Diferenza típica entre o equipamento de comutación SF6 e o de vácuo en alta tensión

Comparación de interrumpidores de vacío e SF6 en equipos de alta tensión

Ao interromper correntes de fallo, especialmente as asociadas a unha taxa de subida moi pronunciada da tensión de recuperación transitória (TRV), os interrumpidores de vacío teñen unha ventaxe significativa sobre os interrumpidores de SF6 (hexafluoruro de azufre) debido ás súas características superiores de recuperación dieléctrica. Aquí está unha comparación detallada, incluíndo as diferenzas clave nas estatísticas de ruptura, no comportamento de ruptura tardía e no rendemento en aplicacións específicas como o conmutado de cargas inductivas e o conmutado de bancos de condensadores.

1. Recuperación dieléctrica e tensión de recuperación transitória (TRV)

• Interrumpidores de vacío:

• Recuperación dieléctrica rápida: Os interrumpidores de vacío son coñecidos pola súa extremadamente rápida recuperación dieléctrica, que é crucial ao tratar con altas taxas de TRV. Despois da interrupción da corrente, a fenda de vacío restaura rapidamente as súas propiedades aislantes, facendo que sexan moi eficaces para manexar condicións de TRV pronunciada.

• Rendemento superior en TRV pronunciada: Este rápido tempo de recuperación permite aos interrumpidores de vacío manexar voltagens de recuperación transitórias cunha taxa de subida moi pronunciada de xeito máis eficaz que os interrumpidores de SF6. A rápida restauración do aislamento minimiza o risco de reencendido durante a fase de TRV.

• Interrumpidores de SF6:

• Recuperación dieléctrica máis lenta: Os interrumpidores de SF6, aínda que segue sendo eficaces, teñen unha recuperación dieléctrica máis lenta en comparación cos interrumpidores de vacío. Isto significa que durante un evento de TRV pronunciada, hai un maior risco de reencendido ou ruptura antes de que o aislamento se recupere completamente.

• Menos adecuados para TRV pronunciada: En aplicacións onde a TRV ten unha taxa de subida moi pronunciada, os interrumpidores de SF6 poden non rendir tan ben como os interrumpidores de vacío, lo que pode levar a un maior estrés no interrumpidor e un maior risco de fallo.

2. Estatísticas de ruptura

• Interrumpidores de vacío:

• Voltaxe de ruptura alta: En principio, as fendas de vacío teñen unha voltaxe de ruptura moi alta, o que os fai moi fiables en case todas as condicións de operación.

• Pequena probabilidade de ruptura a voltaxes moderados: A pesar da alta voltaxe de ruptura, aínda hai unha probabilidade moi pequena de que se produza una ruptura a voltaxes relativamente moderados. Pero esta probabilidade é extremadamente baixa e xeralmente non é unha preocupación en aplicacións prácticas.

• Interrumpidores de SF6:

• Voltaxe de ruptura menor: As fendas de SF6 teñen xeralmente unha voltaxe de ruptura menor en comparación coas fendas de vacío, o que significa que son máis susceptibles de ruptura en determinadas condicións.

• Rendemento máis consistente: Mentres que os interrumpidores de SF6 poden ter unha voltaxe de ruptura menor, tenden a ter un rendemento máis previsible e consistente a lo largo dun amplio rango de condicións de operación.

3. Comportamento de ruptura tardía

• Interrumpidores de vacío:

• Ruptura tardía espontánea: Unha característica única dos interrumpidores de vacío é que poden experimentar rupturas tardías espontáneas, que poden ocorrer ata varios centos de milisegundos despois da interrupción da corrente. Este fenómeno é raro pero pode ocorrer debido á ionización residual ou outros factores.

• Consecuencias limitadas: As consecuencias destes eventos de ruptura tardía son mínimas porque a fenda de vacío restaura inmediatamente o seu aislamento despois da ruptura. Esta propiedade de autocuración asegura que o interrumpidor permanece funcional e seguro.

