LTB vs DTB vs GIS: Yüksek Gerçilimli Anahtar Karşılaştırması

Yüksek gerilimli anahtarın temel anlamı, normal koşullar altında devreleri, besleme hatlarını veya dönüştürücülere ya da kondansatör bankalarına bağlı belirli yükleri açmak (kesmek, trıp etmek) ve kapatmak (yapmak, yeniden kapamak) için kullanılmaktadır. Güç sisteminde bir arıza oluştuğunda, koruma röleleri anahtarı etkinleştirerek yük akımını veya kısa devre akımını keser, bu sayede güç sisteminin güvenli çalışmasını sağlar.

Yüksek gerilimli anahtar, yüksek gerilimli anahtarlama cihazı türlerinden biridir—genellikle “yüksek gerilimli anahtar” olarak da bilinir—ve bir alttaki ana parçalardan biridir. Ancak, yüksek gerilimli alttaki strigent güvenlik gereklilikleri nedeniyle, personel genellikle alttakiye girip bu cihazlara yaklaşamaz veya fiziksel olarak erişemez. Günlük hayatta, genellikle uzaktan yüksek gerilimli iletim hatlarını görür ve nadiren böyle anahtarları gözlemleyebilir veya dokunabilirsiniz.

Peki, yüksek gerilimli anahtar aslında nasıl görünüyor? Bugün, anahtarların yaygın sınıflandırma ve yapısal tiplerini kısaca tartışacağız. Günlük hayatımızda karşılaştığımız düşük gerilimli anahtarlardan farklı olarak—bu anahtarlarda genellikle sadece hava ark söndürme ortamı olarak kullanılır—yüksek gerilimli anahtarlar yalıtım ve ark kesme açısından aşırı yüksek performans gerektirir ve bu nedenle elektriksel güvenliği, yalıtım bütünlüğünü ve etkili ark söndürmeyi sağlamak için özel ark söndürme ortamlarına ihtiyaç duyar. (Yalıtım ortamları hakkında daha fazla detay için lütfen gelecek makalelerimize bakınız.)

Yüksek gerilimli anahtarlar için iki ana sınıflandırma yöntemi vardır:

1. Ark söndürme ortamına göre sınıflandırma:

(1) Yağ Anahtarları: Daha fazla yağlı ve minimum yağlı tiplere ayrılır. Her ikisinde de kontaklar yağ içinde açılır ve kapanır, dönüşüm yağını ark söndürme ortamı olarak kullanır. Sınırlı performans nedeniyle bu tipler büyük ölçüde kullanım dışı bırakılmıştır.

(2) SF₆ veya Çevreci Gaz Anahtarları: Sülfür heksaflorür (SF₆) veya diğer çevre dostu gazları hem yalıtım hem de ark söndürme ortamı olarak kullanır.

(3) Vakum Anahtarları: Kontaklar vakumda açılır ve kapanır, ark söndürme vakum koşullarında gerçekleşir.

(4) Katı Söktürücülü Anahtarlar: Yüksek sıcaklıkta ark oluşumunda ayrışan katı ark söktürücü malzemeler kullanır, bu malzemeler gaz üretir ve arki söndürür.

(5) Sıkıştırılmış Hava Anahtarları: Yüksek basınçlı sıkıştırılmış havayı arkı dışarıya itmek için kullanır.

(6) Manyetik Söktürücülü Anahtarlar: Havada manyetik alana dayanarak arkı ark şemasına yönlendirir, burada arka uzatılır, soğutulur ve söndürülür.

Günümüzde, yüksek gerilimli anahtarlar genellikle SF₆ veya çevreci alternatifler gibi gazları hem yalıtım hem de ark söndürme ortamı olarak kullanmaktadır. Orta gerilim aralığında, vakum anahtarları piyasayı hakimiyet altına almıştır. Vakum teknolojisi 66 kV ve 110 kV gerilim seviyelerine kadar genişletilmiş olup, bu gerilim seviyeleri için vakum anahtarları geliştirilmiş ve dağıtılmıştır.

2. Kurulum konumuna göre sınıflandırma:

İç mekan tipi ve dış mekan tipi.

