Typický rozdíl mezi příhradovými disjektory s šestifluorethanem (SF6) a vakuovými příhradovými disjektory ve vysokém napětí
Porovnání vakuových a SF6 přerušovačů v vysokonapěťovém přepínači
Pokud jde o přerušení poruchových proudů, zejména těch spojených s velmi strmým průběhem dočasného obnovovacího napětí (TRV), vakuové přerušovače mají významnou výhodu oproti SF6 (šestifluorid síry) přerušovačům díky svým lepším dielektrickým obnovovacím vlastnostem. Zde je podrobné porovnání, včetně klíčových rozdílů v statistice prolomů, chování pozdních prolomů a výkonu v konkrétních aplikacích, jako je přepínání induktivního zatížení a přepínání kondenzátorových baterií.
1. Dielektrická obnova a dočasné obnovovací napětí (TRV)
Vakuové přerušovače:
Rychlá dielektrická obnova: Vakuové přerušovače jsou známé svou extrémně rychlou dielektrickou obnovou, což je klíčové při práci s vysokými TRV rychlostmi. Po přerušení proudu se vakuová mezera rychle obnoví své izolační vlastnosti, což ji činí velmi efektivní pro práci s strmými TRV podmínkami.
Výjimečný výkon v strmých TRV: Tato rychlá doba obnovy umožňuje vakuovým přerušovačům lépe zvládat dočasné obnovovací napětí s velmi strmým průběhem než SF6 přerušovačům. Rychlá obnova izolace minimalizuje riziko znovuvznícení během fáze TRV.
SF6 přerušovače:
Pomalejší dielektrická obnova: SF6 přerušovače, i když stále efektivní, mají pomalejší dielektrickou obnovu oproti vakuovým přerušovačům. To znamená, že během události s strmým TRV je vyšší riziko znovuvznícení nebo prolomu před plnou obnovou izolace.
Méně vhodné pro strmé TRV: V aplikacích, kde má TRV velmi strmý průběh, mohou SF6 přerušovače výkonit hůře než vakuové přerušovače, což může vést ke vyššímu zatížení přerušovače a zvýšenému riziku selhání.
2. Statistika prolomů
Vakuové přerušovače:
Vysoké prolomové napětí: Z principu mají vakuové mezery velmi vysoké prolomové napětí, což je činí velmi spolehlivými v téměř všech provozních podmínkách.
Nízká pravděpodobnost prolomu při středním napětí: I když mají vysoké prolomové napětí, existuje stále velmi nízká pravděpodobnost prolomu při relativně středních napětích. Nicméně, tato pravděpodobnost je extrémně nízká a obecně není v praxi problémem.
SF6 přerušovače:
Nížejší prolomové napětí: SF6 mezery obvykle mají nižší prolomové napětí oproti vakuovým mezerám, což znamená, že jsou více náchylné k prolomu za určitých podmínek.
Více konzistentní výkon: I když mohou SF6 přerušovače mít nižší prolomové napětí, tendují k více předvídatelnému a konzistentnímu výkonu v širokém rozsahu provozních podmínek.
3. Chování pozdních prolomů
Vakuové přerušovače:
Spontánní pozdní prolomy: Jednou z unikátních charakteristik vakuových přerušovačů je schopnost zaznamenat spontánní pozdní prolomy, které mohou nastat až několik set milisekund po přerušení proudu. Tento fenomén je vzácný, ale může nastat kvůli reziduální ionizaci nebo jiným faktorům.
Omezené důsledky: Důsledky takových pozdních prolomových událostí jsou minimální, protože vakuová mezera okamžitě obnoví svou izolaci po prolomu. Tato samoobnovovací vlastnost zajišťuje, že přerušovač zůstane funkční a bezpečný.
SF6 přerušovače:
Žádné pozdní prolomy: SF6 přerušovače neprojevují chování pozdních prolomů, protože SF6 plyn se rychle deionizuje po přerušení proudu, obnovuje izolační vlastnosti mezery.
