LTB vs DTB vs GIS: Сравнение на високонапрегови прекъсвачи

Основното значение на високонапрастовия прекъсвач е, кратко казано, че при нормални условия се използва за отваряне (прекъсване, спиране) и затваряне (включване, повторно включване) на вериги, подавателни линии или специфични натоварвания - такива, които са свързани с трансформатори или кондензаторни батерии. Когато в системата за електроенергия се появи грешка, защитните реле активират прекъсвача, за да прекъснат либо натоварващия ток, либо тока при кратко съединение, като по този начин се гарантира безопасната работа на системата за електроенергия.

Високонапрастовият прекъсвач е вид високонапрастово превключвателно устройство - обикновено наричано "високонапрастов превключвател" - и е едно от ключовите устройства в подстанцията. Въпреки това, поради строгите изисквания за безопасност в високонапрастовите подстанции, персоналът обикновено не може да влезе в подстанцията, за да се доближи или физически да докосне тези устройства. В повседневния живот обикновено само отдалеч се виждат високонапрастови предавателни линии и рядко се наблюдават или докосват такива превключватели.

Така, какво всъщност представлява високонапрастовият прекъсвач? Днес ще разговорим кратко за общите класификации и конструктивни типове на прекъсвачите. В отличие от нисконапрастовите превключватели, с които се сблъскваме в повседневния живот - които обикновено използват само въздуха като средство за угасяване на дъга - високонапрастовите прекъсвачи изискват изключително високо изпълнение във връзка с изолацията и прекъсването на дъгата, и затова изискват специални средства за угасяване на дъга, за да се гарантира електрическата безопасност, целостта на изолацията и ефективното угасяване на дъга. (За повече детайли относно изолационните среди, моля, обратете се към нашите следващи статии.)

Има два основни метода за класификация на високонапрастовите прекъсвачи:

1. Класификация по средство за угасяване на дъга:

(1) Маслен прекъсвач: Подразделя се на маслов и минимален маслен тип. В двете типа контакти се отварят и затварят в масло, използвайки трансформаторно масло като средство за угасяване на дъга. Поради ограничените им характеристики, тези типове са в голяма степен изфазирани.

(2) SF₆ или екологичен газов прекъсвач: Използват се шестофлуориден сулфур (SF₆) или други екологични газове като изолационен и средство за угасяване на дъга.

(3) Вакуумен прекъсвач: Контактите се отварят и затварят в вакуум, където дъгата се угасява във вакуумни условия.

(4) Твърдотелен прекъсвач: Използва твърди материали за угасяване на дъга, които се разлагат при високата температура на дъгата, произвеждайки газ, който угасява дъгата.

(5) Компресиран-въздушен прекъсвач: Използва високонапрастован компресиран въздух, за да издуха дъгата.

(6) Магнитен-превключвателен прекъсвач: Използва магнитно поле във въздуха, за да насочи дъгата в канал за дъга, където тя се протега, охладява и угасява.

Днес високонапрастовите прекъсвачи в основния си брой използват газове - като SF₆ или екологични алтернативи - като изолационен и средство за угасяване на дъга. В средното напрежение доминират вакуумните прекъсвачи. Вакуумната технология е продължила дори до нивата на 66 kV и 110 kV, където вече са разработени и внедрени вакуумни прекъсвачи.

2. Класификация по място на инсталиране:

Вътрешен тип и външен тип.

Освен това, въз основа на метода на изолацията спрямо земята, високонапрастовите прекъсвачи могат да бъдат класифицирани в три конструктивни типа:

1) Жив-резервоарен прекъсвач (LTB):
Също просто наричан LTB. По определение, това е прекъсвач, при който камерата за прекъсване е разположена в обвивка, изолирана от земята. Конструктивно, той има дизайн с колона-изолатор. Прекъсвачът е на високо потенциал, заключен в порцеланов или композитен изолатор, и изолиран от земята чрез подпорни изолатори.

Ключови предимства: По-високи напрежения могат да бъдат постигнати, като се свържат множество единици за прекъсване в редица и се увеличи височината на подпорните изолатори. Също така е относително евтин.

Оборудването, основано на LTB, образува Въздушно изолирана комутационна апаратура (AIS), а подстанциите, изградени с AIS, са известни като AIS подстанции. Те предлагат ниски инвестиции и проста поддръжка, но изискват големи площни участъци и честа поддръжка. Те са подходящи за селски или планински райони, където има много пространство, благоприятни околни условия и ограничени бюджети.

2) Мъртъв-резервоарен прекъсвач (DTB):
Също съкратено DTB. Определен като прекъсвач, при който камерата за прекъсване е заключена в заземена метална резервоара. Проводниковият път е изведен чрез бушони.

Фундаменталната разлика между LTB и DTB се състои в заземяването: при DTB, резервоарът е на земно потенциал.

Предимствата включват възможността за директно интегриране на трансформатори на тока (CTs) върху бушоните, компактна структура, значително намалена площна площ в сравнение с LTB, по-добро устойчивост към околната среда (подходящо за сурови условия) и по-нисък център на тежестта - което води до по-добро сейсмично изпълнение. Главният недостатък е по-високата цена.

Комутационната апаратура, основана на DTB, е известна като Хибридна газово изолирана комутационна апаратура (HGIS), а резултантната подстанция е наречена HGIS подстанция.

3) Пълноценно затворена комбинирана структура - Газово изолирана метална затворена комутационна апаратура, обикновено наричана GIS (Gas-Insulated Switchgear) в приложенията с високо напрежение. Този термин широко покрива такова оборудване. Самият компонент прекъсвач може също да бъде специфично наречен GCB (Газово изолиран прекъсвач).

Макар да е сходен с DTB, тъй като прекъсвачът е заключен, GIS се различава в това, че интегрира не само прекъсвача, но и други важни компоненти на подстанцията - включително разединители, заземители, преобразуватели на тока, ударици и шини - всичко това е запечатано в заземена метална обвивка, напълнена с натиснат SF₆ (или алтернативен изолационен газ). Връзката с външни надвисящи линии се осъществява чрез бушони или специални газови камери.

Подстанциите, изградени по този начин, са известни като GIS подстанции (или Газово изолирана подстанция според стандартите на IEE-Business). GIS е идеална за градски области, където земята е скъпа, или за критични обекти като големи хидроелектрични или ядрени централи, които изискват сверхвисока надеждност.

До тук трябва да са ясни разликите между типовете високонапрастови прекъсвачи - LTB, DTB, GCB - и съответните конфигурации на подстанциите - AIS, HGIS, GIS.