Ayrıca, yere göre yalıtım yöntemine dayanarak, yüksek gerilimli anahtarlar üç yapısal türe ayrılabilir:

1) Canlı Tanklı Anahtar (LTB):
Ayrıca basitçe LTB olarak adlandırılır. Tanımıyla, kesici odası topraktan yalıtılmış bir kap içinde yer alan bir anahtardır. Yapısal olarak, post tipi yalıtıcı tasarım öne çıkmaktadır. Kesici yüksek potansiyelde, porselen veya kompozit yalıtıcı içinde kaplanmış ve destek yalıtıcıları aracılığıyla toprağa yalıtılmıştır.

Önemli avantajları: Çok sayıda kesici birimi seri bağlanarak ve destek yalıtıcıların yüksekliğini artırarak daha yüksek gerilim seviyeleri elde edilebilir. Ayrıca göreceli olarak düşük maliyetlidir.

LTB tabanlı ekipmanlar Havadan Yalıtılmış Anahtar Kavanozu (AIS) oluşturur ve AIS ile inşa edilen alttakiler AIS alttakileri olarak bilinir. Bunlar düşük yatırım ve basit bakım sunar ancak büyük arazi alanlarına ve sık bakım gerekliliğine sahiptir. Boş alan bulunan kırsal veya dağlık bölgelerde, çevre koşulları uygun ve bütçeler sınırlı olduğunda uygundur.

2) Ölü Tanklı Anahtar (DTB):
Ayrıca DTB olarak kısaltılır. Tanımıyla, kesici odası toprağa bağlı metalle kaplanmış bir anahtardır. İletken yol bushingler aracılığıyla dışarıya çıkarılır.

Kritik olarak, LTB ve DTB arasındaki temel fark toprağa bağlanmadır: DTB'de tank toprak potansiyelindedir.

Avantajları arasında, bushinglere doğrudan akım transformatörlerinin (CT) entegre edilebilmesi, kompakt yapı, LTB'ye kıyasla önemli ölçüde azalan izdüşüm alanı, daha iyi çevre dayanıklılığı (sert koşullar için uygun), daha düşük ağırlık merkezi—bu da daha iyi deprem performansı sağlar. Ana dezavantajı daha yüksek maliyetidir.

DTB tabanlı anahtar kavanozları Hibrit Gazdan Yalıtılmış Anahtar Kavanozu (HGIS) olarak bilinir ve sonuçta oluşan alttaki HGIS alttakisi olarak adlandırılır.

3) Tamamen Kapalı Birleşik Yapı — Gazdan Yalıtılmış Metal Kaplı Anahtar Kavanozu, yüksek gerilim uygulamalarında yaygın olarak GIS (Gazdan Yalıtılmış Anahtar Kavanozu) olarak adlandırılır. Bu terim bu ekipmanları kapsamlı bir şekilde ifade eder. Anahtar bileşeni kendisi de GCB (Gazdan Yalıtılmış Anahtar) olarak adlandırılabilir.

DTB ile benzer şekilde kesicinin kaplanmış olması dışında, GIS, sadece anahtarı değil, ayrıca diğer gerekli alttaki bileşenlerini de—ayrımcı anahtarlar, topraklama anahtarları, ölçüm transformatörleri, dolgusal absorberler ve busbarları—basınçlı SF₆ (veya alternatif yalıtım gazı) ile doldurulmuş toprağa bağlı metal bir kap içinde birleştirir. Dış hava hatlarına bağlantılar bushingler veya özel gaz bölümleri aracılığıyla yapılır.

Bu şekilde inşa edilen alttakiler, GIS alttakileri (veya IEEE standartlarına göre Gazdan Yalıtılmış Alttağılar) olarak bilinir. GIS, arazi fiyatı yüksek olan şehir alanları veya ultra yüksek güvenliği talep eden büyük hidroelektrik veya nükleer tesisler gibi kritik tesisler için idealdir.

Şimdi, yüksek gerilimli anahtar türleri—LTB, DTB, GCB—ve buna karşılık gelen alttaki yapılandırmaları—AIS, HGIS, GIS—arasındaki farklar açık olmalıdır.