Karaniwang pagkakaiba ng SF6 at vacuum switchgear sa mataas na voltaje
Paghiwalay ng Vacuum at SF6 Interrupters sa High-Voltage Switchgear
Kapag ito ay tungkol sa paghiwalay ng fault currents, lalo na ang mga ito na may napakataas na rate of rise ng transient recovery voltage (TRV), ang vacuum interrupters ay may malaking abilidad kumpara sa SF6 (sulfur hexafluoride) interrupters dahil sa kanilang mas mahusay na dielectric recovery characteristics. Narito ang detalyadong paghihikayat, kasama ang mga pangunahing pagkakaiba sa breakdown statistics, late breakdown behavior, at performance sa partikular na aplikasyon tulad ng inductive load switching at capacitor bank switching.
1. Dielectric Recovery at Transient Recovery Voltage (TRV)
Vacuum Interrupters:
Mabilis na Dielectric Recovery: Kilala ang vacuum interrupters dahil sa kanilang napakabilis na dielectric recovery, na mahalaga kapag nakakaroon ng mataas na TRV rates. Pagkatapos ng paghiwalay ng current, mabilis na bumabalik ang insulating properties ng vacuum gap, kaya ito ay napakaepektibo sa pag-handle ng matinding TRV conditions.
Mas Mahusay na Performance sa Matinding TRV: Ang mabilis na recovery time na ito nagbibigay-daan para mas epektibong ma-handle ng vacuum interrupters ang transient recovery voltages na may napakataas na rate of rise kumpara sa SF6 interrupters. Ang mabilis na pagbalik ng insulation ay minimizes ang panganib ng re-ignition sa panahon ng TRV phase.
SF6 Interrupters:
Mas Mabagal na Dielectric Recovery: Ang SF6 interrupters, bagama't pa rin epektibo, ay may mas mabagal na dielectric recovery kumpara sa vacuum interrupters. Ito ibig sabihin na sa panahon ng matinding TRV event, may mas mataas na panganib ng re-ignition o breakdown bago mabuo nang ganap ang insulation.
Less Suitable para sa Matinding TRV: Sa mga aplikasyon kung saan ang TRV ay may napakataas na rate of rise, ang SF6 interrupters ay maaaring hindi ganoon kaepektibo kumpara sa vacuum interrupters, na maaaring magresulta sa mas mataas na stress sa interrupter at mas mataas na panganib ng failure.
2. Breakdown Statistics
Vacuum Interrupters:
Matataas na Breakdown Voltage: Sa prinsipyo, ang vacuum gaps ay may napakataas na breakdown voltage, na ginagawang sila'y napakareliable sa karamihan ng operating conditions.
Maliit na Probabilidad ng Breakdown sa Moderate Voltage: Bagama't may mataas na breakdown voltage, mayroon pa ring napakaliit na probabilidad ng breakdown na nangyayari sa relatibong moderate voltages. Gayunpaman, ang probabilidad na ito ay napakaliit at hindi ito isang concern sa practical applications.
SF6 Interrupters:
Mababang Breakdown Voltage: Ang SF6 gaps karaniwang may mas mababang breakdown voltage kumpara sa vacuum gaps, na nangangahulugan na sila ay mas susceptible sa breakdown sa ilang kondisyon.
Mas Consistent na Performance: Habang ang SF6 interrupters ay maaaring may mas mababang breakdown voltage, sila ay may mas predictable at consistent performance sa wide range ng operating conditions.
3. Late Breakdown Behavior
Vacuum Interrupters:
Spontaneous Late Breakdown: Isa sa mga unique characteristic ng vacuum interrupters ay ang kanilang experience ng spontaneous late breakdown, na maaaring mangyari hanggang sa ilang daang milliseconds pagkatapos ng paghiwalay ng current. Ang phenomenon na ito ay bihira pero maaaring mangyari dahil sa residual ionization o ibang factors.
Limited Consequences: Ang mga consequence ng mga late breakdown events ay minimal dahil agad na bumabalik ang vacuum gap sa kanyang insulation pagkatapos ng breakdown. Ang self-healing property na ito nagse-sure na ang interrupter ay nananatiling functional at safe.
