Давление надува экологически чистого газового шкафа

В области высокого напряжения исследование сухого воздушного изолятора с высоким давлением наполнения может служить теоретическим основанием для экологически чистого газового изолятора в области среднего напряжения. Когда электрическое поле относительно однородное, доля кислорода оказывает небольшое влияние на рабочее частотное пробойное напряжение смеси азота и кислорода. Повышение давления наполнения смеси азота и кислорода является эффективным способом улучшения ее изоляционных свойств. Давление наполнения азота и кислорода 0,9 МПа может обеспечить 80% изоляционной прочности SF6 при 0,5 МПа. В условиях крайне неоднородного электрического поля чувствительность смеси азота и кислорода к электрическому полю ниже, чем у SF6 при высоком давлении; В диапазоне 0,6~0,9 МПа наблюдается явное явление "горба", и в этом диапазоне наблюдается значительная разница в изоляционной прочности смесей азота и кислорода с разными соотношениями;

Изоляционные свойства смешанного газа азота и кислорода при давлении 0,7~0,8 МПа являются оптимальными. По мере увеличения давления до 0,9 МПа на пробивной напряжении наблюдается значительный эффект насыщения, и этот газ не может заменить SF6 при давлении 0,5 МПа.

Применение высоковольтных аппаратов с высоким давлением наполнения газом является очень зрелым, но в области среднего напряжения оно не нашло применения. В области среднего напряжения даже существует общая потребность в обеспечении изоляции при нулевом избыточном давлении, что несколько странно. С развитием технологий коэффициент утечки газа из газонаполненных шкафов очень мал, достигая менее 0,01% в год, что значительно ниже требований национального стандарта. Чтобы избежать аварий, вызванных утечкой газа в распределительных аппаратах, требование обеспечения испытания на промышленную частоту и импульсную пробивку при нулевом избыточном давлении является слишком строгим, что не способствует полноценному использованию преимуществ экологически чистых газоизолированных распределительных аппаратов. То есть все токоведущие высоковольтные элементы цепей герметично закрыты в герметичном корпусе под давлением газа, имеют малый объем, высокую надежность и не зависят от внешней среды. Однако, чтобы обеспечить изоляцию при нулевом избыточном давлении, необходимо использовать дополнительную обмотку твердым изолятором, что повышает стоимость, мешает теплоотводу и увеличивает риск частичного разряда. Для создания равномерного электрического поля необходимо удалить все острые углы проводника, использовать круглые шинопроводы и устанавливать экранирующие кольца для выравнивания напряжения, что повышает стоимость распределительного аппарата. При равномерном электрическом поле расстояние между проводниками может быть значительно уменьшено. Поэтому при низком давлении наполнения газом необходимо принимать меры по улучшению электрического поля или увеличению твердой изоляции, чтобы обеспечить требуемую стойкость к напряжению.

Увеличивая давление при надувании, экологически чистые газы изолируются от воздуха. Уровни изоляции воздуха при 40psi и SF6 при 20psi схожи, при 0.00689 × 40 = 0.2756МПа. Компания Nuvotula использует высоконапорные суховоздушные изолированные выключатели на основе теории, согласно которой прочность изоляции при повышенном давлении схожа. Сухой воздух при относительном давлении 0.175МПа аналогичен SF6 при 0.03МПа.

Давление надува NU1 составляет 0.24 МПа, что соответствует абсолютному давлению 0.34 МПа. Давление в обычном шкафу для надува SF6 составляет 0.13 МПа, при этом 0.34/0.13 = 2.6 раза. Суховоздушный изолированный выключатель NU1 использует голые медные шины и изолированные опорные стойки, что снижает стоимость. Изолированные опорные стойки более благоприятно влияют на теплоотвод и снижают повышение температуры стойки