Czym jest rozdzielnica izolowana gazem (GIS)?

Rozdzielnice izolowane gazem (GIS)jest kompaktową, zamkniętą w obudowie metalowej formą rozdzielnicy elektrycznej.

Wszystkie główne części przewodzące są uszczelnione w środowisku pod ciśnieniem wypełnionym gazem izolacyjnym. Wyglądem znacznie różni się od tradycyjnych rozdzielnic izolowanych powietrzem (AIS) ze względu na ich niewielkie rozmiary. Technologia ta pozwala zmniejszyć rozmiar stacji elektroenergetycznej nawet o 90% w porównaniu z konwencjonalnymi rozdzielnicami AIS.

Głównym gazem izolacyjnym był historycznie sześciofluorek siarki (SF₆). Jednak branża szybko przechodzi na rozwiązania bardziej przyjazne dla środowiska. Niezależnie od zastosowanego gazu, rozdzielnica z izolacją gazową realizuje podstawowe funkcje niezbędne w każdym systemie energetycznym:

• Aby kontrolować przepływ mocy.
• Aby chronić urządzenia elektryczne przed awariami.
• Do izolowania obwodów w celu konserwacji.

Jak działa GIS

W tym artykule przyjrzymy się dwóm kluczowym rolom, jakie odgrywa gaz izolacyjny w zapewnianiu skuteczności rozdzielnic izolowanych gazem: izolacji i gaszeniu łuku elektrycznego.

Wyższa wytrzymałość dielektryczna

Wytrzymałość dielektryczna to zdolność materiału do przenoszenia napięcia bez uszkodzenia.

Gaz izolacyjny stosowany w GIS, tradycyjnie SF₆, ma silne właściwości elektroujemne. Oznacza to, że łatwo wychwytuje wolne elektrony, które w przeciwnym razie mogłyby zapoczątkować wyładowanie elektryczne.

Funkcja ta w połączeniu z utrzymywaniem ciśnienia wewnątrz obudowy zapewnialepsze właściwości dielektryczne gazu SF₆.

Jest znacznie lepszym izolatorem niż powietrze, więc przewodzące części można bezpiecznie umieszczać znacznie bliżej siebie.

Poskromienie łuku elektrycznego

Gdy wyłącznik musi zatrzymać prąd zwarciowy, powstaje silny łuk elektryczny. Gaz izolacyjny odgrywa kluczową rolę w gaszeniu tego łuku. Oto jak przebiega ten proces:

1. Wykrywanie błędów:Przekaźniki zabezpieczające systemu wykrywają przetężenie lub zwarcie i wysyłają sygnał do wyłącznika powodujący jego wyłączenie.
2. Separacja kontaktów:W wyniku rozwarcia styków mechanicznych wyłącznika między nimi powstaje łuk elektryczny.
3. Wybuch gazu:Mechanizm wewnątrz wyłącznika wysyła strumień gazu izolacyjnego pod wysokim ciśnieniem bezpośrednio na ścieżkę łuku elektrycznego.
4. Chłodzenie i gaszenie łukiem elektrycznym:Gaz szybko schładza łuk i pochłania jego energię cieplną. Jego elektroujemna natura pomaga ponownie połączyć zjonizowane cząsteczki, gasząc łuk i zatrzymując prąd.
5. Izolacja systemu:Obwód jest teraz bezpiecznie odłączony od napięcia i otwarty.

Rozwiązania średniego napięcia

Rozdzielnice izolowane gazem (YRM6-12/24)

• Całkowicie uszczelniona konstrukcja:Zbiornik na gaz ze stali nierdzewnej wypełniony gazem SF6 zapewniający pełną izolację środowiskową.
• Kompaktowe wymiary:Modułowa konstrukcja z możliwością rozbudowy górnej części, idealna w przypadku projektów o ograniczonej przestrzeni.
• Ekstremalna niezawodność:Stabilna praca na dużych wysokościach, w środowisku wilgotnym i korozyjnym.
• Zgodność:Zaprojektowane tak, aby spełniać międzynarodowe normy IEC dotyczące długoterminowej stabilności zasilania.

Dowiedz się więcej →

Wewnątrz obudowy GIS

Rozdzielnica z izolacją gazową to wysoce zintegrowany, modułowy system. Kilka kluczowych jednostek funkcjonalnych jest umieszczonych razem w szczelnie zamkniętym zespole.

W zatoce GIS zazwyczaj znajdują się następujące główne komponenty:

• Wyłączniki automatyczne:Aktywne urządzenie służące do przerywania prądów normalnych i zwarciowych.
• Odłączniki (izolatory) i uziemniki:Służy do tworzenia bezpiecznej przerwy izolacyjnej na potrzeby konserwacji oraz do bezpiecznego uziemienia odizolowanych sekcji.
• Szyny zbiorcze:Główne przewody, które przesyłają prąd pomiędzy poszczególnymi polami rozdzielnicy.
• Transformatory pomiarowe (CT i VT):Transformatory prądowe i napięciowe dostarczają sygnały do ​​przekaźników pomiarowych, monitorujących i zabezpieczających.
• Obudowa metalowa uszczelniona:Uziemiona obudowa aluminiowa lub stalowa, w której znajdują się wszystkie części pod napięciem oraz gaz izolacyjny, zapewniający bezpieczeństwo operatorom i chroniący sprzęt przed czynnikami środowiskowymi.
• System monitorowania gazu:Istotne urządzenie bezpieczeństwa, które stale monitoruje gęstość i ciśnienie gazu, ostrzegając operatorów o wszelkich potencjalnych wyciekach.

