Typisk forskel mellem SF6- og vakuumafbrydere i høj spænding
Sammenligning af vakuum- og SF6-afbrydere i højspændingsudstyr
Når det kommer til at afbryde fejlstrømme, især de, der er forbundet med en meget stejl stigning i den midlertidige gendannelsesvoltage (TRV), har vakuumafbrydere en betydelig fordel over SF6 (sulfurhexafluorid) afbrydere på grund af deres bedre dielektriske gendannelsesevne. Her er en detaljeret sammenligning, der inkluderer vigtige forskelle i nedbrudsstatistikker, sen nedbrudsadfærd og ydeevne i specifikke anvendelser som induktiv lastskift og kondensatorbankskift.
1. Dielektrisk Gendannelse og Midlertidig Gendannelsesvoltage (TRV)
Vakuumafbrydere:
Hurtig Dielektrisk Gendannelse: Vakuumafbrydere er kendte for deres ekstremt hurtige dielektriske gendannelse, hvilket er afgørende, når man kæmper med høje TRV-rater. Efter strømafbrydelse genopretter vakuumkløften hurtigt sine isolerende egenskaber, hvilket gør den meget effektiv i håndtering af stejle TRV-betingelser.
Superior Ydeevne ved Stejle TRV: Den hurtige gendannelsesperiode tillader vakuumafbrydere at håndtere midlertidige gendannelsesvoltage med en meget stejl stigning mere effektivt end SF6-afbrydere. Den hurtige genoprettelse af isolationen minimere risikoen for genoptrykning under TRV-fasen.
SF6-afbrydere:
Lavere Dielektrisk Gendannelse: SF6-afbrydere, selvom de stadig er effektive, har en langsommere dielektrisk gendannelse sammenlignet med vakuumafbrydere. Dette betyder, at under et stejt TRV-hændelse er der en højere risiko for genoptrykning eller nedbrud, før isolationen er fuldt ud gendannet.
Mindre Egnet til Stejle TRV: I applikationer, hvor TRV har en meget stejl stigning, kan SF6-afbrydere ikke præstere lige så godt som vakuumafbrydere, hvilket potentielt kan føre til højere belastning på afbryderen og øget risiko for fejl.
2. Nedbrudsstatistikker
Vakuumafbrydere:
Høj Nedbrudsstrøm: I princippet har vakuumkløfter en meget høj nedbrudsstrøm, hvilket gør dem meget pålidelige i de fleste driftsbetingelser.
Lille Sandsynlighed for Nedbrud ved Mådelig Spænding: Trods den høje nedbrudsstrøm er der stadig en meget lille sandsynlighed for nedbrud ved relativt mådelige spændinger. Dog er denne sandsynlighed ekstremt lav og er generelt ikke en bekymring i praktiske applikationer.
SF6-afbrydere:
Lavere Nedbrudsstrøm: SF6-kløfter har typisk en lavere nedbrudsstrøm sammenlignet med vakuumkløfter, hvilket betyder, at de er mere sårbar over for nedbrud under visse betingelser.
Mere Konsistent Ydeevne: Selvom SF6-afbrydere kan have en lavere nedbrudsstrøm, har de tendens til at have mere forudsigelig og konsistent ydeevne over et bredt spektrum af driftsbetingelser.
3. Sen Nedbrudsadfærd
Vakuumafbrydere:
Spontan Sen Nedbrud: En unik karakteristika ved vakuumafbrydere er, at de kan opleve spontan sen nedbrud, der kan forekomme op til flere hundrede millisekunder efter strømafbrydelse. Dette fænomen er sjældent, men kan indtræffe på grund af restionisering eller andre faktorer.
Begrænsede Konsekvenser: Konsekvenserne af sådanne sen nedbrudshændelser er minimal, da vakuumkløften umiddelbart genopretter sin isolation efter nedbruddet. Denne selvhealings-egenskab sikrer, at afbryderen forbliver fungerende og sikker.
