LTB vs DTB vs GIS: Korkean jännitteen sulkuverkon vertailu

Yleinen tarkoitus korkean jännitteen pistokeiden käsittää, että normaaleissa olosuhteissa ne käytetään sähköpiirien, syöttöjen tai tietyissä rasituksissa, kuten muuntimissa tai kondensaattoripankkeissa, avaamiseen (katkaisemiseen, trippeihin) ja suljettamiseen (sulauttamiseen, reklausointiin). Kun sähköverkossa tapahtuu virhe, suojarelayt aktivoidut pistokeet katkaisevat joko rasitustavan tai lyhyyskuormituksen, mikä takaa sähköverkon turvallisen toiminnan.

Korkean jännitteen pistoke on yksi korkean jännitteen kytkentälaitteista, jota usein kutsutaan myös "korkean jännitteen kytkimeksi" ja se on yksi avainlaitteista alijakamassa. Kuitenkin korkean jännitteen alijakoissa vallitsevien tiukkojen turvallisuusvaatimusten vuoksi henkilökunta ei yleensä pääse alijakoon lähestymään tai fyysisesti käsittelemään näitä laitteita. Arkipäiväisessä elämässä näkee yleensä vain kaukaalta korkean jännitteen siirtolinjoja eikä usein saa mahdollisuutta havaita tai koskettaa tällaisia kytkimiä.

Entä miten korkean jännitteen pistoke sitten näyttää? Tänään käsittelemme lyhyesti pistokkeiden yleisiä luokituksia ja rakenneja. Erityyppisistä arkipäivän matalan jännitteen kytkimistä, jotka käyttävät yleensä vain ilmaa kaaripäästön keskiöksi, korkean jännitteen pistokkeilla on erittäin korkeat vaatimukset eristämisessä ja kaaripäästössä, ja siksi niiden tarvitsee erityisiä kaaripäästökeskiöitä varmistaakseen sähköisen turvallisuuden, eristyksen kokonaisuuden ja tehokkaan kaarien lopettamisen. (Lisätietoja eristämisvälineistä löydät tulevista artikkeleistamme.)

Korkean jännitteen pistokkeiden luokitteluun käytetään kahden pääasiallisen menetelmän:

1. Luokittelu kaaripäästökeskiön perusteella:

(1) Öljypistokkeet: Jotka jaetaan edelleen massiivisiin öljypistokkeisiin ja minimaalisiin öljypistokkeisiin. Molemmissa yhteyksissä kontaktit avautuvat ja sulkeutuvat öljyssä, jossa öljy toimii kaaripäästökeskiönä. Rajoitetun suorituskyvyn vuoksi nämä tyypit on suurelta osin poistettu käytöstä.

(2) SF₆- tai ekologiset kaasupistokkeet: Jotka käyttävät heksafluoriidioksidi (SF₆):ta tai muita ympäristöystävällisiä kaasuja sekä eristämis- että kaaripäästökeskiönä.

(3) Vakuumpistokkeet: Joissa kontaktit avautuvat ja sulkeutuvat vakuussa, jossa kaari lopetetaan vakuusehdoin.

(4) Kiinteän kaaripäästökeskiön pistokkeet: Jotka käyttävät kiinteitä kaaripäästöaineita, jotka hajoavat kaaren korkeassa lämpötilassa tuottamalla kaasua, joka lopettaa kaarin.

(5) Paineistetun ilman pistokkeet: Jotka käyttävät korkeapaineista paineistettua ilmaa kaaren tuhoamiseen.

(6) Magnetilohdonta pistokkeet: Jotka käyttävät magneettikenttää ilmaa ohjaamaan kaaraa kaarikanavaan, jossa se venyy, jäähtyy ja lopetetaan.

Nykyään korkean jännitteen pistokkeet käyttävät pääasiassa kaasuja, kuten SF₆:tä tai sen ympäristöystävällisiä vaihtoehtoja, sekä eristämis- että kaaripäästökeskiönä. Keskitason jännitteissä vakuumpistokkeet hallitsevat markkinoita. Vakuuteknologiaa on jopa sovellettu 66 kV ja 110 kV jänniteasteisiin, joissa vakuumpistokkeitä on kehitetty ja käytetty.

