภาพของกลไกการทำงาน และแม้แต่กิจกรรมการคายประจุบางส่วน ข้อมูลดังกล่าวไม่เพียงแค่อยู่บนจอแสดงผลในพื้นที่เท่านั้น แต่ยังไหลไปยังระบบการจัดการสินทรัพย์ของยูทิลิตี้อีกด้วย

สิ่งนี้ช่วยให้สามารถบำรุงรักษาตามเงื่อนไขได้ แทนที่จะให้บริการเบรกเกอร์ตามกำหนดเวลา ผู้ปฏิบัติงานจะดูแลรักษาเบรกเกอร์เมื่อข้อมูลแจ้งว่าต้องการ เบรกเกอร์ที่ไม่ได้ใช้งานมานานหลายปีอาจไม่ต้องการอะไรเลย ข้อผิดพลาดหนึ่งที่ถูกขัดจังหวะอาจต้องได้รับการตรวจสอบทันที

โปรโตคอลการสื่อสารก็มีมาตรฐานเช่นกัน IEC 61850 เป็นมาตรฐาน หมายความว่าเบรกเกอร์จะพูดคุยโดยตรงกับรีเลย์ป้องกันและระบบควบคุมโดยใช้ภาษากลาง ไม่มีเกตเวย์และตัวแปลงโปรโตคอลที่เป็นกรรมสิทธิ์อีกต่อไป

การตรวจสอบก๊าซ-จากความดันสู่ความฉลาด

เบรกเกอร์ SF6 แบบดั้งเดิมมีเกจวัดแรงดันและอาจมีสัญญาณเตือนแรงดันต่ำ คุณตรวจสอบด้วยสายตาหรือรอให้สัญญาณเตือนดังขึ้น

การออกแบบใหม่ประกอบด้วยการตรวจสอบความหนาแน่นของก๊าซอย่างต่อเนื่อง เซ็นเซอร์จะติดตามความดันและอุณหภูมิ โดยชดเชยโดยอัตโนมัติเพื่อรายงานความหนาแน่นตามจริง ซึ่งเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญสำหรับฉนวนและการหยุดชะงัก ข้อมูลดังกล่าวจะป้อนเข้าสู่การวิเคราะห์ที่กำลังเป็นกระแส ตรวจพบการรั่วไหลที่ช้าหลายเดือนก่อนที่จะส่งสัญญาณเตือน ทำให้สามารถบำรุงรักษาตามแผนแทนการตอบสนองฉุกเฉิน

ขณะนี้บางยูนิตมีเซ็นเซอร์ความชื้นด้วย ความชื้นใน SF6 เร่งการสลายตัวและลดความเป็นฉนวน การจับตั้งแต่เนิ่นๆ หมายความว่าคุณสามารถทำให้แก๊สแห้งได้ก่อนที่ความเสียหายจะเกิดขึ้น

วิวัฒนาการของกลไก-สปริงและมอเตอร์

กลไกการทำงานคือสิ่งที่ทำให้เบรกเกอร์เปิดและปิด เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่กลไกไฮดรอลิกเป็นเรื่องธรรมดาสำหรับเบรกเกอร์ SF6 ไฟฟ้าแรงสูง พวกเขาส่งแรงที่จำเป็นแต่มาพร้อมกับปั๊มที่ซับซ้อน ถังสะสม ท่อ และน้ำมันที่รั่วไหล

แนวโน้มตอนนี้อยู่ที่กลไกสปริงและกลไกขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ ง่ายกว่า สะอาดกว่า และง่ายต่อการตรวจสอบ กลไกสปริงเก็บพลังงานโดยกลไก เมื่อสัญญาณทริปมาถึง สลักจะคลายออกและสปริงจะขับเคลื่อนหน้าสัมผัสให้เปิด กลไกของมอเตอร์ใช้มอเตอร์เพื่อชาร์จสปริงหรือขับเคลื่อนหน้าสัมผัสที่กำลังเคลื่อนที่โดยตรง

ทั้งสองกำจัดระบบไฮดรอลิกส์โดยสิ้นเชิง การบำรุงรักษาน้อยลง โหมดความล้มเหลวน้อยลง และประสิทธิภาพที่ดีขึ้นในสภาพอากาศเย็นที่น้ำมันไฮดรอลิกข้นขึ้น

วัสดุ-เบากว่า แข็งแรงกว่า แต่ไม่ใช่อย่างที่คุณคิด

บทความนี้กล่าวถึงคอมโพสิตโพลีเมอร์และเซรามิกที่ใช้แทนเหล็กและพอร์ซเลน สิ่งนั้นกำลังเกิดขึ้น แต่เรามาเจาะจงให้แน่ชัดว่าที่ไหน