4. Výkon při přepínání induktivního zatížení
Vakuové přerušovače:
Vyšší frekvence znovuvznícení: Při přepínání induktivního zatížení, zejména při přepínání paralelních reaktorů, vakuové přerušovače často zaznamenávají výrazně vyšší počet opakovaných znovuvznícení v jednom nulovém bodě proudu síťové frekvence. Je to způsobeno rychlou dielektrickou obnovou, která může vést k znovuvznícení, pokud TRV překročí schopnosti přerušovače.
Zásahové strategie: K mitigaci tohoto problému lze použít speciální opatření, jako jsou předvložené odpory nebo tlumiče, aby se omezilo TRV a snížila pravděpodobnost znovuvznícení.
SF6 přerušovače:
Nižší frekvence znovuvznícení: SF6 přerušovače obecně mají nižší frekvenci znovuvznícení v aplikacích s přepínáním induktivního zatížení. To je způsobeno pomalejší dielektrickou obnovou SF6, která umožňuje postupnější vytvoření izolace, což snižuje pravděpodobnost znovuvznícení.
5. Přepínání kondenzátorových baterií
Vakuové přerušovače:
Obavy ohledně předvznícení: Při přepínání kondenzátorových baterií musí vakuové přerušovače vyhnout velmi vysokým vtokovým proudům. Předvznícení, které může nastat před úplným uzavřením kontaktů, může zhoršit dielektrické vlastnosti kontaktního systému, což může vést k potenciálním selháním.
Zásahová opatření: Aby se toto zabránilo, vakuové přepínače pro přepínání kondenzátorových baterií často zahrnují prvky, jako jsou předvložené odpory nebo řízené mechanismy uzavírání, aby se omezil vtokový proud a chránil přerušovač.
SF6 přerušovače:
Lepší zvládání vtokových proudů: SF6 přerušovače jsou obecně lépe vhodné pro přepínání kondenzátorových baterií, protože dokáží zvládat vyšší vtokové proudy bez významného zhoršení dielektrických vlastností. To je činí preferovanou volbou pro aplikace, kde se očekávají vysoké vtokové proudy.
6. Návrh kontaktního systému
Kontaktní systémy vakuových a SF6 vypínačů se liší v návrhu, aby odpovídaly jejich respektivním pracovním principům:
SF6 vypínač (levá strana):
Kontaktní systém v SF6 vypínači je navržen tak, aby fungoval s plynným prostředím, které poskytuje vynikající vlastnosti pro uhasení oblouku. Kontakty jsou obvykle větší a robustnější, aby zvládly vyšší proudy a disipační energii spojenou s SF6.
Vakuový vypínač (pravá strana):
Kontaktní systém v vakuovém vypínači je jednodušší a kompaktnější, protože vakuové prostředí poskytuje vynikající izolační a uhasovací vlastnosti. Kontakty jsou obvykle vyrobeny z materiálů, jako jsou slitiny mědi a wolframu, které mají vysoké teploty tavení a dobré vodičové vlastnosti.
Závěr
Zhruba řečeno, vakuové přerušovače excelují v aplikacích s velmi strmým dočasným obnovovacím napětím díky své rychlé dielektrické obnově, což je činí superiorními v zvládání vysokých rychlostí TRV. Avšak mohou zaznamenávat více znovuvznícení při přepínání induktivního zatížení a vyžadují opatrné řízení při přepínání kondenzátorových baterií, aby se předešlo předvznícení. Na druhé straně SF6 přerušovače nabízejí konzistentnější výkon v termínu statistiky prolomů a jsou lépe vhodné pro zvládání vysokých vtokových proudů, což je činí preferovanou volbou pro přepínání kondenzátorových baterií. Volba mezi vakuovými a SF6 přerušovači závisí na konkrétní aplikaci a typu zatížení, které se přepíná.
