סביבות עירוניות מציגות אתגרים ייחודיים לרשתות ההפצה החשמליות.As Cities Growדחוסים יותר וביקוש להסלמת חשמל אמינה, שירותים ומפעילי מתקנים חייבים לאמץ טכנולוגיות הממקסמות את הביצועים בתוך חללים מאומנים חמורים. Gas-inulated מתגג'אר (GIS) התפתחה כפתרון קריטי למסגרות הפצה עירוניות קומפקטיות, המציעות שילוב של חיסכון בחלל, בטיחות, אמינות, חוסן, חוסן, וחוסנות שמפתחות מסורתיות של התפתחויות אוויריות עירוניות, הן יכולות לחקור את הגמישות, וטכנולוגיות הכוח האחרונות, וטכנולוגיות בסיסיות של אנרגיה, הן יכולות לחקור את הגמישותה, הן יכולות לחקור את הגמישותה, הן את הגמישותה של טכנולוגיות בסיסיות של אנרגיה, פיתוח אנרגיה, והן את הדחיסות, והן יכולות לחקור את הגמישותה, והן את היתרונות של טכנולוגיות בסיסיות של טכנולוגיות בסיסיות של אנרגיה, והן את הגדלות של פיתוחן של אנרגיה, והן יכולות לחקור את הדחיסות של טכנולוגיות בסיסיות של פיתוחן של אנרגיה, הן יכולות להיות מורכבות זו.

מהו Gas-Insulated Switchgear?

מתג גז-מבודד הוא סוג של מתג חשמלי המשתמש hexafluoride (SF6) גז כמו אמצעי בידוד וקשת-קשת. in GIS, כל מרכיבי החיים - כגון שברים מעגליים, ניתוק, מתגי כדור הארץ, אוטובוסים, ונופי נוכחיים - סגורים בתוך מתכת סגורה מלאה עם SF6 לחץ בדרך כלל בין גודל חשמלי של 2 ק"מ מאפשר לחץ אווירי (F) מופחת על ידי 2.

GIS זמין עבור מגוון רחב של רמות מתח, מ בינונית (למשל, 12 kV) בשימוש בתת תת-קרקעית הפצה משנית עד לעומס גבוה (למשל, 550 kV) עבור מערכות שידור.ברשתות הפצה עירונית, היישומים הנפוצים ביותר הם בטווח 11V עד 36 kV. המתחם מספק סביבה סגורה לחלוטין כי הגנה מפני זיהומים פנימיים, תרכובות קירור, תרכובות אוויריות ואווירה נפוצות.

תהלוכות מפתח של האסיפה של GIS

  • (ב) ⁇ :0) ,(Circuit BreakerFLT:1) , השתמש ב- SF6 כדי לכבות את הקשת כאשר מפריע זרמים פגומים.
  • (ב) ,0 (ב) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ :0) ומשנה מתח (FLT:1) – לעיתים קרובות ממוקמים בתוך מתחם GIS כדי למדוד פרמטרים חשמליים ללא שיחים חיצוניים.
  • (FLT:0)GGGGEs Management and Monitoring EquipmentFLT:1hil) כולל הודעות צפיפות, מלא שסתום, ומדני לחץ כדי לשמור על תנאים SF6 מתאימים.

יציבות חלל בסביבה עירונית

היתרון הבולט ביותר של GIS הוא טביעת הרגל הקומפקטית שלה.התקנה GIS טיפוסית תופסת את ה- 060–80% פחות נפחFLT:1 מאשר סידור אווירי שווה ערך. בעיר שבה עלויות רכישת הקרקע יכולות לעלות על 10 מיליון דולר למטר, כל מטר רבוע הציל תרגם ליתרונות כספיים ולוגיסטיים משמעותיים.

תת-קרקעיות ובניית אינטגרציה

תת-קרקעיות עירוניות רבות בנויות לחלוטין מתחת לאדמה או משולבות בקומות הנמוכות של מבנים מסחריים ומבני מגורים. GIS מתאימה באופן אידיאלי למקומות כאלה, משום שניתן להעביר אותן דרך נתיבי דלת סטנדרטיים ומעליות, שהתאספו בחללים מוגבלים, ומופעל ללא צורך בפתיחה גדולה של אוורור הנדרש על ידי ציוד AIS. בטוקיו, למשל, חברת החשמל של טוקיו (TEPCO) כבר מדורגת GIS בעשרות מחתרתיים והתרחבות של שדות תת-קרקעיים ללא מחתרתיים, ללא מחתרתיים והתרחבות כבישים.