ฉนวนคอมโพสิต- แท่งไฟเบอร์กลาสพร้อมเพิงยางซิลิโคน - ปัจจุบันเป็นมาตรฐานสำหรับฉนวนโพสต์และฉนวนแกนกลวง มีน้ำหนักเบากว่าพอร์ซเลน แทบไม่แตกหัก และซิลิโคนยังคงคุณสมบัติที่ไม่ชอบน้ำ ซึ่งหมายความว่าเม็ดน้ำจะขึ้นและม้วนออก แทนที่จะสร้างเส้นทางนำไฟฟ้า

เปลือกอลูมิเนียมกำลังทดแทนเหล็กในหลายรูปแบบ น้ำหนักเบาหมายถึงฐานรากที่เรียบง่ายและติดตั้งได้ง่ายขึ้น สำหรับพื้นที่นอกชายฝั่งและแผ่นดินไหว การลดน้ำหนักนั้นมีความสำคัญอย่างมาก

แต่ห้องขัดจังหวะเองเหรอ? ยังคงเป็น SF6 ยังอยู่ในกล่องโลหะ ฟิสิกส์การดับส่วนโค้งไม่เปลี่ยนแปลง วัสดุรอบตัวก็มี

การออกแบบที่กะทัดรัด-รอยเท้าที่เล็กลง

อสังหาริมทรัพย์สถานีย่อยมีราคาแพง สาธารณูปโภคกำลังผลักดันให้มีขนาดเล็กลง และผู้ผลิตก็ตอบสนอง

การออกแบบเบรกเกอร์ SF6 ใหม่ได้รับพิกัดที่สูงขึ้นในปริมาณที่น้อยลงผ่านการไหลของก๊าซที่ปรับให้เหมาะสม รูปทรงการสัมผัสที่ดีขึ้น และแรงดันก๊าซที่สูงขึ้น เบรกเกอร์ขนาด 145 kV ในปัจจุบันอาจใช้พื้นที่ครึ่งหนึ่งของยูนิตเมื่อยี่สิบปีก่อน

นี่ไม่ใช่แค่เกี่ยวกับตัวเบรกเกอร์เท่านั้น เบรกเกอร์ขนาดเล็กหมายถึงฐานรากที่เล็กลง ระยะห่างที่น้อยลง และสถานีย่อยโดยรวมที่เล็กลง สำหรับการติดตั้งในเมืองและแพลตฟอร์มนอกชายฝั่ง นั่นเป็นการเปลี่ยนแปลง

การให้คะแนนที่สูงขึ้น - ตอบสนองความต้องการของกริด

ระบบไฟฟ้ากำลังเคลื่อนที่กระแสมากขึ้นที่แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น พลังงานทดแทน การเชื่อมต่อระหว่างกัน และความต้องการที่เพิ่มขึ้น ล้วนผลักดันให้เกิดกระแสฟอลต์สูงขึ้น

ปัจจุบันเบรกเกอร์ SF6 เสนอพิกัดการขัดจังหวะที่ 63 kA ขึ้นไปเป็นประจำที่แรงดันไฟฟ้าในการส่ง การออกแบบใหม่ขยายไปถึง 80 kA สำหรับการใช้งานที่มีความต้องการสูง ความเค้นทางกลและความร้อนในระดับดังกล่าวมีมหาศาล โดยต้องมีการออกแบบหน้าสัมผัสที่ประณีตและการไหลของก๊าซที่เหมาะสมที่สุด

ในขณะเดียวกันเรตติ้งปัจจุบันก็เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง พัดลมระบายความร้อนหรือปั๊มบังคับ บางครั้งใช้เพื่อดันเบรกเกอร์เกินขีดจำกัดการพาความร้อนตามธรรมชาติ แม้ว่าผู้พิถีพิถันจะชอบความเรียบง่ายของการออกแบบที่ระบายความร้อนด้วยตัวเองก็ตาม

ทางเลือกช้างในห้อง-SF6

ฉันไม่สามารถพูดถึงกระแสต่างๆ ได้โดยไม่ต้องจัดการกับแรงกดดันด้านสิ่งแวดล้อม SF6 อยู่ภายใต้การตรวจสอบทั่วโลก กฎระเบียบ F-gas ของสหภาพยุโรปจะยุติการใช้งาน หลายประเทศกำลังพิจารณาการห้ามหรือข้อจำกัด

