Типова різниця між комутаційним обладнанням з SF6 та вакуумним комутаційним обладнанням у високій напругі
Порівняння вакуумних і SF6 переривачів у високовольтному комутаційному обладнанні
Щодо переривання аварійних струмів, особливо тих, що пов'язані з дуже стрімким наростом переходного відновлювального напруги (TRV), вакуумні переривачі мають значну перевагу над SF6 (шестифторістим сірководнем) переривачами завдяки своїм винятковим характеристикам відновлення диелектричних властивостей. Ось детальне порівняння, включаючи ключові відмінності у статистиці пробою, пізньому поведінці при пробої та продуктивності в специфічних застосуваннях, таких як комутація індуктивних навантажень та банків конденсаторів.
1. Відновлення диелектричних властивостей та переходна відновлювальна напруга (TRV)
Вакуумні переривачі:
Швидке відновлення диелектричних властивостей: Вакуумні переривачі відомі своєю надзвичайно швидкою відновлювальною способністю, що є критично важливим при роботі з високими темпами TRV. Після переривання струму вакуумний проміжок швидко відновлює свої ізоляційні властивості, що робить його дуже ефективним у вирішенні задач зі стрімким наростом TRV.
Надійна робота при стрімкому TRV: Цей швидкий час відновлення дозволяє вакуумним переривачам ефективно обробляти переходні відновлювальні напруги з дуже стрімким наростом, краще, ніж SF6 переривачі. Швидке відновлення ізоляції мінімізує ризик повторного запалення під час фази TRV.
SF6 переривачі:
Повільніше відновлення диелектричних властивостей: SF6 переривачі, хоча й залишаються ефективними, мають повільнішу відновлювальну способність по відношенню до вакуумних переривачів. Це означає, що під час події зі стрімким наростом TRV існує більший ризик повторного запалення або пробою перед повним відновленням ізоляції.
Менш підходять для стрімкого TRV: У застосуваннях, де TRV має дуже стрімкий нарост, SF6 переривачі можуть не показувати такої ж добреї продуктивності, як вакуумні переривачі, що може призводити до більшого напруження на переривачі та збільшеного ризику відмови.
2. Статистика пробою
Вакуумні переривачі:
Висока пробойна напруга: Принципово, вакуумні проміжки мають дуже високу пробойну напругу, що робить їх надзвичайно надійними в більшості робочих умов.
Мала ймовірність пробою при середній напругі: Незважаючи на високу пробойну напругу, все ж існує дуже мала ймовірність пробою при відносно середніх напругах. Однак, ця ймовірність надзвичайно мала і зазвичай не є проблемою в практичних застосуваннях.
SF6 переривачі:
Нижча пробойна напруга: Зазвичай, пробойна напруга для проміжків SF6 нижча, ніж для вакуумних, що означає, що вони більш чутливі до пробою в певних умовах.
Більш прогнозовані результати: Хоча SF6 переривачі можуть мати нижчу пробойну напругу, вони зазвичай демонструють більш прогнозовану та стабільну продуктивність в широкому діапазоні робочих умов.
3. Пізня поведінка при пробої
Вакуумні переривачі:
Спонтанна пізня проба: Однією з унікальних характеристик вакуумних переривачів є можливість спонтанної пізньої проби, яка може відбуватися до кількох сотень мілісекунд після переривання струму. Це явище рідкісе, але може трапитися через залишки іонізації або інші фактори.
Обмежені наслідки: Наслідки таких пізніх проб мінімальні, оскільки вакуумний проміжок моментально відновлює свою ізоляцію після пробою. Ця самовідновлювальна властивість забезпечує, що переривач залишається функціональним та безпечним.
SF6 переривачі:
Відсутність пізньої проби: SF6 переривачі не демонструють пізню пробу, оскільки газ SF6 швидко деіонізується після переривання струму, відновлюючи ізоляційні властивості проміжку.
4. Продуктивність при комутації індуктивних навантажень
Вакуумні переривачі:
Вищий рівень повторного запалення: При комутації індуктивних навантажень, особливо при комутації паралельних реакторів, вакуумні переривачі зазвичай мають значно вищий рівень повторного запалення при одному нульовому перетворенні струму. Це викликано швидким відновленням диелектричних властивостей, що може призводити до повторного запалення, якщо TRV перевищує здатності переривача.
Засоби зниження: Для зниження цього питання можуть бути використані спеціальні заходи, такі як резистори для попереднього вставляння або супресорні контури, щоб обмежити TRV та зменшити ймовірність повторного запалення.
SF6 переривачі:
Нижчий рівень повторного запалення: SF6 переривачі зазвичай мають нижчий рівень повторного запалення при комутації індуктивних навантажень. Це викликано повільнішим відновленням диелектричних властивостей SF6, що дозволяє більш поступове формування ізоляції, зменшуючи ймовірність повторного запалення.
5. Комутація банків конденсаторів
Вакуумні переривачі:
Перебіги перед запаленням: При комутації банків конденсаторів, вакуумні переривачі повинні уникати надмірно високих вхідних струмів. Передзапалення, яке може відбуватися до повного замикання контактів, може погіршити диелектричні властивості системи контактів, що може призводити до потенційних відмов.
Захистні заходи: Для запобігання цьому, вакуумне комутаційне обладнання для комутації банків конденсаторів часто включає такі характеристики, як резистори для попереднього вставляння або управління закриттям, щоб обмежити вхідний струм та захистити переривач.
SF6 переривачі:
Краща обробка вхідних струмів: SF6 переривачі загалом краще підходять для комутації банків конденсаторів, оскільки вони можуть обробляти високі вхідні струми без значного погіршення диелектричних властивостей. Це робить їх бажаним вибором для застосувань, де очікуються високі вхідні струми.
6. Дизайн контактної системи
Контактні системи вакуумних та SF6 вимикачів різняться дизайном, щоб врахувати їх відповідні принципи роботи:
Вимикач SF6 (зліва):
Контактна система вимикача SF6 спроектована для роботи з газовою середою, яка забезпечує відмінні властивості гашення дуги. Контакти зазвичай більші та більш міцні, щоб обробляти вищі струми та енергетичні втрати, пов'язані з SF6.
Вакуумний вимикач (справа):
Контактна система вакуумного вимикача простіша та компактніша, оскільки вакуумна середа забезпечує відмінні ізоляційні та властивості гашення дуги. Контакти зазвичай виготовлені з матеріалів, таких як медно-вольфрамові сплави, які мають високі точки плавлення та хорошу провідність.
Висновок
Наочно, вакуумні переривачі відмінно підходять для застосувань з дуже стрімкими переходними відновлювальними напругами завдяки своїй швидкій відновлювальній способності, що робить їх надійними при обробці високих темпів TRV. Однак, вони можуть досіяти більшого кількості повторних запалень при комутації індуктивних навантажень та потребують обережного управління при комутації банків конденсаторів, щоб уникнути перебігів перед запаленням. SF6 переривачі, з іншого боку, пропонують більш стабільну продуктивність з точки зору статистики пробою та краще підходять для обробки високих вхідних струмів, що робить їх бажаним вибором для комутації банків конденсаторів. Вибір між вакуумними та SF6 переривачами залежить від конкретного застосування та типу навантаження, яке комутується.