SF6 Interrupters:
No Late Breakdown: Ang SF6 interrupters ay hindi nagpapakita ng late breakdown behavior, dahil ang SF6 gas agad na de-ionizes pagkatapos ng paghiwalay ng current, na nagbabalik sa gap's insulating properties.
4. Performance sa Inductive Load Switching
Vacuum Interrupters:
Mas Mataas na Re-ignition Rate: Sa inductive load switching, lalo na sa switching ng shunt reactors, ang vacuum interrupters ay may mas mataas na bilang ng repeated re-ignitions sa isang power frequency current zero. Ito ay dahil sa mabilis na dielectric recovery, na maaaring magresulta sa re-ignition kung ang TRV ay lumampas sa capability ng interrupter.
Mitigation Strategies: Upang i-mitigate ang issue na ito, maaaring gamitin ang special measures tulad ng pre-insertion resistors o snubber circuits upang limitahan ang TRV at bawasan ang likelihood ng re-ignition.
SF6 Interrupters:
Mas Mababang Re-ignition Rate: Ang SF6 interrupters karaniwang may mas mababang re-ignition rate sa inductive load switching applications. Ito ay dahil sa mas mabagal na dielectric recovery ng SF6 na nagbibigay ng mas gradual na build-up ng insulation, na nagbubawas sa chances ng re-ignition.
5. Capacitor Bank Switching
Vacuum Interrupters:
Pre-strike Arc Concerns: Kapag nag-switch ng capacitor banks, ang vacuum interrupters ay kailangang iwasan ang napakataas na inrush currents. Ang pre-strike arc, na maaaring mangyari bago fully close ang contacts, maaaring magdeteriorate ng dielectric properties ng contact system, na nagreresulta sa potential failures.
Mitigation Measures: Upang iwasan ito, ang vacuum switchgear para sa capacitor bank switching karaniwang may features tulad ng pre-insertion resistors o controlled closing mechanisms upang limitahan ang inrush current at protektahan ang interrupter.
SF6 Interrupters:
Better Handling ng Inrush Currents: Ang SF6 interrupters ay karaniwang mas suitable para sa capacitor bank switching dahil sila ay maaaring handle ng mas mataas na inrush currents nang walang significant dielectric deterioration. Ito ang nagbibigay-daan para sila ay preferred choice para sa mga aplikasyon kung saan inaasahan ang mataas na inrush currents.
6. Contact System Design
Ang contact systems ng vacuum at SF6 circuit breakers ay may kaunting pagkakaiba sa design upang akomodasyon ang kanilang respective operating principles:
SF6 Circuit Breaker (Left):
Ang contact system sa SF6 circuit breaker ay designed upang gumana sa gas medium, na nagbibigay ng excellent arc-quenching properties. Ang contacts ay karaniwang mas malaki at mas robust upang handle ang mas mataas na currents at energy dissipation associated sa SF6.
Vacuum Circuit Breaker (Right):
Ang contact system sa vacuum circuit breaker ay simpler at mas compact, dahil ang vacuum environment nagbibigay ng excellent insulation at arc-quenching capabilities. Ang contacts ay karaniwang gawa sa materials tulad ng copper-tungsten alloys, na may mataas na melting points at good conductivity.
Conclusion
Sa kabuuan, ang vacuum interrupters ay excels sa mga aplikasyon na may napakataas na transient recovery voltages dahil sa kanilang mabilis na dielectric recovery, na nagbibigay-daan para sila ay superior sa pag-handle ng mataas na TRV rates. Gayunpaman, maaari silang magkaroon ng mas maraming re-ignitions sa inductive load switching at kailangan ng careful management sa pag-switch ng capacitor banks upang iwasan ang pre-strike arcs. Ang SF6 interrupters, naman, ay nagbibigay ng mas consistent performance sa terms ng breakdown statistics at mas suitable para sa handling ng mataas na inrush currents, kaya sila ang preferred choice para sa capacitor bank switching. Ang pagpili sa pagitan ng vacuum at SF6 interrupters ay depende sa specific application at type ng load na isinaswitch.