อุตสาหกรรมกำลังตอบสนองด้วยการใช้ก๊าซผสมทางเลือก สารประกอบฟลูออริเนต เช่น g³ (Green Gas for Grid) และ AirPlus กำลังอยู่ในเชิงพาณิชย์ พวกเขามีศักยภาพในการทำให้เกิดภาวะโลกร้อนต่ำกว่า SF6 - บางครั้งประมาณ 98% หรือมากกว่านั้น - ในขณะที่เข้าใกล้ประสิทธิภาพอิเล็กทริกและการหยุดชะงักที่คล้ายคลึงกัน

การจับ? พวกเขาต้องการระดับความดันที่แตกต่างกัน การตรวจสอบที่แตกต่างกัน และบางครั้งการออกแบบกลไกที่แตกต่างกัน การติดตั้งเบรกเกอร์ที่มีอยู่ใหม่ไม่ใช่เรื่องง่าย แต่สำหรับการติดตั้งใหม่ ทางเลือกอื่นกำลังเป็นไปได้

ผู้ผลิตบางรายกำลังผลักดันให้เกิดการหยุดชะงักของระบบสุญญากาศสำหรับแรงดันไฟฟ้าในการส่ง เครื่องขัดจังหวะสุญญากาศมีแรงดันไฟฟ้าปานกลางที่ครอบงำมายาวนาน การปรับขนาดให้เป็น 145 kV และสูงกว่านั้นเป็นเรื่องที่ท้าทาย แต่การพัฒนาล่าสุดแสดงให้เห็นแนวโน้มที่ดี การหยุดชะงักของวิธีการแบบไฮบริด-สุญญากาศพร้อมฉนวน SF6 ช่วยลดช่องว่าง

สิ่งที่ฉันบอกลูกค้า

หากคุณกำลังระบุเบรกเกอร์ SF6วันนี้ สิ่งที่ฉันต้องการให้คุณพิจารณามีดังนี้:

ขั้นแรก ให้ดูที่แพ็คเกจการตรวจสอบ ตัวเบรกเกอร์เองก็เป็นสินค้าโภคภัณฑ์ ข้อมูลที่ให้มาคือตัวสร้างความแตกต่าง มันสามารถพูด IEC 61850 ได้หรือไม่? มีการตรวจสอบก๊าซอย่างต่อเนื่องหรือไม่? มันจะบอกคุณเมื่อต้องการการดูแลหรือล้มเหลว?

ประการที่สอง พิจารณาวิถีทางสิ่งแวดล้อม หากคุณกำลังติดตั้งเบรกเกอร์ที่มีอายุการใช้งาน 40 ปี SF6 จะยังคงยอมรับได้ในปี 2593 หรือไม่ ในบางภูมิภาค คำตอบคือไม่ชัดเจน ก๊าซทางเลือกหรือสุญญากาศอาจเป็นทางเลือกที่ปลอดภัยกว่าในระยะยาว

ประการที่สาม ดูที่กลไก ไฮโดรลิกกำลังจะตาย สปริงและตัวขับเคลื่อนมอเตอร์คืออนาคต บำรุงรักษาน้อยลง รั่วไหลน้อยลง ประสิทธิภาพดีขึ้น

เทคโนโลยีกำลังดำเนินไปอย่างรวดเร็ว เบรกเกอร์ที่เราจัดส่งในวันนี้แตกต่างอย่างมากจากเมื่อทศวรรษที่แล้ว - ฉลาดกว่า สะอาดกว่า และมีความสามารถมากกว่า หากคุณกำลังวางแผนโครงการ คุณควรทำความเข้าใจว่ามีอะไรให้บริการบ้างในปัจจุบัน ไม่ใช่แค่สิ่งที่คุณเคยใช้มาก่อน

ฉันยินดีที่จะพูดคุยเกี่ยวกับตัวเลือกต่างๆ และช่วยจับคู่เทคโนโลยีให้ตรงกับความต้องการเฉพาะของคุณ

อ้างอิง

• IEC 62271-100 สวิตช์เกียร์แรงดันสูงและเกียร์ควบคุม - ส่วนที่ 100: เบรกเกอร์วงจรไฟฟ้ากระแสสลับ
• โบรชัวร์ทางเทคนิคของ CIGRE 802, SF6 ทางเลือกในสวิตช์เกียร์ไฟฟ้าแรงสูง
• IEEE Std C37.04, มาตรฐาน IEEE สำหรับโครงสร้างการให้คะแนนสำหรับเซอร์กิตเบรกเกอร์ไฟฟ้าแรงสูง AC