Yüksek gerilimde SF6 ve vakum anahtar panoları arasındaki tipik fark
Yüksek Gerilim Anahtar Ekipmanlarında Vakum ve SF6 Kesicilerin Karşılaştırılması
Geçici kurtarma geriliminin (TRV) çok dik bir yükseliş oranına sahip olduğu durumlarda, özellikle hata akımlarını kesme konusunda, vakum kesicileri dielektrik kurtarma özelliklerinin üstünlüğü nedeniyle SF6 (sulfür heksaflorür) kesicilerine göre önemli bir avantaja sahiptir. İşte indüktif yük anahtarlama ve kondansatör bankası anahtarlama gibi belirli uygulamalardaki performansları dahil, arızalı kırılma istatistikleri, geç kırılma davranışları ve diğer önemli farklılıklar hakkında detaylı bir karşılaştırma.
1. Dielektrik Kurtarma ve Geçici Kurtarma Gerilimi (TRV)
Vakum Kesicileri:
Hızlı Dielektrik Kurtarma: Vakum kesicileri, yüksek TRV oranlarıyla başa çıkmada kritik olan son derece hızlı dielektrik kurtarmaya sahiptir. Akım kesildikten sonra, vakum boşluğu izolasyon özelliklerini hızla tekrar kazanır, bu da onu dik TRV koşullarında oldukça etkili kılar.
Dik TRV'de Üstün Performans: Bu hızlı kurtarma süresi, vakum kesicilerinin SF6 kesicilere göre çok dik bir yükseliş oranına sahip geçici kurtarma gerilimlerini daha etkili bir şekilde yönetmesine olanak tanır. Hızlı izolasyon kurtarması, TRV fazında yeniden ateşlenme riskini en aza indirir.
SF6 Kesicileri:
Daha Yavaş Dielektrik Kurtarma: SF6 kesicileri, hala etkili olmakla birlikte, vakum kesicilerine göre daha yavaş bir dielektrik kurtarmaya sahiptir. Bu, dik bir TRV olayı sırasında izolasyon tam olarak kurtarılana kadar yeniden ateşlenme veya kırılma riskinin daha yüksek olduğunu gösterir.
Dik TRV için Daha Uygun Değil: TRV'nin çok dik bir yükseliş oranına sahip olduğu uygulamalarda, SF6 kesicileri vakum kesicilerine göre aynı performansı gösteremez. Bu, kesicide daha yüksek bir stres ve başarısızlık riskine yol açabilir.
2. Kırılma İstatistikleri
Vakum Kesicileri:
Yüksek Kırılma Gerilimi: Prensipte, vakum boşluklarının çok yüksek bir kırılma gerilimine sahip olması, onları çoğu çalışma koşulunda oldukça güvenilir kılar.
Orta Seviye Gerilimde Küçük Olasılıklı Kırılma: Yüksek kırılma gerilimine rağmen, nispeten orta seviye gerilimlerde kırılma olasılığı var ancak bu olasılık son derece düşük ve genellikle pratik uygulamalarda endişe kaynağı değildir.
SF6 Kesicileri:
Düşük Kırılma Gerilimi: SF6 boşluklarının genellikle vakum boşluklarına göre daha düşük bir kırılma gerilimine sahip olması, belirli koşullar altında kırılmalara daha yatkın olmalarını gösterir.
Daha Tutarlı Performans: SF6 kesicileri, daha düşük bir kırılma gerilimine sahip olmasına rağmen, geniş bir çalışma koşulları aralığında daha öngörülebilir ve tutarlı bir performans gösterirler.
3. Geç Kırılma Davranışı
Vakum Kesicileri:
Spontane Geç Kırılma: Vakum kesicilerinin benzersiz bir özelliği, akım kesildikten birkaç yüz milisaniye sonra spontane geç kırılmalar yaşayabilmesidir. Bu fenomen, artıkların iyonizasyonu veya diğer faktörler nedeniyle nadir ama meydana gelebilecek bir durumdur.
Sınırlı Sonuçlar: Bu geç kırılma olaylarının sonuçları minimaldir çünkü kırılmanın hemen ardından vakum boşluğu izolasyonunu tekrar kazanır. Bu kendiliğinden iyileşme özelliği, kesicinin işlevsel ve güvenli kalmasını sağlar.