• Interrumpidores de SF6:

• Sin ruptura tardía: Os interrumpidores de SF6 non exhiben un comportamento de ruptura tardía, xa que o gas SF6 se desioniza rapidamente despois da interrupción da corrente, restaurando as propiedades aislantes da fenda.

4. Rendemento na conmutación de cargas inductivas

• Interrumpidores de vacío:

• Taxa de reencendido maior: Na conmutación de cargas inductivas, especialmente ao conmutar reactores paralelos, os interrumpidores de vacío tenden a experimentar un número significativamente maior de reencendidos repetidos nun cero de corrente de frecuencia de potencia. Isto é debido á rápida recuperación dieléctrica, que pode levar a un reencendido se a TRV excede a capacidade do interrumpidor.

• Estratexias de mitigación: Para mitigar este problema, poden usarse medidas especiais como resistencias de pre-inserción ou circuitos amortiguadores para limitar a TRV e reducir a probabilidade de reencendido.

• Interrumpidores de SF6:

• Taxa de reencendido menor: Os interrumpidores de SF6 xeralmente teñen unha taxa de reencendido menor en aplicacións de conmutación de cargas inductivas. Isto é porque a recuperación dieléctrica máis lenta do SF6 permite unha acumulación gradual do aislamento, reducindo as posibilidades de reencendido.

5. Conmutación de bancos de condensadores

• Interrumpidores de vacío:

• Preocupacións de arco de precontacto: Ao conmutar bancos de condensadores, os interrumpidores de vacío deben evitar correntes de entrada moi altas. O arco de precontacto, que pode ocorrer antes de que os contactos se pechen completamente, pode deteriorar as propiedades dieléctricas do sistema de contactos, levando a posibles fallos.

• Medidas de mitigación: Para prevenir isto, o equipo de conmutación de vacío para bancos de condensadores adoita incluír características como resistencias de pre-inserción ou mecanismos de peche controlado para limitar a corrente de entrada e protexer o interrumpidor.

• Interrumpidores de SF6:

• Mejor manejo das correntes de entrada: Os interrumpidores de SF6 están xeralmente mellor adaptados para a conmutación de bancos de condensadores porque poden manexar correntes de entrada máis altas sen un deterioro significativo do aislamento. Isto os fai unha opción preferida en aplicacións onde se esperan correntes de entrada altas.

6. Deseño do sistema de contactos

Os sistemas de contactos dos interruptores de vacío e SF6 difiren en deseño para acomodar os seus respectivos principios de funcionamento:

• Interruptor de SF6 (Esquerda):

• O sistema de contactos nun interruptor de SF6 está deseñado para funcionar co medio gasoso, que proporciona excelentes propiedades de extinción de arcos. Os contactos son xeralmente maiores e máis robustos para manexar as correntes máis altas e a dissipación de enerxía asociada co SF6.

• Interruptor de vacío (Dereita):

• O sistema de contactos nun interruptor de vacío é máis simple e compacto, xa que o medio de vacío proporciona excelentes propiedades de aislamento e extinción de arcos. Os contactos adoitan estar feitos de materiais como aleacións de cobre-tungsteno, que teñen puntos de fusión altos e boa conductividade.

Conclusión

En resumo, os interrumpidores de vacío destacan en aplicacións con voltagens de recuperación transitórias moi pronunciadas debido á súa rápida recuperación dieléctrica, facendo que sexan superiores para manexar altas taxas de TRV. No entanto, poden experimentar máis reencendidos na conmutación de cargas inductivas e requiren unha xestión cuidadosa ao conmutar bancos de condensadores para evitar arcos de precontacto. Por outro lado, os interrumpidores de SF6 ofrecen un rendemento máis consistente en termos de estatísticas de ruptura e son máis adecuados para manexar correntes de entrada altas, facendo que sexan unha opción preferida para a conmutación de bancos de condensadores. A elección entre interrumpidores de vacío e SF6 depende da aplicación específica e do tipo de carga que se está conmutando.