Typisk forskjell mellom SF6- og vakuumbrytere i høy spenning
Sammenligning av vakuum- og SF6-brytere i høyspenningsutstyr
Når det gjelder avbryting av feilstrøm, spesielt de som er forbundet med en veldig bratt stigning i overgangsrecovery voltage (TRV), har vakuum-brytere en betydelig fordel sammenlignet med SF6 (svovelhexafluorid)-brytere på grunn av deres superiøre dielektriske recovery egenskaper. Her er en detaljert sammenligning, inkludert nøkkeldifferanser i breakdown statistikk, sen breakdown atferd, og ytelse i spesifikke applikasjoner som induktiv lastskifting og kondensatorbank skifting.
1. Dielektrisk Recovery og Overgangsrecovery Voltage (TRV)
Vakuum-Brytere:
Rask Dielektrisk Recovery: Vakuum-brytere er kjent for sin ekstremt rask dielektrisk recovery, noe som er kritisk når man håndterer høye TRV-rater. Etter strømavbryting, gjenoppretter vakuumgappen raskt sine isolasjonsegenskaper, gjør den høyeffektiv i håndtering av bratte TRV-forhold.
Superiør Ytelse ved Bratt TRV: Den raske recovery tiden tillater vakuum-brytere å håndtere overgangsrecovery spenninger med en veldig bratt stigning mer effektivt enn SF6-brytere. Den raske gjenopprettingen av isolasjon minimerer risikoen for re-ignition under TRV-fasen.
SF6-Brytere:
Treigere Dielektrisk Recovery: SF6-brytere, selv om de fortsatt er effektive, har en treigere dielektrisk recovery sammenlignet med vakuum-brytere. Dette betyr at under en bratt TRV-hendelse, er det en høyere risiko for re-ignition eller breakdown før isolasjonen fullt ut gjenopprettes.
Mindre Egnet for Bratt TRV: I applikasjoner hvor TRV har en veldig bratt stigning, kan SF6-brytere ikke yte like godt som vakuum-brytere, noe som potensielt kan føre til høyere stress på bryteren og økt risiko for mislykket avbryting.
2. Breakdown Statistikk
Vakuum-Brytere:
Høy Breakdown Spenning: I prinsippet har vakuumgapper en veldig høy breakdown spenning, noe som gjør dem høygradig pålitelige i de fleste driftsforhold.
Liten Sannsynlighet for Breakdown ved Moderat Spenning: Selv om breakdown spenningen er høy, er det en veldig liten sannsynlighet for breakdown ved relativt moderate spenninger. Imidlertid er denne sannsynligheten ekstremt lav og er generelt ikke et problem i praktiske applikasjoner.
SF6-Brytere:
Lavere Breakdown Spenning: SF6-gapper har typisk en lavere breakdown spenning sammenlignet med vakuumgapper, noe som betyr at de er mer utsatt for breakdown under visse forhold.
Mer Konsistent Ytelse: Mens SF6-brytere kan ha en lavere breakdown spenning, tendere de til å ha mer forutsigbar og konsistent ytelse over et bredt spekter av driftsforhold.
3. Sen Breakdown Atferd
Vakuum-Brytere:
Spontan Sen Breakdown: En unik karakteristikk ved vakuum-brytere er at de kan oppleve spontan sen breakdown, som kan forekomme opp til flere hundre millisekunder etter strømavbryting. Dette fenomenet er sjeldent, men kan skje på grunn av restionisering eller andre faktorer.
Begrenset Konsekvenser: Konsekvensene av slike sen breakdown hendelser er minimal fordi vakuumgappen umiddelbart gjenoppretter sin isolasjon etter breakdown. Denne selvhelende egenskapen sikrer at bryteren forblir funksjonell og trygg.
SF6-Brytere:
Ingen Sen Breakdown: SF6-brytere viser ikke sen breakdown atferd, da SF6-gassen raskt de-ioniserer etter strømavbryting, og gjenoppretter gappets isolasjonsegenskaper.
4. Ytelse i Induktiv Lastskifting
Vakuum-Brytere:
Høyere Re-ignition Rate: I induktiv lastskifting, spesielt ved skifting av shunt-reactors, tenderer vakuum-brytere til å oppleve en betydelig høyere antall repeterende re-ignitions ved ett nettfrekvensstrøm nullpunkt. Dette skyldes den raske dielektriske recovery, som kan føre til re-ignition hvis TRV overstiger bryterens kapasitet.
Tiltak for Reduksjon: For å redusere dette problemet, kan spesielle tiltak som pre-insertion resistorer eller snubberkretser brukes for å begrense TRV og redusere sannsynligheten for re-ignition.
SF6-Brytere:
Lavere Re-ignition Rate: SF6-brytere har generelt en lavere re-ignition rate i induktiv lastskifting applikasjoner. Dette skyldes den treigere dielektriske recovery hos SF6, som tillater en mer gradvis oppbygging av isolasjon, og reduserer sannsynligheten for re-ignition.
5. Kondensatorbank Skifting
Vakuum-Brytere:
Pre-strike Bue Bekymringer: Ved skifting av kondensatorbanker, må vakuum-brytere unngå svært høye inrush-strømmer. Pre-strike bue, som kan oppstå før kontakter fullt ut lukkes, kan forverre dielektriske egenskaper i kontakt-systemet, og føre til potensielle feil.
Tiltak for Forebygging: For å forhindre dette, inkluderer vakuum switchgear for kondensatorbank skifting ofte funksjoner som pre-insertion resistorer eller kontrollerte lukkingsmekanismer for å begrense inrush-strømmen og beskytte bryteren.
SF6-Brytere:
Bedre Håndtering av Inrush-Strømmer: SF6-brytere er generelt bedre egnet for kondensatorbank skifting fordi de kan håndtere høyere inrush-strømmer uten signifikant dielektrisk forringing. Dette gjør dem til en foretrukket valg for applikasjoner der høye inrush-strømmer forventes.
6. Kontakt System Design
Kontakt systemene i vakuum- og SF6-sirkuitbrytere varierer i design for å akkommodere deres respektive driftsprinsipper:
SF6-Sirkuitbryter (Venstre):
Kontakt systemet i en SF6-sirkuitbryter er designet for å fungere med gassmedium, som gir fremragende bueteknikk egenskaper. Kontakter er typisk større og mer robuste for å håndtere høyere strømmer og energidissipasjon assosiert med SF6.
Vakuum-Sirkuitbryter (Høyre):
Kontakt systemet i en vakuum-sirkuitbryter er enklere og mer kompakt, da vakuummiljøet gir fremragende isolasjon og bueteknikk egenskaper. Kontakter er vanligvis laget av materialer som kobber-volfram legeringer, som har høye smeltepunkter og god ledningsevne.
Konklusjon
I sammendrag er vakuum-brytere fremragende i applikasjoner med veldig bratte overgangsrecovery spenninger på grunn av deres raske dielektriske recovery, noe som gjør dem superiør i håndtering av høye TRV-rater. Imidlertid kan de oppleve flere re-ignitions i induktiv lastskifting og krever forsiktig håndtering ved kondensatorbank skifting for å unngå pre-strike buer. SF6-brytere, på den andre siden, tilbyr mer konsistent ytelse i form av breakdown statistikk og er bedre egnet for å håndtere høye inrush-strømmer, noe som gjør dem til en foretrukket valg for kondensatorbank skifting. Valget mellom vakuum- og SF6-brytere avhenger av den spesifikke applikasjonen og type last som skiftes.
