LTB vs DTB vs GIS: Usporedba visokonaponskih prekidaca

Osnovno značenje visokonaponskog prekidnika je, ukratko, da se pod normalnim uvjetima koristi za otvaranje (prekid, trip) i zatvaranje (zaključavanje, reclosing) krugova, odvoda ili specifičnih opterećenja - poput onih povezanih s transformatorima ili bankama kondenzatora. Kada dođe do greške u sustavu snage, zaštitni releji aktiviraju prekidnik kako bi prekinuli struju opterećenja ili struju kraćeg spoja, time osiguravajući sigurno funkcioniranje sustava snage. 

Visokonaponski prekidnik je vrsta visokonaponskog uređaja za prekid - također često naziva se "visokonaponski prekidnik" - i jedan je od ključnih predmeta opreme u pretvoriteljici. Međutim, zbog strogoih sigurnosnih zahtjeva visokonaponskih pretvoriteljica, osoblje obično ne može unijeti u pretvoriteljicu kako bi se približilo ili fizički pristupilo tim uređajima. U svakodnevnici obično vidimo samo visokonaponske prijenosne linije izdaleka i rijetko imamo priliku vidjeti ili dodirnuti takve prekidnike.

Dakle, kako zapravo izgleda visokonaponski prekidnik? Danas ćemo kratko razgovarati o uobičajenoj klasifikaciji i strukturnim tipovima prekidnika. Na razliku od niskonaponskih prekidnika s kojima se suočavamo u svakodnevnici - koji obično koriste samo zrak kao medij za ugasiće - visokonaponski prekidnici zahtijevaju izuzetno visoku performansu u pogledu izolacije i prekidauga, stoga zahtijevaju posebne medije za ugasiće kako bi osigurali električku sigurnost, integritet izolacije i učinkovito gasenje lukova. (Za više detalja o izolacijskim medijima, molimo pogledajte naše nadolazeće članke.)

Postoji dva glavna metoda klasifikacije visokonaponskih prekidnika:

1. Klasifikacija prema mediju za ugasiće:

(1) Naftni prekidnici: Podijeljeni su dalje na maseni-naftni i minimalno-naftni tipove. U oba slučaja kontakti se otvaraju i zatvaraju unutar nafte, koristeći transformatorsku naftu kao medij za ugasiće. Zbog ograničene performanse, ovi tipovi većinom su isključeni iz upotrebe.

(2) SF₆ ili ekološki prihvatljivi plinski prekidnici: Koriste šesterfluorid sirovine (SF₆) ili druge ekološki prihvatljive plinove kao izolacijske i medije za ugasiće.

(3) Vakuumski prekidnici: Kontakti se otvaraju i zatvaraju u vakuumu, gdje se gasenje luka dešava pod vakuumskim uvjetima.

(4) Prekidnici s čvrstim medijem za ugasiće: Koriste čvrste materijale za ugasiće koji se raspadaju pod visokom temperaturom luka, proizvodeći plin za gašenje luka.

(5) Prekidnici s komprimiranim zrakom: Koriste visokotlačni komprimirani zrak za ispuštanje luka.

(6) Magnetski prekidnici: Koriste magnetsko polje u zraku kako bi pogonili luk u kanal luka, gdje se proširuje, hlađe i gaše.

Danas visokonaponski prekidnici uglavnom koriste plinove - poput SF₆ ili ekološki prihvatljivih alternativa - kao izolacijske i medije za ugasiće. U srednjepresuskom dijelu dominantni su vakuumski prekidnici. Vakuumsku tehnologiju je čak prošireno na naponne razine od 66 kV i 110 kV, gdje su već razvijeni i implementirani vakuumski prekidnici.

2. Klasifikacija prema lokaciji instalacije:

Unutarnji i vanjski tip.

Dodatno, temeljeno na metodi izolacije u odnosu na tlo, visokonaponski prekidnici mogu biti kategorizirani u tri strukturna tipa:

1) Živoprezni prekidnik (LTB):
Također jednostavno zvan LTB. Po definiciji, to je prekidnik u kojem je komora prekidnika smještena unutar oklopne konstrukcije izolirane od zemlje. Strukturno, ima dizajn stupnastog izolatora. Prekidnik je na visokoj potencijali, smješten unutar porcelana ili složenog izolatora, i izoliran od zemlje putem nosača izolatora.

Ključne prednosti: Više naponske ocjene mogu se postići spajanjem više jedinica prekidnika u seriju i povećanjem visine nosača izolatora. Također je relativno niskog troška.

Oprema temeljena na LTB formira Zračno izolirano prekidno opremu (AIS), a pretvoriteljice izgrađene s AIS-om poznate su kao AIS pretvoriteljice. One nude niske investicije i jednostavnu održavaju, ali zahtijevaju veliku površinu zemljišta i čestu održavaju. Ideale su za ruralne ili planinske regije gdje je prostora dovoljno, okruženjski uvjeti su povoljni, a budžeti ograničeni.

2) Mrtvoprezni prekidnik (DTB):
Također skraćeno DTB. Definiran je kao prekidnik u kojem je komora prekidnika smještena unutar zemljenog metalnog rezervoara. Provodna putanja je izvedena kroz izlazne izolatori.

Ključna razlika između LTB-a i DTB-a leži u zemljenju: u DTB-u, rezervoar je na potencijalu zemlje.

Prednosti uključuju mogućnost integrisanja transformatora struje (CTs) direktno na izlazne izolatore, kompaktnu strukturu, znatno smanjenu površinu u usporedbi s LTB-om, bolju otpornost na okoliš (prikladno za teške uvjete) i niži centar težine - što rezultira boljom seizmološkom performansom. Glavna nedostatak je viši trošak.

Prekidna oprema temeljena na DTB-ima poznata je kao Hibridna plinsko izolirana prekidna oprema (HGIS), a rezultirajuća pretvoriteljica se zove HGIS pretvoriteljica.

3) Potpuno zatvorena kombinirana struktura - Plinsko izolirana metalna zatvorena prekidna oprema, često označena kao GIS (Plinsko izolirana prekidna oprema) u visokonaponskim primjenama. Ovaj termin široko pokriva takvu opremu. Sami prekidnici u ovom kontekstu mogu se posebno zvati GCB (Plinsko izolirani prekidnici).

Iako sličan DTB-u u tome što je komora prekidnika zatvorena, GIS se razlikuje time što integrira ne samo prekidnik, već i druge ključne komponente pretvoriteljice - uključujući prekidnike, zemljenje prekidnike, instrumentne transformator, zaštite od preopterećenja i busbare - sve zatvoreno unutar zemljenog metalnog oklopca ispunitog pod tlakom SF₆ (ili alternativnog izolacijskog plina). Poveznice s vanjskim nadzemnim linijama ostvare se kroz izlazne izolatore ili posebne plinske komore.

Pretvoriteljice izgrađene na ovaj način poznate su kao GIS pretvoriteljice (ili Plinsko izolirane pretvoriteljice prema IEEE standardima). GIS je idealan za urbanne područja gdje je zemljište skupo, ili za ključne objekte poput velikih hidroelektrana ili nuklearnih elektrana koje zahtijevaju izuzetno visoku pouzdanost.

Do sada bi trebala biti jasna razlika među tipovima visokonaponskih prekidnika - LTB, DTB, GCB - i odgovarajućim konfiguracijama pretvoriteljica - AIS, HGIS, GIS.