Diferència típica entre el disjuntor SF6 i el disjuntor de buit en alta tensió
Comparació d'interruptors al buit i SF6 en maquinari de mitja tensió
Quan es tracta d'interrompre corrents de fallada, especialment aquelles associades amb una taxa de creixement molt abrupta de la tensió de recuperació transitori (TRV), els interruptors al buit tenen una avantatge significatiu sobre els interruptors de SF6 (hexafluorur de sòfreg) degut a les seves característiques superiors de recuperació dielèctrica. Aquí es presenta una comparació detallada, incloent les diferències clau en les estadístiques de trencament, el comportament de trencament tardiu i el rendiment en aplicacions específiques com el commutador de càrrega inductiva i el commutador de bancs de condensadors.
1. Recuperació dielèctrica i tensió de recuperació transitori (TRV)
Interruptors al buit:
Recuperació dielèctrica ràpida: Els interruptors al buit són coneguts per la seva recuperació dielèctrica extremadament ràpida, que és crucial quan es tracta amb taxes de TRV altes. Després de l'interrupció del corrent, la fenda al buit restaura ràpidament les seves propietats aïllants, cosa que els fa altament efectius en condicions de TRV abruptes.
Rendiment superior en TRV abruptes: Aquest temps de recuperació ràpid permet als interruptors al buit gestionar tensió de recuperació transitori amb una taxa de creixement molt abrupta més eficientment que els interruptors de SF6. La restauració ràpida de l'aïllament minimitza el risc de re-ignici durant la fase de TRV.
Interruptors de SF6:
Recuperació dielèctrica més lenta: Encara que els interruptors de SF6 siguin efectius, tenen una recuperació dielèctrica més lenta en comparació amb els interruptors al buit. Això significa que durant un esdeveniment de TRV abrupte, hi ha un risc més elevat de re-ignici o trencament abans que l'aïllament es restableixi completament.
Menys adequats per a TRV abruptes: En aplicacions on la TRV té una taxa de creixement molt abrupta, els interruptors de SF6 podrien no rendir tan bé com els interruptors al buit, potencialment conduint a una major pressió sobre l'interruptor i un risc incrementat de fallada.
2. Estadístiques de trencament
Interruptors al buit:
Tensió de trencament alta: En principi, les fentes al buit tenen una tensió de trencament molt alta, el que els fa altament fiables en la majoria de les condicions d'operació.
Probabilitat petita de trencament a tensions moderades: Malgrat la tensió de trencament alta, encara hi ha una probabilitat molt petita de trencament a tensions relativament moderades. No obstant això, aquesta probabilitat és extremadament baixa i generalment no és una preocupació en aplicacions pràctiques.
Interruptors de SF6:
Tensió de trencament més baixa: Les fentes de SF6 solen tenir una tensió de trencament més baixa en comparació amb les fentes al buit, el que significa que són més susceptibles de trencament en determinades condicions.
Rendiment més consistent: Si bé els interruptors de SF6 poden tenir una tensió de trencament més baixa, tendeixen a tenir un rendiment més previsible i consistent en un ampli ventall de condicions d'operació.
3. Comportament de trencament tardiu
Interruptors al buit:
Trencament tardiu espontani: Una característica única dels interruptors al buit és que poden experimentar un trencament tardiu espontani, que pot ocórrer fins a diversos centenars de mil·lisegons després de l'interrupció del corrent. Aquest fenomen és rar, però pot succeir a causa de l'ionització residual o altres factors.
Conseqüències limitades: Les conseqüències d'aquests esdeveniments de trencament tardiu són mínimes, ja que la fenda al buit restaura immediatament la seva aïllament després del trencament. Aquesta propietat autoreparadora assegura que l'interruptor romangui funcional i segur.
Interruptors de SF6:
Sense trencament tardiu: Els interruptors de SF6 no mostren comportament de trencament tardiu, ja que el gas SF6 es de-ionitza ràpidament després de l'interrupció del corrent, restaurant les propietats aïllants de la fenda.
4. Rendiment en la commutació de càrregues inductives
Interruptors al buit:
Taxa de re-ignici més elevada: En la commutació de càrregues inductives, especialment en la commutació de reactances shunt, els interruptors al buit tendeixen a experimentar un nombre significativament més elevat de re-ignicions repetides en un zero de corrent de freqüència d'ona. Això és degut a la recuperació dielèctrica ràpida, que pot portar a re-ignici si la TRV supera la capacitat de l'interruptor.
Estratègies de mitigació: Per mitigar aquest problema, es poden utilitzar mesures especials com resistors de pre-inserció o circuits snubber per limitar la TRV i reduir la probabilitat de re-ignici.
Interruptors de SF6:
Taxa de re-ignici més baixa: Els interruptors de SF6 generalment tenen una taxa de re-ignici més baixa en aplicacions de commutació de càrregues inductives. Això és degut a la recuperació dielèctrica més lenta de SF6, que permet un augment gradual de l'aïllament, reduint les possibilitats de re-ignici.
5. Commutació de bancs de condensadors
Interruptors al buit:
Preocupacions d'arc pre-impacte: Quan es commuten bancs de condensadors, els interruptors al buit han d'evitar corrents d'inrush molt elevades. L'arc pre-impacte, que pot succeir abans que els contactes es tanquin completament, pot deteriorar les propietats dielèctriques del sistema de contactes, conduint a possibles fallades.
Medidas de mitigació: Per prevenir-ho, el maquinari de commutació de bancs de condensadors amb interruptors al buit sovint inclou característiques com resistors de pre-inserció o mecanismes de tancament controlat per limitar el corrent d'inrush i protegir l'interruptor.
Interruptors de SF6:
Gestió millor de corrents d'inrush: Els interruptors de SF6 són generalment més adequats per la commutació de bancs de condensadors, ja que poden gestionar corrents d'inrush més elevades sense un deteriorament significatiu de l'aïllament. Això els converteix en una opció preferida per a aplicacions on es prevén un corrent d'inrush elevat.
6. Disseny del sistema de contactes
Els sistemes de contactes dels interrumptors al buit i SF6 difereixen en disseny per acomodar els seus respectius principis d'operació:
Interruptor de circuit de SF6 (Esquerra):
El sistema de contactes en un interruptor de circuit de SF6 està dissenyat per funcionar amb el medi gaseós, que proporciona excel·lents propietats d'extinció d'arc. Els contactes són típicament més grans i més robustos per gestionar els corrents més elevats i la dissipació d'energia associada amb SF6.
Interruptor de circuit al buit (Dreta):
El sistema de contactes en un interruptor de circuit al buit és més simple i compacte, ja que l'ambient al buit proporciona excel·lents propietats d'aïllament i extinció d'arc. Els contactes solen estar fabricats amb materials com allaus de cobre-tungstè, que tenen punts de fusió alts i bona conductivitat.
Conclusió
En resum, els interruptors al buit sobresorgeixen en aplicacions amb tensió de recuperació transitori molt abrupta degut a la seva ràpida recuperació dielèctrica, fent-los superiors en la gestió de taxes de TRV altes. No obstant això, poden experimentar més re-ignicions en la commutació de càrregues inductives i requereixen una gestió cuidadosa en la commutació de bancs de condensadors per evitar arcs pre-impacte. D'altra banda, els interruptors de SF6 ofereixen un rendiment més consistent en termes d'estadístiques de trencament i són més adequats per gestionar corrents d'inrush elevats, fent-los una opció preferida per la commutació de bancs de condensadors. La elecció entre interruptors al buit i SF6 depèn de l'aplicació específica i el tipus de càrrega que es commuta.