SF6-afbrydere:
Ingen Sen Nedbrud: SF6-afbrydere viser ikke sen nedbrudsadfærd, da SF6-gassen hurtigt de-ioniserer sig efter strømafbrydelse, hvilket gendanner kløftens isolerende egenskaber.
4. Ydeevne i Induktiv Lastskift
Vakuumafbrydere:
Højere Genoptrykningsrate: Ved induktiv lastskift, især når man skifter shunt-reactorer, tendere vakuumafbrydere til at opleve en betydeligt højere antal gentagne genoptrykninger ved et strømfrekvens nulpunkt. Dette skyldes den hurtige dielektriske gendannelse, som kan føre til genoptrykning, hvis TRV overstiger afbryderens kapacitet.
Modningsstrategier: For at modere dette problem kan særlige foranstaltninger som forindsættelsesmodstande eller snubberkredsløb bruges til at begrænse TRV og reducere risikoen for genoptrykning.
SF6-afbrydere:
Lavere Genoptrykningsrate: SF6-afbrydere har generelt en lavere genoptrykningsrate i induktiv lastskift-applikationer. Dette skyldes, at den langsomme dielektriske gendannelse hos SF6 tillader en mere gradvis opbygning af isolation, hvilket reducerer risikoen for genoptrykning.
5. Kondensatorbank Skift
Vakuumafbrydere:
Forudark Bekymringer: Når man skifter kondensatorbanker, skal vakuumafbrydere undgå meget høje inrush-strømme. Forudark, der kan forekomme, før kontakterne lukkes fuldt ud, kan forringe dielektriske egenskaberne af kontakt systemet, hvilket kan føre til potentielle fejl.
Modningsforanstaltninger: For at forhindre dette inkluderer vakuum-skærmeklammer for kondensatorbank skift ofte funktioner som forindsættelsesmodstande eller kontrollerede lukningsmekanismer for at begrænse inrush-strømmen og beskytte afbryderen.
SF6-afbrydere:
Bedre Håndtering af Inrush-Strømme: SF6-afbrydere er generelt bedre egnet til kondensatorbank skift, da de kan håndtere højere inrush-strømme uden signifikant dielektrisk forringelse. Dette gør dem til en foretrukken valgmulighed i applikationer, hvor høje inrush-strømme forventes.
6. Kontakt System Design
Kontakt systemerne i vakuum- og SF6-kredsløbsbrydere adskiller sig i design for at tilpasse deres respektive driftsprincipper:
SF6-Kredsløbsbryder (Venstre):
Kontakt systemet i en SF6-kredsløbsbryder er designet til at fungere med gasmedium, som giver fremragende bukskvæsningsegenskaber. Kontakterne er typisk større og mere robuste for at håndtere de højere strømme og energi dissipation, der er forbundet med SF6.
Vakuum-Kredsløbsbryder (Højre):
Kontakt systemet i en vakuum-kredsløbsbryder er enklere og mere kompakt, da vakuummiljøet giver fremragende isolation og bukskvæsningskapaciteter. Kontakterne er normalt lavet af materialer som kobber-volfram legeringer, som har høje smeltepunkter og god ledningsegenskaber.
Konklusion
I konklusion excellerer vakuumafbrydere i applikationer med meget stejle midlertidige gendannelsesvoltage pga. deres hurtige dielektriske gendannelse, hvilket gør dem superiore i håndtering af høje TRV-rater. Imidlertid kan de opleve flere genoptrykninger i induktiv lastskift og kræver omhu, når man skifter kondensatorbanker for at undgå forudark. SF6-afbrydere, på den anden side, byder på mere konsistent ydeevne i forhold til nedbrudsstatistikker og er bedre egnet til at håndtere høje inrush-strømme, hvilket gør dem til en foretrukken valgmulighed for kondensatorbank skift. Valget mellem vakuum- og SF6-afbrydere afhænger af den specifikke applikation og typen af last, der skiftes.
