Typical na pagkakaiba ng SF6 at vacuum switchgear sa mataas na voltaje

Paghahambing ng Vacuum at SF6 Interrupters sa High-Voltage Switchgear

Kapag ito ay tungkol sa pag-interrupt 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 advantage sa SF6 (sulfur hexafluoride) interrupters dahil sa kanilang mas mahusay na dielectric recovery characteristics. Narito ang detalyadong paghahambing, kasama ang pangunahing pagkakaiba sa breakdown statistics, late breakdown behavior, at performance sa tiyak 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 sa kanilang napakabilis na dielectric recovery, na kritikal kapag nakakakita ng mataas na TRV rates. Matapos ang pag-interrupt ng current, mabilis na bumabalik ang vacuum gap sa kanyang insulating properties, nagbibigay ito ng napakabiling epekto sa pag-handle ng steep TRV conditions.

• Superior Performance sa Steep TRV: Ang mabilis na recovery time na ito ay nagbibigay-daan para mas mahusay na i-handle ng vacuum interrupters ang transient recovery voltages na may napakataas na rate of rise kaysa sa SF6 interrupters. Ang mabilis na restoration ng insulation ay minimizes ang risk ng re-ignition sa panahon ng TRV phase.

• SF6 Interrupters:

• Medyo Mabagal na Dielectric Recovery: Ang SF6 interrupters, bagaman pa rin epektibo, ay may mas mabagal na dielectric recovery kumpara sa vacuum interrupters. Ito ibig sabihin, sa panahon ng steep TRV event, may mas mataas na risk ng re-ignition o breakdown bago ang insulation fully recovers.

• Less Suitable sa Steep 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, potensyal na nagdudulot ng mas mataas na stress sa interrupter at mas mataas na risk ng failure.

2. Breakdown Statistics

• Vacuum Interrupters:

• High Breakdown Voltage: Sa prinsipyo, ang vacuum gaps ay may napakataas na breakdown voltage, na nagbibigay dito ng napakataas na reliabilidad sa karamihan ng operating conditions.

• Small Probability ng Breakdown sa Moderate Voltage: Bagamat ang high breakdown voltage, mayroon pa ring napakaliit na probability ng breakdown na nangyayari sa relatibong moderate voltages. Gayunpaman, ang probability na ito ay napakaliit at hindi karaniwang isang concern sa praktikal na aplikasyon.

• SF6 Interrupters:

• Lower Breakdown Voltage: Ang SF6 gaps ay tipikal na may mas mababang breakdown voltage kumpara sa vacuum gaps, na ibig sabihin sila ay mas susceptible sa breakdown sa ilang kondisyon.

• More Consistent Performance: Habang ang SF6 interrupters ay maaaring may mas mababang breakdown voltage, sila ay may mas predictable at consistent performance sa malawak na range ng operating conditions.

3. Late Breakdown Behavior

• Vacuum Interrupters:

• Spontaneous Late Breakdown: Isa sa mga unique characteristic ng vacuum interrupters ay ang kanilang pag-experience ng spontaneous late breakdown, na maaaring mangyari hanggang sa ilang daang milliseconds matapos ang current interruption. Ang phenomenon na ito ay bihira ngunit maaaring mangyari dahil sa residual ionization o iba pang factors.

• Limited Consequences: Ang mga consequence ng ganitong late breakdown events ay minimal dahil ang vacuum gap agad na bumabalik sa kanyang insulation pagkatapos ng breakdown. Ang self-healing property na ito ay nagse-cure 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 matapos ang current interruption, na nagrereset ng gap's insulating properties.

4. Performance sa Inductive Load Switching

• Vacuum Interrupters:

• Higher Re-ignition Rate: Sa inductive load switching, lalo na kapag nag-switch ng shunt reactors, ang vacuum interrupters ay may tendency na magkaroon ng mas mataas na bilang ng repeated re-ignitions sa isa power frequency current zero. Ito ay dahil sa mabilis na dielectric recovery, na maaaring mag-lead sa re-ignition kung ang TRV ay lumampas sa capability ng interrupter.

• Mitigation Strategies: Upang mapigilan 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:

• Lower Re-ignition Rate: Ang SF6 interrupters ay 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 nagbabawas ng chances ng re-ignition.

5. Capacitor Bank Switching

• Vacuum Interrupters:

• Pre-strike Arc Concerns: Kapag nag-switch ng capacitor banks, ang vacuum interrupters ay dapat iwasan ang napakataas na inrush currents. Ang pre-strike arc, na maaaring mangyari bago ang contacts fully close, ay maaaring magdeteriorate sa dielectric properties ng contact system, na nagdudulot ng potential failures.

• Mitigation Measures: Upang maprevent ito, ang vacuum switchgear para sa capacitor bank switching madalas ay 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 i-handle ang mas mataas na inrush currents nang walang significant dielectric deterioration. Ito ang nagbibigay dito ng 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 pagkakaiba sa design upang ma-accommodate ang kanilang respective operating principles:

• SF6 Circuit Breaker (Left):

• Ang contact system sa isang SF6 circuit breaker ay designed upang gumana sa gas medium, na nagbibigay ng excellent arc-quenching properties. Ang contacts ay tipikal na mas malaki at mas robust upang i-handle ang mas mataas na currents at energy dissipation associated sa SF6.

• Vacuum Circuit Breaker (Right):

• Ang contact system sa isang vacuum circuit breaker ay simpler at mas compact, dahil ang vacuum environment ay 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 summary, ang vacuum interrupters ay excel sa mga aplikasyon na may napakataas na transient recovery voltages dahil sa kanilang mabilis na dielectric recovery, na nagbibigay dito ng superior handling sa high TRV rates. Gayunpaman, sila ay maaaring 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, sa kabilang banda, ay nagbibigay ng more consistent performance sa terms ng breakdown statistics at mas suitable sa handling ng high inrush currents, na nagbibigay dito ng preferred choice para sa capacitor bank switching. Ang pagpipili sa pagitan ng vacuum at SF6 interrupters ay depende sa specific application at ang uri ng load na iswitch.