עלויות הנדסה אזרחית

מכיוון שמודולים GIS הם הרבה יותר קלים וקטנים מאשר לוחות AIS, הנדסה אזרחית הנדרשת כדי לתמוך בהם היא הרבה פחות נרחבת.הבסיס למצע GIS יכול להיות סלאב בטון שטוח פשוט, בעוד AIS לעתים קרובות דורש מבנים פלדה כבדים, מסגרות תמיכה אוטובוסים גדולים ומערכות ריצוף נרחב.זמן הבנייה הכולל יכול להיות מופחת על ידי שבועות או חודשים, יתרון קריטי בפרויקטים עירוניים מהירים.

תכונות בטיחות משופרות

בטיחות היא מרכזית בכל מתקן חשמלי, במיוחד באזורים מאוכלסים בצפיפות שבהם יכול להיות שהאשמה עלולה להיות בעלת השלכות על ה- GIS מספקת מספר יתרונות בטיחותיים טבועה על AIS.

ארכיון תגיות: A-Proof Enclosure

המתחם של GIS נועד להכיל את האנרגיה המלאה של פגם קשת פנימי.במקרה הנדיר של כישלון, עלייה בלחץ הוא מאולץ בבטחה דרך שקעים מבוקרים, מניעת גזים חמים ומתכת מלוטש לברוח לתוך הסביבה שמסביב.זה מפחית את הסיכון של אש, פגיעה בכוח אדם, ונזק בציוד צמוד. רבים של GIS הם קשתית עדות על פי IEEE C73 או I22.

ירידה בסיכון של הלם חשמל ופלאש

מאחר שכל המוליכים חיים מבודדים לחלוטין על ידי SF6 ומסגורים בדיור מתכתי מעוגן, הסיכוי של מגע מקרי הוא מסולק.זהו ניגודים נרקבים לאיס, שבו חשוף אוטובוסים וקשרים במתח גבוה הם תמיד סיכון במהלך פעולה רגילה או תחזוקה.עבור תת-תערים עירוניות שעשויות להיות ממוקמות ליד חללים ציבוריים, האופי הסגור של GIS הוא מנטה סיכון גדול.

התנגדות סיסמית ויברציה

תת-קרקעיות עירוניות כפופות לעתים קרובות לרטטים קרקעיים של תנועה, רכבות רכבת תחתית או בנייה. ציוד GIS, עם המתחם הקשיח שלה ואת הבנייה מודולרי, הוא עמיד יותר לרטט מאשר מבנים AIS. בערים פעילות סיסל באופן סיסל כמו סן פרנסיסקו או איסטנבול, GIS ניתן להתקין עם קשרים גמישים שמתאימים לתנועה הקרקעית, ומבטיחים המשכיות של שירות במהלך רעידת אדמה.

אמינות גבוהה וביצועים

הסביבה החתומה, הגזית של GIS, מגנה על רכיבים פנימיים של סוכנים קורוזיים ומזהמים שיכולים לזלזל ב בידוד לאורך זמן.זה תורם לאמינות גבוהה מאוד.זמן בין כישלונות (MTBF) עבור GIS המודרנית יכול לעלות על מגבלת:050 שנים FLT:1 עבור המרכיבים העיקריים, ואמצעי רבים מדווחים כי GISST ניסיון משנה רק של שבריר שעות של מתקנים דומים.

נכסים גבוהים של SF6

גז SF6 יש כוח דיאלקטרי בערך 2.5 פעמים של אוויר באותו לחץ. המאפיינים האלקטרוניים שלו מאפשרים לו ללכוד אלקטרונים חופשיים במהלך קשת, במהירות לכבות את השחרור.זה אומר GIS יכול להפריע זרמים מהר יותר ובעקביות יותר מאשר פורצי אוויר.בנוסף, SF6 יש יכולות העברת חום מעולה, עוזר לנתק חום ממוליכים ושמירה על גבולות בטוחים אפילו תחת עומס כבד.

תחזוקה נמוכה אינטרוולים

מכיוון שמערכות מגע ומנגנוני הפעלה שוכנות באווירה נקייה ויבשה של גז, הם סובלים מלבוש מינימלי. SF6 מעגלים פורצי דרך יכולים לפעול לעתים קרובות עבור FLT:0.10,000 פעולות מכניות של LT:1 או יותר לפני שהם זקוקים לכל יתר גדול. ניגודים אלה עם פורצי אוויר, אשר עשויים לדרוש החלפת מגע לאחר כמה מאות עומסים מלאים.

