Что такое газоизолированное распределительное устройство (ГИРУ)?

Газоизолированное распределительное устройство (ГИРУ)Это компактное, заключенное в металлический корпус устройство электрораспределительного устройства.

Все основные проводящие части герметично заключены в среду под давлением, заполненную изолирующим газом. Внешне это устройство сильно отличается от традиционных распределительных устройств с воздушной изоляцией (AIS) из-за своих небольших размеров. Эта технология позволяет уменьшить размеры подстанции до 90% по сравнению с обычными AIS.

Исторически основным изоляционным газом был гексафторид серы (SF₆). Однако в настоящее время отрасль быстро переходит к более экологичным вариантам. Независимо от используемого газа, газоизолированное распределительное устройство выполняет основные функции, необходимые в любой энергосистеме:

Для регулирования потока мощности.
Для защиты электрооборудования от неисправностей.
Для изоляции цепей в целях технического обслуживания.

Как работает ГИС

Здесь мы рассмотрим две ключевые роли, которые играет изоляционный газ, обеспечивающий эффективность газоизолированных распределительных устройств: изоляция и гашение дуги.

Превосходная диэлектрическая прочность

Диэлектрическая прочность — это способность материала выдерживать напряжение без пробоя.

В КРУЭ используется изолирующий газ, традиционно SF₆, обладающий сильными электроотрицательными свойствами. Это означает, что он легко захватывает свободные электроны, которые в противном случае могли бы вызвать электрический разряд.

Эта особенность в сочетании с созданием давления внутри корпуса обеспечиваетпревосходные диэлектрические свойства газа SF₆.

Он работает в качестве изолятора гораздо лучше, чем воздух, поэтому проводящие компоненты можно безопасно размещать гораздо ближе друг к другу.

Укрощение электрической дуги

Когда автоматический выключатель должен остановить ток короткого замыкания, он создает мощную электрическую дугу. Изолирующий газ играет ключевую роль в гашении этой дуги. Вот как работает этот процесс:

Обнаружение неисправностей:Защитные реле системы обнаруживают перегрузку по току или короткое замыкание и подают сигнал на срабатывание автоматического выключателя.
Разделение контактов:Когда механические контакты автоматического выключателя размыкаются, между ними образуется электрическая дуга.
Взрыв газа:Внутри выключателя механизм направляет мощный поток изолирующего газа под высоким давлением непосредственно на путь электрической дуги.
Охлаждение и закалка дуги:Газ быстро охлаждает дугу и поглощает её тепловую энергию. Его электроотрицательная природа помогает ионизированным частицам снова сблизиться, гася дугу и останавливая ток.
Изоляция системы:Цепь теперь безопасно обесточена и разомкнута.

Решения для среднего напряжения

Газоизолированное распределительное устройство (YRM6-12/24)

Полностью герметичная конструкция:Газовый баллон из нержавеющей стали, заполненный элегазом (SF6), обеспечивает полную изоляцию от внешних воздействий.
Компактные размеры:Модульная конструкция с возможностью расширения верхней части, идеально подходящая для проектов с ограниченным пространством.
Исключительная надежность:Стабильная работа в условиях высокогорья, высокой влажности и агрессивных сред.
Согласие:Разработано в соответствии с международными стандартами IEC для обеспечения долговременной стабильности электропитания.

Узнать больше →

Газоизолированное распределительное устройство YRM6

Внутри корпуса ГИС

Газоизолированное распределительное устройство представляет собой высокоинтегрированную модульную систему. Несколько ключевых функциональных блоков размещены вместе внутри герметичного узла.

В отсеке ГИС обычно находятся следующие основные компоненты:

Автоматические выключатели:Активное устройство для прерывания нормальных и аварийных токов.
Разъединители (изоляторы) и заземляющие выключатели:Используется для создания безопасного зазора изоляции при проведении технического обслуживания и для надежного заземления изолированных участков.
Шины:Основные проводники, передающие электроэнергию между различными отсеками распределительного устройства.
Измерительные трансформаторы (ТТ и ВТ):Трансформаторы тока и напряжения обеспечивают передачу сигналов для измерительных, контрольных и защитных реле.
Герметичный металлический корпус:Заземлённый алюминиевый или стальной корпус, в котором размещены все токоведущие части и изолирующий газ, обеспечивает безопасность операторов и защищает оборудование от воздействия окружающей среды.
Система мониторинга газа:Критически важное устройство безопасности, которое непрерывно отслеживает плотность и давление газа, оповещая операторов о любых потенциальных утечках.

