Umweltfreundliches Gasschrank-Inflationsdruck

Im Bereich der Hochspannung kann die Forschung zur Trockenluftisolierung mit hohem Fülldruck als theoretische Referenz für die umweltfreundliche Gasisolierung im Mittelspannungsbereich dienen. Wenn das elektrische Feld relativ homogen ist, hat der Sauerstoffanteil wenig Einfluss auf die Netzfrequenzdurchschlagspannung des Stickstoff-Sauerstoff-Gemisches. Die Erhöhung des Fülldrucks des Stickstoff-Sauerstoff-Gemisches ist ein wirksamer Weg, um seine Isolationsleistung zu verbessern. Ein Fülldruck von Stickstoff und Sauerstoff von 0,9 MPa kann 80 % der Isolationsstärke von SF6 bei 0,5 MPa erreichen. Unter extrem inhomogenen elektrischen Feldern ist die Empfindlichkeit von Stickstoff-Sauerstoff-Gemischen gegenüber elektrischen Feldern geringer als die von SF6 unter hohem Druck; Es gibt ein deutliches "Hump"-Phänomen im Bereich von 0,6~0,9 MPa, und es gibt signifikante Unterschiede in der Isolationsstärke von Stickstoff-Sauerstoff-Gemischen mit unterschiedlichen Verhältnissen in diesem Bereich;

Der Isolationswirkungsgrad von Stickstoff-Sauerstoff-Mischgas mit einem Druck von 0,7 bis 0,8 MPa ist optimal. Wenn der Druck auf 0,9 MPa ansteigt, tritt ein signifikanter Sättigungseffekt auf die Durchschlagsspannung auf, wodurch es das SF6 mit einem Druck von 0,5 MPa nicht ersetzen kann.

Die Anwendung von Hochdruckelektrogeräten mit hohem Fülldruck ist sehr reif, wird jedoch im Mittelspannungsbereich nicht akzeptiert. Im Mittelspannungsbereich gibt es sogar eine allgemeine Forderung nach Null-Manometerdruck, um die Isolation zu gewährleisten, was etwas seltsam ist. Mit der Verbesserung der Technologie ist die Gasleckagerate von Füllschränken sehr gering und erreicht weniger als 0,01 % pro Jahr, weit unter den Anforderungen der nationalen Norm. Um Unfälle durch Gasleckage in Schaltanlagen zu vermeiden, ist die Forderung nach Null-Manometerdruck, um die Netzfrequenz-Spannungsfestigkeit und die Blitzstoß-Spannungsfestigkeit zu erfüllen, zu streng, was nicht förderlich für die Maximierung der Vorteile von umweltfreundlichen gasisolierten Schaltanlagen ist. Das heißt, alle stromführenden Hochspannungsschaltungskomponenten sind in unter Druck stehendem Isoliergas versiegelt, haben ein geringes Volumen, eine hohe Zuverlässigkeit und werden nicht von der Umwelt beeinflusst. Um jedoch die Isolationsanforderungen unter Null-Manometerdruck zu erfüllen, muss zusätzliche feste Isolierung verwendet werden, was die Kosten erhöht, die Wärmeableitung behindert und auch das Risiko von Teilentladungen erhöht. Ein homogenes elektrisches Feld erfordert die Entfernung aller spitzen Ecken des Leiters, die Verwendung von runden Sammelschienen und die Hinzufügung von Spannungsausgleichsabschirmringen, was die Kosten der Schaltanlage erhöht. Unter einem homogenen elektrischen Feld kann der Abstand zwischen den Leitern erheblich verringert werden. Daher müssen unter niedrigem Fülldruck Maßnahmen wie die Verbesserung des elektrischen Feldes oder die Erhöhung der festen Isolierung ergriffen werden, um die Spannungsfestigkeitsanforderungen zu erfüllen.

Indem der Fülldruck erhöht wird, werden umweltfreundliche Gase mit Luft isoliert. Die Isolationswerte von Luft bei 40psi und SF6 bei 20psi sind ähnlich, wobei 0,00689 × 40 = 0,2756MPa. Das Unternehmen Nuvotula verwendet Hochdruck-Trockenluft-isolierte Schaltanlagen basierend auf der Theorie, dass die Isolationsstärke unter erhöhtem Druck ähnlich ist. Trockenluft bei einem relativen Druck von 0,175MPa ist ähnlich wie 0,03MPa SF6.

Der Fülldruck von NU1 beträgt 0,24 MPa, was einem Absolutdruck von 0,34 MPa entspricht. Der Druck eines herkömmlichen SF6-Füllschaltschranks beträgt 0,13 MPa, wobei 0,34/0,13 = 2,6-mal. Die NU1 Trockenluft-isolierte Schaltanlage verwendet blanke Kupferstäbe und isolierte Stützpole, was die Kosten senkt. Die isolierten Stützpole sind für die Wärmeableitung günstiger und reduzieren die Poltemperaturerhöhung