SF6 Kesicileri:
Geç Kırılma Yok: SF6 kesicileri, akım kesildikten sonra SF6 gazının hızlı bir şekilde de-iyonize olması ve boşluğun izolasyon özelliklerini tekrar kazanması nedeniyle geç kırılma davranışını göstermez.
4. İndüktif Yük Anahtarlama Performansı
Vakum Kesicileri:
Daha Yüksek Yeniden Ateşlenme Oranı: Özellikle şunt reaktörlerin anahtarlama sırasında, vakum kesicileri TRV'nin kesicinin kapasitesini aşarsa, hızlı dielektrik kurtarma nedeniyle güç frekansı sıfır akımı bir noktada birçok kez yeniden ateşlenme yaşayabilir.
Azaltma Stratejileri: Bu sorunu azaltmak için, ön eklem dirençleri veya snubber devreleri gibi özel önlemler kullanılarak TRV sınırlanabilir ve yeniden ateşlenme olasılığı azaltılabilir.
SF6 Kesicileri:
Daha Düşük Yeniden Ateşlenme Oranı: SF6 kesicileri, genellikle indüktif yük anahtarlama uygulamalarında daha düşük bir yeniden ateşlenme oranına sahiptir. Bu, SF6'nin daha yavaş dielektrik kurtarması sayesinde izolasyonun daha az graduel bir şekilde oluşması ve yeniden ateşlenme olasılığının azalması nedeniyledir.
5. Kondansatör Bankası Anahtarlama
Vakum Kesicileri:
Ön Ateşleme Yay Korkusu: Kondansatör bankalarını anahtarlarken, vakum kesicileri çok yüksek giriş akımlarından kaçınmalıdır. Kontakların tamamen kapanmadan önce meydana gelen ön ateşleme yay, kontak sisteminin dielektrik özelliklerini bozabilir ve potansiyel arızalara yol açabilir.
Azaltma Önlemleri: Bunu önlemek için, kondansatör bankası anahtarlama için kullanılan vakum anahtarlama ekipmanları genellikle giriş akımını sınırlayan ön eklem dirençleri veya kontrol edilen kapatma mekanizmaları gibi özelliklere sahiptir.
SF6 Kesicileri:
Giriş Akımlarını Daha İyi Yönetme: SF6 kesicileri, yüksek giriş akımlarını alıcıya önemli bir dielektrik bozulma olmadan yönetebilir, bu nedenle yüksek giriş akımlarının beklendiği uygulamalarda tercih edilirler.
6. Kontak Sistemi Tasarımı
Vakum ve SF6 devre kesicilerinin kontak sistemleri, kendi çalışma ilkelerine uyacak şekilde farklı tasarlıdır:
SF6 Devre Kesicisi (Sol):
SF6 devre kesicisinin kontak sistemi, gaz ortamıyla çalışacak şekilde tasarlanmıştır ve mükemmel ark söndürme özelliklerine sahiptir. Kontaklar genellikle daha büyük ve daha sağlam olup, SF6 ile ilişkili daha yüksek akımları ve enerji dağılmalarını yönetmek için tasarlanmıştır.
Vakum Devre Kesicisi (Sağ):
Vakum devre kesicisinin kontak sistemi, vakum ortamının mükemmel izolasyon ve ark söndürme özelliklerine sahip olması nedeniyle daha basit ve kompakttır. Kontaklar genellikle bakır-tungsten alaşımı gibi yüksek erime noktalı ve iyi iletkenlik sağlayan malzemelerden yapılmıştır.
Sonuç
Kısacası, vakum kesicileri, hızlı dielektrik kurtarma özellikleri nedeniyle çok dik geçici kurtarma gerilimleri olan uygulamalarda üstün performans gösterir, bu da yüksek TRV oranlarını yönetmede onları üstün kılar. Ancak, indüktif yük anahtarlama sırasında daha fazla yeniden ateşlenme yaşayabilirler ve kondansatör bankası anahtarlama sırasında ön ateşleme yaylarından kaçınmak için dikkatli bir yönetim gerektirir. Diğer taraftan, SF6 kesicileri, kırılma istatistikleri açısından daha tutarlı bir performans sunar ve yüksek giriş akımlarını yönetmede daha uygundur, bu da kondansatör bankası anahtarlama için tercih edilirler. Vakum ve SF6 kesicileri arasındaki seçim, belirli uygulamaya ve anahtarlama yapılacak yük tipine bağlıdır.