2. Luokittelu asennuspaikan perusteella:

Sisätilatyyppiset ja ulkotilatyyppiset.

Lisäksi maan suhteen eristämismenetelmän perusteella korkean jännitteen pistokkeet voidaan luokitella kolmeen rakenteelliseen tyyppiin:

1) Live-Tank Circuit Breaker (LTB):
Myös yksinkertaisesti LTB. Määritelmän mukaan tämä on pistoke, jonka katkaisukammio on sijoitettu maasta eristettyyn koteloon. Rakenteeltaan se sisältää pylvästyylisen eristimen. Katkaisija on korkeassa potentiaalissa, sijoitettuna porseleeni- tai kompositieristimeen, ja eristetty maasta tukieristimien kautta.

Avainta etuja: Korkeampia jänniteasteita voidaan saavuttaa yhdistämällä useita katkaisuyksiköitä sarjana ja lisäämällä tukieristimien korkeutta. Se on myös suhteellisen edullista.

LTB-pohjainen laite muodostaa Ilmaeristettyä kytkentälaitteistoa (AIS), ja AIS:llä rakennetut alijakot tunnetaan AIS-alijakoina. Ne tarjoavat pieniä investointeja ja yksinkertaista huoltoa, mutta vaativat suuria alueita ja usein huollon. Ne sopivat hyvin maaseudulle tai vuoristoalueille, joissa tilaa on paljon, ympäristöolosuhteet ovat suotuisat ja budjetit rajalliset.

2) Dead-Tank Circuit Breaker (DTB):
Jota myös lyhennetään DTB:ksi. Määritelty pistokkeeksi, jonka katkaisukammio on sijoitettu maanjäristykseen kiinnitettyyn metalliseen koteloon. Järistyspolku johtaa pois kautta bushingit.

Olkoon, että LTB:n ja DTB:n välillä on olennainen ero maanjäristyksessä: DTB:ssä kotelo on maapotila.

Etuja ovat mahdollisuus integroida suoraan bushingit sähkömuunnoksiin (CT), kompakti rakenne, merkittävästi pienempi alue kuin LTB:llä, parempi ympäristökestävyys (soveltuu ankaroihin olosuhteisiin) ja matalampi painopiste - mikä johtaa parempaan maanjäristyksen suorituskykyyn. Pääasiallinen haittapuoli on korkeampi hinta.

DTB-pohjainen kytkentälaite tunnetaan Hybrid Gas-Insulated Switchgear (HGIS)-nimellä, ja sitä kutsutaan HGIS-alijakoksi.

3) Kokonaan suljettu yhdistetty rakenne - Kaasueristetty metallinen kytkentälaite, jota yleisesti kutsutaan GIS (Gas-Insulated Switchgear) korkean jännitteen sovelluksissa. Tämä termi kattaa laajasti tällaiset laitteet. Itse pistokkeen osa voi myös kutsua GCB (Gas-Insulated Circuit Breaker).

Vaikka samankaltainen kuin DTB, jossa katkaisu on suljettu, GIS eroaa siinä, että se integroi ei ainoastaan pistoken, vaan myös muut alijakon olennaiset komponentit - kuten katkaisimet, maanjohtimet, mittausmuunnokset, surgesuoja, ja busbarit - kaikki suljetuissa maanjäristyksessä olevissa metallisissa koteloina, joiden sisällä on paineistettu SF₆ (tai vaihtoehtoinen eristämiskaasu). Yhteydet ulkoisiin yläjohdeviivoihin tehdään bushingit tai omia kaasukompartmentteja kautta.

Tällä tavalla rakennetut alijakot tunnetaan GIS-alijakoina (tai Gas-Insulated Substations IEEE-standardien mukaan). GIS on ideaali kaupunkialueille, joissa maahan on kalliista, tai kriittisille laitoksille, kuten suurille vesivoimaloille tai ydinvoimaloille, jotka vaativat erittäin korkeaa luotettavuutta.

Nyt korkean jännitteen pistokketyypit - LTB, DTB, GCB - ja vastaavat alijakokonfiguraatiot - AIS, HGIS, GIS - pitäisi olla selvästi selitetty.