LTB kontraŭ DTB kontraŭ GIS: Komparo de Alta-Voltaĝa Ĉirkuitchiromĉiujo

La baza signifo de alta-voltaĝa cirkvitrompilo estas, simpligite dirite, ke sub normalaj kondiĉoj ĝi estas uzata por malfermi (interrompi, tripi) kaj fermi (konigi, rekoni) cirkvitojn, alimentilojn, aŭ specifajn ŝarĝojn — ekzemple tiujn konectitajn al transformiloj aŭ kapacitorbankoj. Kiam avario okazas en la energisistemo, protektaj releoj aktivigas la cirkvitrompilon por interrompi aŭ ŝarĝan kuranton aŭ kortkircuitan kuranton, do assekurante la sekuran operacion de la energisistemo.

Alta-voltaĝa cirkvitrompilo estas tipo de alta-voltaĝa ŝaltado — ankaŭ ofte referita kiel “alta-voltaĝa ŝalto” — kaj estas unu el la klavaj aparatoj en substacio. Tamen, pro la severaj sekurecpostuloj de alta-voltaĝaj substacioj, personaro ĝenerale ne povas eniri la substacion por proksimiĝi aŭ fizike atingi tiujn aparatojn. En tagutaga vivo, oni kutime nur vidas alta-voltaĝajn transdonliniojn de malproksimeco kaj malofte povas observi aŭ tuŝi tiajn ŝaltilojn.

Do, kiel efektive aspektas alta-voltaĝa cirkvitrompilo? Hodiaŭ ni mallonge diskutos la komunajn klasifikojn kaj strukturojn de cirkvitrompiloj. Kontraŭe al la malalta-voltaĝaj ŝaltiloj kiujn ni renkontas en tagutaga vivo — kiuj kutime uzas nur aeron kiel arkmalpermesan median — alta-voltaĝaj cirkvitrompiloj postulas ekstreme altan prestiĝon rilate al izolado kaj arkeca interrompo, kaj do bezonas specialajn arkmalpermesajn mediojn por assekuri elektran sekurecon, integrecon de la izolado, kaj efikan arkan malaperigon. (Por pli detala informo pri izoladmedioj, bonvolu vidu niajn venontajn artikolojn.)

Ekzistas du ĉefaj klasifikometodoj por alta-voltaĝaj cirkvitrompiloj:

1. Klasifikado laŭ arkmalpermesa medio:

(1) Oleaj cirkvitrompiloj: Plue dividitaj en masoleaj kaj minimumoleaj tipoj. En ambaŭ, la kontaktoj malfermas kaj fermaĵas en oleo, uzante transformila oleon kiel arkmalpermesan median. Pro limigita prestiĝo, tiuj tipoj jam estis grandparte forĵetitaj.

(2) SF₆ aŭ ekologia gazcirkvitrompiloj: Uzas sulfurhexafluoridon (SF₆) aŭ aliajn ekologie amikajn gasojn kiel ambaŭ izoladan kaj arkmalpermesan mediojn.

(3) Vakuaj cirkvitrompiloj: La kontaktoj malfermas kaj fermaĵas en vakuo, kie la arko malaperigas sub vakua kondiĉo.

(4) Solidarkmalpermesaj cirkvitrompiloj: Uzas solidajn arkmalpermesajn materialojn, kiuj disfalis sub alta temperaturo de arko, produktante gason por malaperigi la arkon.

(5) Kompressaeraj cirkvitrompiloj: Uzas altepremian kompresitan aeron por elblasi la arkon.

(6) Magnetblaj cirkvitrompiloj: Uzas magnetan kampon en aero por diveni la arkon en arkkampon, kie ĝi etendiĝas, refroziĝas, kaj malaperigas.

Hodiaŭ, alta-voltaĝaj cirkvitrompiloj ĉefe uzas gasojn — kiel SF₆ aŭ ekologiajn alternativojn — kiel ambaŭ izoladan kaj arkmalpermesan mediojn. En la mezvoltaĝa gamo, vakuaj cirkvitrompiloj dominas la merkaton. Vakuaj teknologioj eĉ estis etenditaj al 66 kV kaj 110 kV voltaĝaj niveloj, kie vakuaj cirkvitrompiloj jam estis evoluigitaj kaj disponeblaj.

