Typisk skillnad mellan SF6- och vakuumutrustning i högspänning
Jämförelse av vakuum- och SF6-brytare i högspänningsutrustning
När det gäller att bryta felströmmar, särskilt de som är associerade med en mycket brant lutning av tillfällig återhämtningsvoltage (TRV), har vakuum-brytare ett betydande fördel över SF6 (sulfurhexafluorid)-brytare på grund av deras överlägsna dielektriska återhämtningsegenskaper. Här är en detaljerad jämförelse, inklusive viktiga skillnader i brytningsstatistik, sen brytningssätt och prestanda i specifika applikationer som induktiv belastningsbrytning och kondensatorbankbrytning.
1. Dielektrisk återhämtning och tillfällig återhämtningsvoltage (TRV)
Vakuum-brytare:
Snabb dielektrisk återhämtning: Vakuum-brytare är kända för sin extremt snabba dielektriska återhämtning, vilket är avgörande vid hantering av höga TRV-rater. Efter strömavbrott återställer vakuumgapet snabbt sina isolerande egenskaper, vilket gör det mycket effektivt vid hantering av branta TRV-förhållanden.
Överlägsen prestanda vid brant TRV: Denna snabba återhämtningstid gör att vakuum-brytare kan hantera tillfälliga återhämtningsvoltager med en mycket brant lutning mer effektivt än SF6-brytare. Den snabba återställningen av isolering minimerar risken för omeldning under TRV-fasen.
SF6-brytare:
Långsamare dielektrisk återhämtning: SF6-brytare, trots att de fortfarande är effektiva, har en långsammare dielektrisk återhämtning jämfört med vakuum-brytare. Detta innebär att under en brant TRV-händelse finns det en högre risk för omeldning eller brytning innan isoleringen fullständigt återställs.
Mindre lämplig för brant TRV: I applikationer där TRV har en mycket brant lutning kan SF6-brytare inte presterar lika bra som vakuum-brytare, vilket potentiellt kan leda till högre belastning på brytaren och ökad risk för misslyckande.
2. Brytningsstatistik
Vakuum-brytare:
Hög brytningsvoltage: I princip har vakuumgap en mycket hög brytningsvoltage, vilket gör dem mycket tillförlitliga i de flesta driftförhållanden.
Liten sannolikhet för brytning vid måttlig voltage: Trots den höga brytningsvoltagen finns det fortfarande en mycket liten sannolikhet för brytning vid relativt måttliga voltagen. Dock är denna sannolikhet extremt låg och är generellt sett inte en oro i praktiska applikationer.
SF6-brytare:
Lägre brytningsvoltage: SF6-gap har vanligtvis en lägre brytningsvoltage jämfört med vakuum-gap, vilket innebär att de är mer benägna för brytning under vissa förhållanden.
Mer konsekvent prestanda: Även om SF6-brytare kan ha en lägre brytningsvoltage, tenderar de att ha mer förutsägbar och konsekvent prestanda över ett brett spektrum av driftförhållanden.
3. Sen brytningssätt
Vakuum-brytare:
Spontan sen brytning: En unik egenskap hos vakuum-brytare är att de kan uppleva spontan sen brytning, vilket kan inträffa upp till flera hundra millisekunder efter strömavbrott. Detta fenomen är sällsynt men kan inträffa på grund av restionisering eller andra faktorer.
Begränsade konsekvenser: Konsekvenserna av sådana sena brytningshändelser är minimala eftersom vakuumgapet omedelbart återställer sin isolering efter brytningen. Denna självläknande egenskap säkerställer att brytaren förblir fungerande och säker.
SF6-brytare:
Ingen sen brytning: SF6-brytare visar inte sen brytningsegenskaper, eftersom SF6-gasen snabbt deioniserar efter strömavbrott, vilket återställer gapets isolerande egenskaper.
4. Prestanda vid induktiv belastningsbrytning
Vakuum-brytare:
Högre omeldningsfrekvens: Vid induktiv belastningsbrytning, särskilt när man bryter shunt-reaktorer, tenderar vakuum-brytare att uppleva ett betydande antal upprepade omeldningar vid en strömfrekvensnoll. Detta beror på den snabba dielektriska återhämtningen, vilket kan leda till omeldning om TRV överstiger brytarens kapacitet.
Förhindrande åtgärder: För att mildra detta problem kan specialåtgärder som förinfogade motstånd eller smekarkretsar användas för att begränsa TRV och minska sannolikheten för omeldning.
SF6-brytare:
Lägre omeldningsfrekvens: SF6-brytare har generellt en lägre omeldningsfrekvens i induktiv belastningsbrytningstillämpningar. Detta beror på den långsammare dielektriska återhämtningen av SF6, vilket ger en mer gradvis byggnad av isolering, vilket minskar chanserna för omeldning.
5. Kondensatorbankbrytning
Vakuum-brytare:
Problem med förstrikning: När man bryter kondensatorbankar måste vakuum-brytare undvika mycket höga inruschströmmar. Förstrikningen, som kan inträffa innan kontakterna helt stängs, kan försämra dielektriska egenskaperna i kontakt systemet, vilket kan leda till potentiella misslyckanden.
Förhindrande åtgärder: För att förhindra detta inkluderar vakuumbrytutrustning för kondensatorbankbrytning ofta funktioner som förinfogade motstånd eller kontrollerade stängningsmekanismer för att begränsa inruschströmmen och skydda brytaren.
SF6-brytare:
Bättre hantering av inruschströmmar: SF6-brytare är generellt bättre lämpade för kondensatorbankbrytning eftersom de kan hantera högre inruschströmmar utan signifikant dielektrisk försämring. Detta gör dem till en föredragen val vid applikationer där höga inruschströmmar förväntas.
6. Kontakt systemdesign
Kontaktsystemen i vakuum- och SF6-brytare skiljer sig i design för att anpassa sig till respektive driftprincip:
SF6-brytare (vänster):
Kontaktsystemet i en SF6-brytare är utformat för att fungera med gasmedium, vilket ger utmärkta egenskaper för bortburning av bågar. Kontakterna är vanligtvis större och mer robusta för att hantera de högre strömmarna och energidissipationen som är kopplade till SF6.
Vakuum-brytare (höger):
Kontaktsystemet i en vakuum-brytare är enklare och mer kompakt, eftersom vakuummiljön ger utmärkta isolerande och bortburningskapaciteter. Kontakterna är vanligtvis gjorda av material som koppar-volframlegor, som har höga smältpunkter och god ledningsförmåga.
Slutsats
Sammanfattningsvis excellerar vakuum-brytare i applikationer med mycket branta tillfälliga återhämtningsvoltager på grund av deras snabba dielektriska återhämtning, vilket gör dem överlägsna vid hantering av höga TRV-rater. Dock kan de uppleva fler omeldningar vid induktiv belastningsbrytning och kräver noggrann hantering vid kondensatorbankbrytning för att undvika förstrikning. SF6-brytare, å andra sidan, erbjuder mer konsekvent prestanda i termer av brytningsstatistik och är bättre lämpade för hantering av höga inruschströmmar, vilket gör dem till en föredragen val vid kondensatorbankbrytning. Valet mellan vakuum- och SF6-brytare beror på den specifika applikationen och typen av belastning som bryts.