Porównanie GIS i AIS

Aby zrozumieć wartość rozdzielnic z izolacją gazową, warto porównać je bezpośrednio z rozdzielnicami z izolacją powietrzną. GIS oferuje znaczące korzyści w zakresie niezawodności i konserwacji, ale wiąże się z wyższymi kosztami początkowymi.

Zielona przyszłość dla GIS

Największą zmianą w nowoczesnej technologii rozdzielnic izolowanych gazem jest odejście od gazu SF₆ w celu ochrony środowiska.

Wyzwanie środowiskowe SF₆

SF₆ doskonale sprawdza się jako gaz techniczny, ale jest jednocześnie najsilniejszym gazem cieplarnianym znanym nauce. Jego potencjał tworzenia efektu cieplarnianego (GWP) jest ponad 24 000 razy większy niż CO₂. Może również utrzymywać się w atmosferze przez ponad 3000 lat.

Surowe przepisy dotyczące ochrony środowiska, takie jak unijne rozporządzenie w sprawie gazów fluorowanych, przyspieszają tę zmianę, ponieważwiodący producenci opracowują rozwiązania bez SF₆Rozwiązania te mają na celu utrzymanie tego samego poziomu wydajności przy jednoczesnym ograniczeniu szkodliwości dla środowiska.

Poznaj eko-alternatywy

W praktyce stosowana jest nowa generacja ekologicznych gazów izolacyjnych. Rozwiązania te oferują podobną wydajność przy znacznie mniejszym wpływie na środowisko.

Wiodące wybory, jakie widzimy dzisiaj, obejmują:

• g³ (Zielony gaz do sieci):Mieszanina gazów na bazie fluoronitrylu, która obniża GWP o ponad 99% w porównaniu do SF₆.
• Mieszaniny suchego powietrza i CO₂:Oferują one rozwiązanie o zerowym potencjale tworzenia efektu cieplarnianego, wykorzystując jako medium izolacyjne oczyszczone powietrze, azot i dwutlenek węgla.
• Mieszaniny na bazie fluoroketonów:Inny rodzaj gazu syntetycznego, który również zapewnia znaczną redukcję GWP.

Technologie te nie są już tylko testowane. Zakłady użyteczności publicznej aktywnie wykorzystują je w nowych projektach, w tym w projektach wykorzystujących gazy pochodzenia naturalnego do nowych instalacji GIS i innych rozwiązań bez SF₆.

Niezbędne aplikacje GIS

Wyjątkowe zalety rozdzielnic z izolacją gazową sprawiają, że stanowią one najlepszy, a czasami jedyny wybór w przypadku wielu krytycznych zastosowań.

• Podstacje miejskie:W miejscach, gdzie ziemia jest bardzo droga lub trudno dostępna, niewielkie rozmiary GIS-u okazują się nieodzowne.
• Morskie farmy wiatrowe i obszary przybrzeżne:Hermetyczna obudowa zapewnia pełną ochronę przed słonym powietrzem i wilgocią, dzięki czemu sprzęt działa niezawodnie nawet w trudnych warunkach morskich.
• Instalacje podziemne i wewnętrzne:GIS sprawdza się w przypadku podstacji w piwnicach, tunelach lub budynkach, gdzie najważniejsze są bezpieczeństwo i ograniczona przestrzeń.
• Obiekty przemysłowe:W miejscach o dużym zapyleniu lub zanieczyszczeniu chemicznym uszczelniona konstrukcja zapobiega przedostawaniu się zanieczyszczeń i zapewnia stabilną pracę.
• Elektrownie wodne:Często buduje się je wewnątrz gór lub jaskiń, gdzie przestrzeń jest bardzo ograniczona.

Wnioski: Trwała wartość GIS

Rozdzielnice z izolacją gazową udowodniły swoją wartość dzięki swoim kluczowym zaletom: niewielkim rozmiarom, wysokiej niezawodności, większemu bezpieczeństwu i niskim wymaganiom konserwacyjnym. Chociaż technologia ewoluuje, aby zmniejszyć wpływ na środowisko poprzez odejście od gazu SF₆, jej podstawowa konstrukcja pozostaje fundamentem nowoczesnych sieci energetycznych.

GIS jest niezbędny do budowy solidnej i wydajnej przestrzennie infrastruktury elektrycznej. Pomaga w dostarczaniu energii odnawialnej do zatłoczonych obszarów miejskich i stanowiprzyszłość technologii rozdzielnic, łącząc wysoką wydajność z rosnącymi standardami ochrony środowiska.