A magas feszültségű SF6 és vakuum kapcsolók közötti jellemző különbségek
Vakuumszakadók és SF6-szakadók összehasonlítása magasfeszültségű kapcsolókban
Amikor szó esik a hibajáratok megszakításáról, különösen azokról, amelyek nagyon meredeken emelkedő átmeneti helyreálló feszülthez (TRV) vannak kötve, a vakuumszakadók jelentős előnyökkel rendelkeznek a SF6 (szén-hexafluorid) szakadókkal szemben, mivel jobb dielektrikus helyreálló tulajdonságokkal bírnak. Itt egy részletes összehasonlítás, beleértve a legritkábbabb lehetséges törések statisztikájának, a késői törések viselkedésének és specifikus alkalmazásokban, mint például induktív terhelés- és kondenzátorbank-kapcsolók esetén a teljesítménynek a kulcsfontosságú különbségeit.
1. Dielektrikus helyreállás és átmeneti helyreálló feszültség (TRV)
Vakuumszakadók:
Gyors dielektrikus helyreállás: A vakuumszakadók nagyon gyors dielektrikus helyreállást mutatnak, ami nagyon fontos a magas TRV sebességeknél. A játékáram megszakítása után a vákuumtér gyorsan visszaállítja izoláló tulajdonságait, ami nagyon hatékony a meredeken emelkedő TRV körülményeknél.
Kiváló teljesítmény meredeken emelkedő TRV-nél: Ez a gyors helyreállási idő lehetővé teszi, hogy a vakuumszakadók hatékonyabban kezeljék a nagyon meredeken emelkedő átmeneti helyreálló feszültséget, mint az SF6 szakadók. Az izoláció gyors helyreállása minimalizálja a visszaszántás kockázatát a TRV fázisban.
SF6 szakadók:
Lassabb dielektrikus helyreállás: Az SF6 szakadók, bár továbbra is hatékonyak, lassabb dielektrikus helyreállással rendelkeznek, mint a vakuumszakadók. Ez azt jelenti, hogy egy meredeken emelkedő TRV esemény során magasabb a visszaszántás vagy törés kockázata, mielőtt az izoláció teljesen helyreállna.
Kevésbé alkalmasak a meredeken emelkedő TRV-re: Olyan alkalmazásokban, ahol a TRV nagyon meredeken emelkedik, az SF6 szakadók nem járhatnak olyan hatékonyan, mint a vakuumszakadók, ami potenciálisan növelheti a szakadó stresszt és a hibaelhárítás kockázatát.
2. Törések statisztikája
Vakuumszakadók:
Magasan töréspont: Elméletileg a vákuumtérnek nagyon magas töréspontja van, ami nagyon megbízhatóvá teszi a legtöbb működési feltételnél.
Alacsony töréskockázat közepes feszültnél: Bár a töréspont magas, még mindig nagyon alacsony a törés kockázata relatíve közepes feszülthez képest. Azonban ez a valószínűség rendkívül alacsony, és általában nem okoz gondot a gyakorlati alkalmazásokban.
SF6 szakadók:
Alacsonyabb töréspont: Az SF6 tér általában alacsonyabb törésponttal rendelkezik, mint a vákuumtér, ami azt jelenti, hogy bizonyos körülmények között könnyebben törhetnek el.
Stabilabb teljesítmény: Habár az SF6 szakadók alacsonyabb törésponttal rendelkeznek, általában stabilabb és konzisztensebb teljesítményt nyújtanak széles skálán működési feltételek között.
3. Késői törések viselkedése
Vakuumszakadók:
Spontán késői törések: A vakuumszakadók egyedi jellemvonása, hogy spontán késői töréseket is tapasztalhatnak, amelyek akár több száz milliszekundum múlva is bekövetkezhetnek a játékáram megszakítása után. Ez a jelenség ritkán fordul elő, de megoldható maradék ionizáció vagy más tényezők miatt.
Korlátozott következmények: Ilyen késői törések következményei minimálisak, mert a vákuumtér azonnal visszaállítja izoláló tulajdonságait a törés után. Ez a self-healing tulajdonság biztosítja, hogy a szakadó folyamatosan működőképes és biztonságos maradjon.
SF6 szakadók:
Nincsenek késői törések: Az SF6 szakadók nem mutatnak késői törések jelenségét, mert az SF6 gáz gyorsan deionizálódik a játékáram megszakítása után, visszaállítva a tér izoláló tulajdonságait.
