Типична разлика между SF6 и вакуумни апарати за високо напрежение

Сравнение вакуумни и SF6 прекъсватели в високонапрегнатата апаратура

Когато става дума за прекъсване на аварийни токове, особено тези, свързани с много стръмен наклон на преходното възстановяване на напрежението (TRV), вакуумните прекъсватели имат значително предимство пред SF6 (шестфлуорист бисулфид) прекъсватели поради техните по-добри диелектрични характеристики. Ето детайлно сравнение, включващо ключови разлики в статистиката на пробиви, поведението при късно пробиване и изпълнение в конкретни приложения като комутиране на индуктивни товари и кондензаторни блокове.

1. Диелектрично възстановяване и преходно възстановяване на напрежението (TRV)

• Вакуумни прекъсватели:

• Бързо диелектрично възстановяване: Вакуумните прекъсватели са известни със своето екстремно бързо диелектрично възстановяване, което е от ключово значение при работа с високи темпове на TRV. След прекъсване на тока, вакуумната преграда бързо възстановява своите изолационни свойства, което ги прави много ефективни при обработка на стръмни условия на TRV.

• Предимство при стръмно TRV: Това бързо време за възстановяване позволява на вакуумните прекъсватели да обработват преходни напрежения с много стръмен наклон по-ефективно от SF6 прекъсвателите. Бързото възстановяване на изолацията минимизира риска от повторно запалване по време на фазата на TRV.

• SF6 прекъсватели:

• По-бавно диелектрично възстановяване: SF6 прекъсвателите, макар и все още ефективни, имат по-бавно диелектрично възстановяване в сравнение с вакуумните прекъсватели. Това означава, че при стръмно събитие на TRV, има по-голям риск от повторно запалване или пробив, преди изолацията да се възстанови напълно.

• Менее подходящи за стръмно TRV: В приложения, където TRV има много стръмен наклон, SF6 прекъсвателите може да не изпълняват така добре, както вакуумните прекъсватели, което може да доведе до по-голям стрес върху прекъсвателя и увеличен риск от отказ.

2. Статистика на пробиви

• Вакуумни прекъсватели:

• Високо пробивно напрежение: Принципно, вакуумните прегради имат много високо пробивно напрежение, което ги прави много надеждни в повечето оперативни условия.

• Малка вероятност за пробив при умерено напрежение: Въпреки високото пробивно напрежение, все още има много малка вероятност за пробив при относително умерено напрежение. Обаче, тази вероятност е изключително ниска и обикновено не е проблем в практически приложения.

• SF6 прекъсватели:

• По-ниско пробивно напрежение: SF6 преградите обикновено имат по-ниско пробивно напрежение в сравнение с вакуумните прегради, което означава, че те са по-уязвими за пробив в определени условия.

• Повече последователно изпълнение: Въпреки че SF6 прекъсвателите може да имат по-ниско пробивно напрежение, те обикновено предлагат по-предсказуемо и последователно изпълнение в широк спектър от оперативни условия.

3. Поведение при късно пробиване

• Вакуумни прекъсватели:

• Самопроизволно късно пробиване: Една уникална характеристика на вакуумните прекъсватели е, че могат да изпитат самопроизволно късно пробиване, което може да се случи до няколко стотици милисекунди след прекъсването на тока. Този феномен е рядък, но може да се случи поради остатъчна йонизация или други фактори.

• Ограничените последствия: Последствията от такива късни пробивни събития са минимални, тъй като вакуумната преграда веднага възстановява своята изолация след пробива. Това самоизцеляващо свойство осигурява, че прекъсвателят остава функционален и безопасен.

• SF6 прекъсватели:

• Няма късно пробиване: SF6 прекъсвателите не показват поведение при късно пробиване, тъй като SF6 газът бързо де-йонизира след прекъсването на тока, възстановявайки изолационните свойства на преградата.

4. Изпълнение при комутиране на индуктивни товари

• Вакуумни прекъсватели:

• По-висок процент на повторно запалване: При комутиране на индуктивни товари, особено при комутиране на шунтирани реактори, вакуумните прекъсватели обикновено изпитват значително по-висок брой повторни повторни запалвания при един нулев момент на тока на мощността. Това е поради бързото диелектрично възстановяване, което може да доведе до повторно запалване, ако TRV надхвърли способността на прекъсвателя.

• Митигационни стратегии: За да се справят с този проблем, специални мерки като предварително вмъкнати резистори или демпфериращи цепи могат да се използват, за да ограничат TRV и намалят вероятността за повторно запалване.

• SF6 прекъсватели:

• По-нисок процент на повторно запалване: SF6 прекъсвателите обикновено имат по-нисък процент на повторно запалване при комутиране на индуктивни товари. Това е поради по-бавното диелектрично възстановяване на SF6, което позволява по-постепенно възстановяване на изолацията, намалявайки вероятността за повторно запалване.

5. Комутиране на кондензаторни блокове

• Вакуумни прекъсватели:

• Проблеми с предварително запалване: При комутиране на кондензаторни блокове, вакуумните прекъсватели трябва да избегнат много високи входящи токове. Предварителното запалване, което може да се случи преди контактите да се затворят напълно, може да влоши диелектричните свойства на контактната система, водейки до потенциални откази.

• Митигационни мерки: За да се предотврати това, вакуумната апаратура за комутиране на кондензаторни блокове често включва функции като предварително вмъкнати резистори или контролирани механизми за затваряне, за да ограничат входния ток и защитят прекъсвателя.

• SF6 прекъсватели:

• Подхождащи за обработка на входни токове: SF6 прекъсвателите обикновено са по-подходящи за комутиране на кондензаторни блокове, тъй като могат да обработват по-високи входни токове без значително диелектрично влошаване. Това ги прави предпочитан избор за приложения, където се очакват високи входни токове.

6. Дизайн на контактната система

Контактните системи на вакуумните и SF6 прекъсватели се различават в дизайна, за да отговарят на техните съответни принципи на работа:

• SF6 прекъсвател (ляво):

• Контактната система в SF6 прекъсвател е проектирана да работи с газовата среда, която предоставя отлични свойства за угасяване на дъга. Контактите обикновено са по-големи и по-здрави, за да обработват по-високи токове и енергийно разсейване, свързани с SF6.

• Вакуумен прекъсвател (дясно):

• Контактната система в вакуумния прекъсвател е по-проста и компактна, тъй като вакуумната среда предоставя отлични изолационни и свойства за угасяване на дъга. Контактите обикновено са направени от материали като мед-вольфрамови легири, които имат високи точки на топене и добра проводимост.

Заключение

За да се сумирай, вакуумните прекъсватели изпълняват отлично в приложения с много стръмни преходни възстановявания на напрежението, благодарение на техните бързи диелектрични възстановявания, което ги прави по-добри в обработка на високи темпове на TRV. Обаче, те могат да изпитат повече повторни запалвания при комутиране на индуктивни товари и изискват внимателно управление при комутиране на кондензаторни блокове, за да се избегне предварително запалване. От друга страна, SF6 прекъсвателите предлагат по-последователно изпълнение във връзка със статистиката на пробиви и са по-подходящи за обработка на високи входни токове, което ги прави предпочитан избор за комутиране на кондензаторни блокове. Изборът между вакуумни и SF6 прекъсватели зависи от конкретното приложение и типа на товар, който се комутира.