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      KYN550:“雙碳”背景下中壓開關設備的發展方向(二)

      緊湊可靠型產品

      緊湊可靠型產品,顧名思義是開關設備不僅尺寸小,占地空間小,而且安全可靠。

      低資源消耗的小型化產


      為適應寸土寸金的城市應用,小型化緊湊型產品發展迅速,不言而喻,小型化優勢明顯,開關設備所占的空間小,占地面積、建筑成本都會減少,綜合效益明顯,但小型化產品不等于節能型產品,有些小型化開關柜需要大量的固體絕緣材料包覆、隔斷才能滿足絕緣要求,需要用大量的銅排來解決溫升問題,造成成本增加,材料消耗大,并不是真正符合“雙碳”要求的節能環保產品。

      中國承諾將在2030年前實現碳排放達峰,并在2060年實現碳中和。開關設備作為電力從產生到應用的核心產品,數量龐大,作為國民經濟的重要做成部分,開關設備及其上下游配套產業占國民生產比重大,開關設備的生產、應用、運維到最終的報廢等各個環節都需要消耗大量資源。在“雙碳”背景下,開關設備的不僅要更廣泛的服務于綠色清潔能源的生產、環保設備的使用,還需要實現開關設備自身的全壽命周期低碳、環保。推進環境友好型產品、緊湊可靠型產品、智能感知型產品的研發、應用是實現雙碳目標的重要舉措。

      通過最優化的設計、科學的分析,實現材料的減少,性能的提升才是小型化發展的方向。如側裝縱旋式開關柜,縱旋解決了寬度問題。12kV空氣絕緣開關柜400mm寬、1100mm深,占地面積僅為一般開關柜的30%,重量的60%,可靠墻安裝,實現柜前安裝維護, 開關柜鋼板、銅材使用量減少,資源消耗少,以10000臺為例,可以減少360噸銅排使用量,有色金屬的消耗、鋼材使用量減少950噸;使用過程中的能量消耗少,平均每相導電回路長度1.3米,是一般中置柜(平均每相導電回路長度2.6米)的一半。

      側裝移開式開關柜空氣絕緣,體積與環網柜相當,參數但卻可達到1250A/31.5kA,更主要的是不采用溫室效應氣體SF6,可以替代SF6環網柜,減少SF6使用。以10000臺開關柜為例,可以減少25噸SF6 氣體使用,其中還不包含生產環節氣體充放、試驗等損耗。

      可靠運行的節能環保


      開關柜可靠運行可以保證生產、經營活動的連續性,開關設備長期在高電壓、大電流環境下運行,發熱累積、絕緣老化、環境影響都會造成意外停電甚至事故,損失巨大。開關柜發熱累積需要對開關柜進行熱平衡設計,保證發熱和散熱相同,通風孔、導電回路的設計至關重要,特別是大電流開關柜,集膚效應、鄰近效應、渦流等不僅會造成的巨大的損耗,同時也會造成安全隱患,渦流會產生局部過熱、振動。過高溫度引發故障,絕緣的老化、局放的加劇危害也是巨大。渦流產生局部振動,長期運行會造成連接松動。

      性能可靠在“雙碳時代”更加重要,停電帶來的損失不言而喻,開關設備在各種不同的工況下、不同的運維條件下都能實現可靠運行,這是關鍵,如凝露、污穢環境,耐環境性好的開關柜具有較強的環境適應性。如在高溫、沙塵嚴重的光伏電站;在鹽霧腐蝕、沖擊振動的海上風電應用,都需要高可靠性產品。

      再如側裝縱旋式開關柜,移開式解決了維護、互換的需求,縱旋解決了斷開可見、接觸可靠的問題,即有上隔離又可以同時配備下隔離,又可以抽出來,滿足各種需求,一體化機械聯鎖更可靠、更簡單。不需要搖20圈,不用擔心梅花觸頭彈簧崩裂,碟簧觸頭壓力更穩定; 電流、電壓傳感器集成于固封極柱內,保護安裝在斷路器面板上,自脫扣保證在外部電源缺少情況下,依然可以快速分閘;  安全活門機構保證了三位一體斷路器抽出后,電纜室的檢修,維護,電纜耐壓測試; 獨立的泄壓通道保證內部電弧故障發生時操作人員的安全。

      寫在最后

      中壓開關設備數量大,產品使用大量的有色金屬、環氧樹脂材料以及SF6溫室效應氣體等,這些都不利于減少碳排放,不利于早日實現 “雙碳”目標。本文從中壓開關設備生產、應用、運維到報廢處理的各個環節,介紹了開關設備減小碳足跡的發展方向。



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