4. Induktív terhelés-kapcsolókban való teljesítmény
Vakuumszakadók:
Magasabb visszaszántási arány: Induktív terhelés-kapcsolókban, különösen párhuzamos reaktorok kapcsolásakor, a vakuumszakadók jelentősen magasabb visszaszántási arányt mutatnak egy hatalmi frekvencia játékáram nulla pontján. Ez a gyors dielektrikus helyreállás miatt adódik, ami visszaszántást eredményezhet, ha a TRV túlhaladja a szakadó képességeit.
Csökkentő intézkedések: Ennek a problémának enyhítésére speciális intézkedések, mint például előbeillesztett ellenállások vagy snubber áramkörök használhatók, hogy korlátozzák a TRV-t és csökkentsék a visszaszántás valószínűségét.
SF6 szakadók:
Alacsonyabb visszaszántási arány: Az SF6 szakadók általában alacsonyabb visszaszántási arányt mutatnak induktív terhelés-kapcsolókban. Ez az SF6 lassabb dielektrikus helyreállása miatt adódik, ami lehetővé teszi a lassabb izoláció felépülését, csökkentve a visszaszántás esélyeit.
5. Kondenzátorbank-kapcsolók
Vakuumszakadók:
Előzetes ív problémák: Kondenzátorbankok kapcsolásakor a vakuumszakadóknak el kell kerülniük a nagyon magas beáramló áramokat. Az előzetes ív, ami előfordulhat, mielőtt a kapcsolók teljesen záródnak, rombolhatja a kapcsolórendszer dielektrikus tulajdonságait, ami potenciálisan hibákat okozhat.
Csökkentő intézkedések: Ennek megelőzésére a kondenzátorbankok kapcsolására szolgáló vakuumszálas kapcsolók gyakran tartalmaznak előbeillesztett ellenállásokat vagy kontrollált záró mechanizmusokat, hogy korlátozzák a beáramló áramot és védjék a szakadót.
SF6 szakadók:
Jó kezelés a beáramló áramoknál: Az SF6 szakadók általában jobban alkalmasak a kondenzátorbankok kapcsolására, mert kezelhetik a magas beáramló áramokat anélkül, hogy jelentős dielektrikus romlás történne. Ez teszi őket előnyös választásnak olyan alkalmazásokban, ahol magas beáramló áramok várhatók.
6. Kapcsolórendszer tervezése
A vakuumszakadók és az SF6 szakadók kapcsolórendszerei különböző tervezésűek, hogy megfeleljenek a megfelelő működési elveiknek:
SF6-kapcsoló (bal oldal):
Az SF6-kapcsoló kapcsolórendszere úgy tervezett, hogy a gáz közegével működjön, ami kiváló ívkioltó tulajdonságokkal rendelkezik. A kapcsolók általában nagyobbak és robustabbak, hogy kezelhessék az SF6 magasabb áramokat és energiadisszipációt.
Vakuumszakadó (jobb oldal):
A vakuumszakadó kapcsolórendszere egyszerűbb és kompaktabb, mivel a vákuumkörnyezet kiváló izoláló és ívkioltó képességeket biztosít. A kapcsolók általában olyan anyagokból, mint a réz-birkózalag, készülnek, amelyek magas olvadásponttal és jó vezetőképességgel rendelkeznek.
Következtetés
Összefoglalva, a vakuumszakadók kiemelkedően jól teljesítenek olyan alkalmazásokban, ahol nagyon meredeken emelkedő átmeneti helyreálló feszültek vannak, mivel gyors dielektrikus helyreállással rendelkeznek, ami nagyon hatékony a magas TRV sebességeknél. Ugyanakkor induktív terhelés-kapcsolókban több visszaszántást is tapasztalhatnak, és óvatos kezelést igényelnek kondenzátorbankok kapcsolásakor, hogy elkerüljék az előzetes íveket. Az SF6 szakadók, másrészről, stabilabb teljesítményt nyújtanak a törések statisztikájában, és jobban alkalmasak a magas beáramló áramok kezelésére, ami teszi őket előnyös választásnak a kondenzátorbankok kapcsolásához. A vakuumszakadók és az SF6 szakadók közötti döntés attól függ, hogy milyen specifikus alkalmazásról van szó, és milyen terhelést kell kapcsolni.
