Umweltfreundliche Lösung für ringförmige Hauptverteiler mit rein luftisoliertem Gehäuse

Projektbackground und technische Herausforderungen

Mit dem Fortschreiten der globalen Energiewende und den Zielen zur Emissionsminderung und Klimaneutralität beschleunigt die Ausrüstung für Mittelspannungsverteilnetze ihren Upgrade-Prozess in Richtung fluorfreier, umweltfreundlicher, kompakter und intelligenter Entwicklung. Traditionelle SF₆-gedämmte Ringklemmenanlagen stoßen auf strenge Umweltbeschränkungen und hohe Kosten bei Beschaffung, Betrieb, Wartung, Entsorgung und Recycling aufgrund ihres hohen Treibhauspotenzials (GWP). Konventionelle luftgedämmte Schaltanlagen haben inhärente Schwächen wie geringe Isolationsreserve, Anfälligkeit für Feuchtigkeit und Kondensation, schwache Schutzstufe und großen Platzbedarf. Sie können nicht mehr den zentralen Anforderungen städtischer Verteilnetze, unterirdischer Stromversorgungsraum, Industrieparks, neuer Energieanlagen und ausländischer Stromnetze an hoher Zuverlässigkeit, wartungsfreiem Betrieb und grüner, niedrig-kohlenstoffem Entwicklungsrichtung gerecht werden.

Haupttechnische Herausforderungen, denen aktuelle Verteilnetzanwendungen gegenüberstehen:

• Umweltkonformitätsanforderungen werden zunehmend strenger, was zu hohen gesamtlebensdauerbezogenen Verwaltungskosten und komplizierten Entsorgungsverfahren für SF₆ führt.
• Im städtischen Kernbereich, bei Sanierungsprojekten in älteren Wohngebieten und in unterirdischen Umspannwerken ist Platz begrenzt, wodurch ein dringender Bedarf an kompakten Geräten entsteht.
• Die Isolationsstabilität kann in harschen Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit, starkem Salznebel, viel Staub und großer Höhe nicht gewährleistet werden.
• Traditionelle Geräte verfügen nicht über intelligente Zustandsüberwachungsfunktionen und sind auf routinemäßige Inspektionen angewiesen, um passive Wartung durchzuführen.
• Sanierungsprojekte im Verteilnetz erfordern kompatible Schnittstellen, effiziente Bereitstellung und ununterbrochene Stromumschaltung.

Gesamtkonzeptarchitektur

Dieses Konzept bietet eine vollständige, umweltfreundliche Ringklemmenanlagensolution für das 12kV-Mittelspannungsverteilnetzsystem, die trockene reine Luft (Pure Air) als einzige Isoliermittel verwendet. Durch die Anwendung einer optimierten elektrischen Feldgestaltung, einer vollständig geschlossenen, versiegelten Gaszelle, einer integrierten Mechanik und einer primär-sekundären Fusion von intelligenten Mess- und Steuerungstechnologien wird ein zuverlässiges Versorgungssystem etabliert, das Netzwerkversorgung, Laststeuerung, Fehlerisolierung und Zustandsüberwachung integriert und die Vereinigung von Umweltleistung, Betriebszuverlässigkeit und Ingenieurwirtschaftlichkeit realisiert.

Kerntechnisches Prinzip

Als Isoliermedium wird gefilterte, getrocknete und druckstabilisierte reine Luft verwendet, ohne SF₆ oder andere Alternativgase. Eine optimierte Elektrodenstruktur und eine homogene elektrische Feldgestaltung werden angewendet, um den Isoliernutzwert zu verbessern. Eine vollständig verschweißte Gaszelle und eine langfristige Versiegelungstechnologie garantieren langfristige Trockenheit und Stabilität im Inneren und vermeiden grundlegend Probleme wie Kondensation, Feuchtigkeit und Blitzüberschlag. Mit Unterstützung einer integrierten Betriebsmechanik und einer intelligenten Mess- und Steuerungseinheit ermöglicht die Ausrüstung schnelle Operation, präzise Schutzfunktionen und Echtzeit-Zustandswahrnehmung.

