双碳目标下,输配电领域淘汰高全球变暖潜能值的SF6已经成为全球行业共识,各类新型环保绝缘开关设备陆续进入规模化商业化应用阶段。在核心性能对比中,短路开断后的绝缘恢复速度始终是行业最关注的指标——这直接关系到电网重合闸等故障工况下的运行安全,不少从业者都会疑问:新型环保产品的绝缘恢复速度,真的能达到传统SF6设备的水平吗?
SF6凭借极强的电负性,一直是高压开关领域的主流绝缘灭弧介质。在额定短路电流开断后,SF6中的电离产物和电弧烧蚀产生的金属蒸气扩散衰减快,传统126kV等级SF6开关开断40kA额定短路电流后,绝缘恢复到额定耐压水平的时间通常在10~15ms之间,远小于电网要求的最小200ms重合闸间隔,完全满足运行安全要求。
目前主流的环保气体绝缘方案,是七氟异丁腈(C4-FN)与干燥空气的混合气体开关。国内头部开关制造企业曾对同电压等级、同短路容量的混合气体开关和SF6开关开展对照试验,结果显示:在0.6MPa的相同工作气压下,开断40kA额定短路电流后,混合气体开关的绝缘恢复时间为14~18ms,仅比SF6开关慢3~5ms,这个时间差仍然远低于200ms的安全阈值,不会对重合闸动作产生任何影响。连续满容量开断100次后,混合气体开关的绝缘恢复速度波动不到2%,性能稳定性与SF6设备处于同一水平。
另一类应用范围更广的方案,是真空开断+常压干燥空气绝缘的环保开关,这类产品目前已经占据了低压配网环保开关的主流市场,并逐步向更高电压等级推广。在这类产品中,电弧开断过程完全封闭在真空灭弧室内完成,外绝缘腔不会产生电离产物和金属污染。真空环境本身绝缘恢复速度极快,12kV配网等级开断20kA短路电流后,真空灭弧室的绝缘恢复时间不到5ms,整体绝缘恢复速度优于同等级的SF6设备,目前252kV等级产品的试验数据也验证了其性能满足标准要求。
截至目前,国内已经有超过12万台新型环保开关设备挂网运行,覆盖10kV到500kV全电压等级,累计完成超过千次故障短路开断动作,重合闸动作成功率100%,未出现一例因绝缘恢复速度不足导致的重击穿或绝缘故障。
从试验室对照数据到实际挂网运行验证都可以确认,当前技术成熟的新型环保开关设备,短路开断后的绝缘恢复性能已经完全达到SF6设备的水平,满足电网所有运行工况的要求,性能可靠性不存在短板,是SF6替代的合格技术方案。
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