עמידות סביבתית

תת-קרקעיות עירוניות ממוקמות לעתים קרובות בסביבות אשר יפחיתו במהירות ציוד פתוח: תרסיס מלח כביש, אבק תעשייתי, אבק עירוני ותנודות טמפרטורה קיצוניות. GIS הוא למעשה חסין לתנאים אלה.הסגר החתומה מונעת מתוקפנות של כל חומר זר, ואת לחץ הגז הפנימי לפצות על שינויים טמפרטורה, שמירה על כוח דיאלקטרי עקבי מ -30 מעלות צלזיוס ל- 50 מעלות צלזיוס.

עבור תת-התתויות הממוקמות באזורי הצפה-פרון, ניתן להתקין GIS ברמת כיתה (או אפילו מתחת לדרגה כאשר משאבות קופה מסופקות) ללא סיכון של זיהום מים של חלקים חיים. כמה יצרנים מציעים עיצובים GIS submersible עבור מיקומים שבהם הצפה היא בלתי נמנעת, כגון ערי חוף נמוכות כמו רוטרדם או מומבאי.

עלויות תחזוקה מופחתות ומחזור חיים

המונחים: Conditions Based Monitoring

GIS מודרני מצויד חיישנים כי כל הזמן לפקח על צפיפות גז, לחות תוכן, פעילות פריקה חלקית, ומערכת ההפעלה בריאות.זה מאפשר שירותים לעבור מתחזוקה מבוססת זמן תחזוקה מבוסס זמן תחזוקה מבוסס תנאי, ביצוע התערבויות רק כאשר הנתונים מצביעים על בעיה.התוצאה היא צמצום משמעותי בעלויות התפעוליות תוך שמירה על או שיפור האמינות.

מחיר כולל של השוואת בעלות

בעוד ההוצאה הראשונית של ההון עבור GIS היא בדרך כלל גבוהה פי 20-30% מאשר עבור AIS, העלות הכוללת של בעלות על מעל מחזור חיים של 40 שנים לעתים קרובות לטובת GIS, במיוחד במסגרות עירוניות.

  • (ב) ,0 לנד והקמתו של הקב"ה (ב) דורש הרבה פחות נדל"ן ולעיתים קרובות מבטל את הצורך במבנה נפרד.
  • (ב) ניתן להתקין את ה-Pre-assembled GIS ביומיים ולא שבועות.
  • (ב) ,0) שעות תחזוקה מורחבות (FLT:1) - שעות צוות נמוכות יותר, פחות חלקי חילוף, ורווחי זמן ארוכים יותר בין יתרות.
  • (ה) ,0) זמינות גבוהה יותר (Higher AvaveFLT:1) - חכמים פחות מתוכננים ולא מתוכננים לתרגם לשיפור ההכנסות עבור כלי רכב ועונשים נמוכים יותר עבור הפרעות שירות.

יישומים ב-Avastive Urban Distribution Substations

GIS היא כעת הטכנולוגיה של בחירה עבור מגוון רחב של סוגי תת-קבוצות חלוקה עירונית.

צוללות בבניינים מסחריים ודירות

מגדלי מסחר גדולים, בתי חולים ומרכזי נתונים דורשים לעתים קרובות תת-קרקעיים ייעודיים בתוך טביעת הרגל הבניין. GIS ניתן להתקין במרתף, חדרי שירות, או אפילו על רצפות ביניים.לדוגמה, את ה-FLT:0ABB ZX2FLT:1 ו-FLT:2Siemens 8DHFLT:3 הם פופולריים עבור יישומים כגון סטנדרט (מ"מ) רק על ידי קיבולת מוגבלת (מ) ו-600.

תת-קרקעית Vault Substations

בערים מבוגרות רבות, הקמרונות התת-קרקעיים הקיימים קטנים מדי עבור AIS שדרוגים. GIS מאפשר לכלי רכב להחליף ציוד מיושן עם יכולת גבוהה יותר מבלי להרחיב את הקמרון.העיר של רשת ההפצה החשמלית של לונדון היא דוגמה ראשית; רבים מ-33/11 kV substations הוכו עם GIS כדי להכפיל את היכולת בתוך אותה טביעת הרגל.

המונחים: Mobile and Containerized Substations

עבור צרכים זמניים או חירום כוח, GIS ניתן ארוז לתוך מיכלי משלוח סטנדרטיים ופורסים במהירות. מצעים ניידים אלה משמשים לפרויקטים בנייה גדולים, אירועי ספורט, או שיקום מהיר לאחר אסונות טבע. הגודל הקומפקטי והסגר החזק להפוך את GIS הפתרון המועדף על סביבות עירוניות תובעניות.