Kerntechnische Parameter

Typische Anwendungsszenarien

• Stadtverteilnetz-Ausbau und -Sanierung: Unterirdische Verteilräume, alte Wohnanlagen und Gewerbegebäude.
• Industrielle Stromversorgungssysteme: Industrieparks, Rechenzentren und hochwertige Fertigungsstätten.
• Erneuerbare Energien-Unterstützungssysteme: Unterstützung von Schaltanlagen für Photovoltaik, Windkraft und Energiespeicheranlagen.
• Anwendungen in rauen Umgebungen: Küstenregionen mit Salznebel, feuchte Regengebiete, Hochgebirge und Hochlagen.
• Auslandsprojekte im Stromnetzbereich: Regionen mit strengen Umweltzugangsanforderungen, einschließlich der EU, Südostasien, dem Nahen Osten und Australien.

Ingenieurwesen und Implementierung

• Ortserkundung und Lösungsdesign: Erstellung von Konfigurations- und Installationsplänen gemäß Verteilnetztopologie, Raumbedingungen und Lastcharakteristika.
• Modular integrierte Lieferung: Als vollständig vorgefertigte Einheiten mit vorab eingestellter Integration geliefert, um den Montageaufwand vor Ort zu reduzieren.
• Standardisierte Schnittstelleneinbau: Kompatibel mit Fundament- und Kabelschnittstellen traditioneller Ringverteileranlagen für einen einfachen Bau.
• Ununterbrochene Stromversorgung bei Sanierungen: Unterstützung des Ortswechsels mit minimalen Auswirkungen auf die Stromversorgung der Nutzer.
• Systemgemeinsame Abnahme: Vollständige Funktionsprüfung, Isolationsprüfung, Schutzprüfung und gemeinsame Kommunikationsabnahme.

Projektwert und -nutzen

Umweltwert

• Die Verwendung natürlicher Luftisolation ermöglicht Null-Emissionen von Treibhausgasen ohne Recycling- und Entsorgungsdruck und entspricht vollständig den Anforderungen grüner Stromnetze und niedrigkarboniger Entwicklung.

Betriebswert

• Der vollständig geschlossene und trockene Gaskammerbereich hält die Isolationsleistung stabil, reduziert erheblich die Häufigkeit von Isolationsfehlern und verbessert die Versorgungssicherheit von Verteilnetzen.

Wirtschaftswert

• Kompakte Struktur reduziert den Zivilbau- und Rauminvestitionen; keine Notwendigkeit für Luftnachfüllung, Lecksuche oder Gasbehandlung, senkt die Kosten für den gesamten Lebenszyklus von Betrieb und Wartung.

Managementwert

• Unterstützt die Online-Überwachung des Gerätestandorts und frühzeitige Fehlerwarnungen, fördert die Transformation des Wartungsmodells von geplanter Wartung zur zustandsbasierten Wartung.

Anwendbare Normen und Spezifikationen

• GB/T 11022, Allgemeine Spezifikationen für Hochspannungsschaltgeräte und -steuergeräte
• GB/T 3906, 3,6kV bis 40,5kV AC-Metallgehäuse-Schaltanlagen
• GB/T 28547, Technische Anforderungen an umweltfreundliche Hochspannungsschaltgeräte
• IEC 62271-1, Hochspannungsschaltgeräte und -steuergeräte – Teil 1: Allgemeine Spezifikationen
• IEC 62271-200, AC-Hochspannungsschaltanlagen

Lösungsübersicht

Mit den Kernmerkmalen fluorfreier Umweltschutz, hochzuverlässige Isolation, kompakte Integration und intelligente Betriebs- und Wartung kann die Lösung für luftgeführte Ringverteileranlagen traditionelle SF₆-isolierte und herkömmliche luftgeführte Geräte vollständig ersetzen. Sie ist weit verbreitet in der Stadtverteilnetzausbau, industriellen Stromversorgung, erneuerbaren Energien-Unterstützungseinrichtungen und Auslandsstromnetzsanierungsprojekten einsetzbar und dient als Haupttechniklösung für die grüne und intelligente Entwicklung von Mittelspannungsverteilnetzen.