2. Klasifikado laŭ montlokajo:

Interejo-tipo kaj ekster-ejo-tipo.

Krome, bazita sur la izolada metodo relative al tero, alta-voltaĝaj cirkvitrompiloj povas esti kategorizitaj en tri strukturajn tipojn:

1) Vivanta-bakano cirkvitrompilo (LTB):
Ankaŭ simple nomata LTB. Per difino, tio estas cirkvitrompilo en kiu la interrompa ĉambro estas logeita en enkapsulo izolita de la tero. Strukture, ĝi havas posta-tipan izoladoran dizajnon. La interrompo estas je alta potencialo, enkapsulita en porcelana aŭ kompozita izolatoro, kaj izolita de la tero per subtenaj izoliloj.

Ĉefaj avantaĝoj: Pli altaj voltaĝaj valoroj povas esti atingitaj konektante plurajn interrompajn unuojn en serion kaj pligrandigante la altecon de la subtenaj izoliloj. Ĝi ankaŭ estas relativan malbonkosta.

Aparatoj bazitaj sur LTB formas Aer-izolitan Ŝaltan Aparaton (AIS), kaj substacioj konstruitaj kun AIS estas konataj kiel AIS substacioj. Tiuj oferas malaltan investadon kaj simplan manutenon sed postulas grandan areon kaj frekventan manutennon. Ili taŭgas bone por ruralaj aŭ montaj regionoj kie spaco estas abunda, la ambientaj kondiĉoj estas favoraj, kaj buĝetoj estas limigitaj.

2) Morta-bakano cirkvitrompilo (DTB):
Ankaŭ mallongigita kiel DTB. Difinita kiel cirkvitrompilo en kiu la interrompa ĉambro estas enkapsulita en terigita metalbako. La konduka vojo estas elgvidita tra bushings.

Fundamenta diferenco inter LTB kaj DTB kuŝas en terigo: en DTB, la bako estas je terpotencialo.

Avantaĝoj inkludas la eblecon integri kuranttransformilojn (CTs) rekte sur la bushings, kompakta strukturo, signife malpliigita piedspuro kompare al LTB, pli bona resisteco kontraŭ ambiente (taŭga por severaj kondiĉoj), kaj pli malalta gravitcentro — rezultigante pli bonan seismoperformon. La ĉefa malavantaĝo estas pli alta kostumo.

Ŝaltan aparaton bazitan sur DTB oni nomas Hibrida Gaz-izolita Ŝaltan Aparaton (HGIS), kaj la rezulta substacio estas nomata HGIS substacio.

3) Plene enkapsulita kombinacia strukturo — Gaz-izolita Metal-Enkapsulita Ŝaltan Aparato, komune referita kiel GIS (Gaz-izolita Ŝaltan Aparato) en alta-voltaĝaj aplikoj. Tiu termino amplekse kovras tiajn aparatojn. La cirkvitrompila komponento mem povas ankaŭ specife nomiĝi GCB (Gaz-izolita Cirkvitrompilo).

Simile al DTB en tio, ke la interrompo estas enkapsulita, GIS malsamas en tio, ke ĝi integras ne nur la cirkvitrompilon sed ankaŭ aliajn esencajn substaciokomponentojn — inkluzive de disligiloj, terigiloj, instrumenttransformiloj, surgeshieldiloj, kaj busbaroj — ĉiuj sigelitaj en terigita metala enkapsulo plenigita per premigita SF₆ (aŭ alternativa izolada gaso). Konexioj al eksteraj aerlinioj estas faritaj per bushings aŭ dediĉitaj gazkompartimentoj.

Substacioj konstruitaj tiel estas konataj kiel GIS substacioj (aŭ Gaz-izolitaj Substacioj laŭ IEEE-standardoj). GIS estas ideala por urbanaj areoj kie tero estas multekosta, aŭ por kritikaj instalacioj kiel grandaj hidroelektroaŭ atomaj centraj, kiuj postulas ultrahaltan fidindon.

Je nun, la distingoj inter alta-voltaĝaj cirkvitrompilotipoj — LTB, DTB, GCB — kaj la korespondantaj substaciokonfiguroj — AIS, HGIS, GIS — devus esti klaraj.