מחקרים: GIS בערים גלובליות

טוקיו, יפן

טוקיו הייתה מאומץ מוקדם של GIS עבור הפצה עירונית, החל בשנות ה-70.היום, רשת TEPCO של העיר כוללת מאות תת-קבוצות GIS, שרבים מהם מתחת לאדמה כדי לשמר שטח פני השטח עבור פארקים ותחבורה. דוגמה בולטת היא העומס FLT:0Sjuku substationFLT:1, אשר מספק כוח לאחד מאזורי המסחר העמוסים ביותר בעולם הוא מעל 30 קומות של × 30 קומות מתחת ל × 30 קומות תחת × 30 קומות תחת × 30 קומות תחת × 30 קומות בלבד.

ניו יורק, ארצות הברית

אדיסון (Consolidated אדיסון) כבר קידם את GIS באופן נרחב כדי לחזק את הרשת שלה במנהטן.הרחוב ה- 65 מערב רחוב substationFLT:1 נבנה כדי להחליף ציוד מיושן אשר לא ניתן לשדרג בשל מגבלות חלל.המתקן החדש GIS תופס קומה אחת של בניין רב קומות, המספק kV עד אמצע העיר מנהטן עם דוחות משופרים באופן משמעותי על ידי אדיסון יש לקצץ דרישות קודמות של המתקן GIS תופסת קומה אחת של בניין רב קומות.

סינגפור סינגפור סינגפור

עם מחסור בקרקע ולחות גבוהות, סינגפור הפכה ל- GIS כמעט לכל תת-קבוצות חדשות שנבנו מאז שנת 2000.

שיקולים סביבתיים ו-SF6 חלופות

למרות היתרונות הטכניים שלה, SF6 יש פוטנציאל התחממות גלובלית גבוה (GWP) של 23500 פעמים כי של CO2 מעל 100 שנים, זה הוביל לעלייה בבדיקה רגולטורית, במיוחד באיחוד האירופי, שבו תקנה F-Gas מחלחלת למטה שימוש ב- SF6 ו הדורש מעקב דליפות עבור פליטות מעל סףים המפורטים.

טכנולוגיות חלופיות

  • (הופנה מהדף ABB:0) גזים מהוומים (g3)veFLT:1) - טכנולוגיית איירPlus של ABB משתמשת בתערובת פלואורוניטריאלית (Novec 4710) בשילוב עם CO2 ו-O2, השגת GWP של פחות מ-1% מ- SF6 תוך שמירה על ביצועים דיאלקטריים דומים למתחים עד 145 kV.
  • (FLT:0Clean AirearFLT:1) - כמה יצרנים, כמו סימנס, מציעים GIS בינוני-voltage כי משתמש אוויר דחוס (בדרך כלל 1-2 בר) עם בידוד מוצק מתקדם כדי להפחית את הנקה. בעוד לא קומפקטי כמו עיצובים SF6, אוויר נקי GIS יכול להיות אלטרנטיבה קיימא עבור יישומים עירוניים רבים.
  • (FLT:0)Vacuum insulationFLT:1) - עבור רמות מתח נמוכות (עד 36 kV), פורצי מעגל ריק בשילוב עם בידוד epoxy ליצור מתגנגאר כי הוא לחלוטין ללא גז.

שיטות תכנון מתקנים חדשים צריך להעריך פליטות מחזור חיים - כולל SF6 דליפות במהלך המבצעת ושיקום מקצה החיים - ולשקול תקנות לאומיות.הנציבות האלקטרונית הבינלאומית (IEC) פרסמה סטנדרטים לטיפול ב-SF6 גזים חלופיים (IEC 62271-4, IEC 62271-211) המספקים הדרכה למבצע רכש ותפעול.

מסקנה

מתג גז-מבודד הוכיח את עצמו כטכנולוגיה חיונית עבור תת-קרקעיות הפצה עירונית קומפקטיות.יעילות החלל שאין לה כמותה, בטיחות גבוהה, אמינות גבוהה ודרישות תחזוקה נמוכות, מה שהופך אותה לבחירה המועדפת של שירותים הפועלים בערים צפופות ברחבי העולם, בעוד חששות על ההשפעה הסביבתית של SF6 הם מניעים חדשנות לעבר חלופות ידידותיות לסביבה, היתרונות התפעוליים של GIS - בין אם באמצעות SF מסורתי או 6 גזים ירוקים ימשיכו להתפתח.

עבור מתכננים עיר ומהנדסי תועלת, ההחלטה להשקיע ב- GIS מייצגת מהלך אסטרטגי הממאזן ביצועים טכניים עם יעילות עלות לטווח ארוך.