Сравнение ГИС и АИС

Чтобы понять преимущества распределительных устройств с газовой изоляцией, полезно сравнить их напрямую с распределительными устройствами с воздушной изоляцией. Распределительные устройства с газовой изоляцией обладают значительными преимуществами в надежности и обслуживании, но имеют более высокую первоначальную стоимость.

Особенность	Газоизолированное распределительное устройство (ГИРУ)	Воздушно-изолированное распределительное устройство (ВИС)
Изоляционный материал	Сжатый SF₆ или альтернативный газ	Атмосферный воздух
След	Чрезвычайно компактный (до 90% меньше по размеру).	Очень большой
Надежность	Очень высокий (изолирован от окружающей среды)	Умеренный (подвержен загрязнению, воздействию погодных условий)
Обслуживание	Низкий уровень (длительные интервалы, например, 20+ лет)	Высокий уровень (требует частой чистки/осмотра)
Безопасность	Высокий (заземленный металлический корпус)	Умеренный уровень (оголенные части открыты)
Первоначальные затраты	Высокий	Низкий
Место установки	В помещениях, на открытом воздухе, под землей, в суровых условиях.	В основном на открытом воздухе, на открытых пространствах.

Более экологичное будущее для ГИС

Самое значительное изменение в современных технологиях газоизолированных распределительных устройств заключается в отказе от газа SF₆ в целях решения экологических проблем.

Экологическая проблема Сан-Франциско

SF₆ отлично работает как технический газ, но он также является самым мощным парниковым газом, известным науке. Его потенциал глобального потепления (GWP) более чем в 24 000 раз превышает потенциал глобального потепления CO₂. Кроме того, он может оставаться в атмосфере более 3000 лет.

Строгие экологические нормы, такие как Регламент ЕС о фторсодержащих газах, ускоряют эти изменения, посколькуВедущие производители разрабатывают решения, не содержащие SF₆.Эти решения направлены на сохранение того же уровня производительности при одновременном снижении вреда для окружающей среды.

Представляем экологичные альтернативы

В настоящее время в отрасли используется новое поколение экологически чистых изоляционных газов. Эти варианты обеспечивают аналогичные характеристики при значительно меньшем воздействии на окружающую среду.

К числу наиболее популярных вариантов, которые мы видим сегодня, относятся:

г³ (Зеленый газ для энергосети):Газовая смесь на основе фторнитрила, которая снижает потенциал глобального потепления более чем на 99% по сравнению с SF₆.
Смеси сухого воздуха и CO₂:Эти решения обеспечивают нулевой потенциал глобального потепления, используя очищенный воздух, азот и углекислый газ в качестве изолирующей среды.
Смеси на основе фторкетона:Ещё один вид синтетического газа, который также обеспечивает значительное снижение потенциала глобального потепления.

Эти технологии уже не просто проходят тестирование. Энергетические компании активно используют их в новых проектах, включая использование природного газа для новых установок ГИС и другие варианты, не требующие применения SF₆.

Основные приложения ГИС

Уникальные преимущества газоизолированных распределительных устройств делают их наилучшим, а иногда и единственным выбором для целого ряда критически важных применений.

Городские подстанции:В регионах с очень высокой стоимостью земли или в тех, где трудно найти подходящие земельные участки, небольшой размер ГИС имеет решающее значение.
Морские ветроэлектростанции и прибрежные районы:Герметичный корпус обеспечивает полную защиту от соленого воздуха и влаги, сохраняя надежность оборудования в суровых морских условиях.
Подземные и внутренние установки:Системы ГИС хорошо подходят для подстанций, расположенных в подвалах, туннелях или зданиях, где безопасность и ограниченное пространство являются первостепенными задачами.
Промышленные объекты:В местах с высокой запыленностью или химическим загрязнением герметичная конструкция предотвращает попадание загрязнений и обеспечивает стабильную работу.
Гидроэлектростанции:Зачастую их строят внутри гор или пещер, где пространство крайне ограничено.

Заключение: Непреходящая ценность ГИС

Газоизолированные распределительные устройства доказали свою эффективность благодаря ключевым преимуществам: малым размерам, высокой надежности, повышенной безопасности и низким требованиям к техническому обслуживанию. Хотя технология меняется в сторону снижения воздействия на окружающую среду за счет отказа от SF₆, ее основная конструкция остается фундаментом современных энергосистем.

КРУЭ (ГИС) имеет важное значение для создания надежной и компактной электротехнической инфраструктуры. Она помогает внедрять возобновляемые источники энергии в густонаселенных городских районах и представляет собой...будущее технологии распределительных устройствсбалансировать высокие показатели с растущими экологическими стандартами.