Sammenlignende analyse af teknologier for højspændingsbelastningsafbrydere
En lastskal er en type afbryder, der placeres mellem strømafbrydere og afkoblingskontakter. Den har en simpel bueudslukningsenhed, der kan afbryde den angivne laststrøm og visse overlaststrømme, men kan ikke afbryde kortslutningsstrømme. Lastskal kan inddeles i højspændings- og lavspændingstyper efter deres driftsspænding.
Fast gasproducerende højspændingslastskal: Denne type bruger energien fra selve buens udvikling til at få gasproducerende materialer i buen for at generere gas, der slukker buen. Dens struktur er simpel med lav kostpris, hvilket opfylder generelle anvendelseskrav.
Komprimeret luft højspændingslastskal: Denne type bruger komprimeret luft fra en kolben under åbningen til at blæse buen ud. Under afbrydelsen komprimerer kolben gassen, der udskydes for at slukke buen. De fremragende isolerende egenskaber hos SF6-gas giver hurtig buedødning, selvom strukturen er lidt mere kompleks, og gasmundingen skal bruge højtemperaturbestandige materialer som polytetrafluorethylen (PTFE).
Miljøvenlige gasringhovedenheder anvender også designs med komprimeret luft lastskal, der kan fungere uden vakuumafbrydere. Disse kan fuldstændigt erstatte kombinationer af lastskal-fuse til transformerbeskyttelse, hvilket opfylder kundens præference for fuse frem for strømafbrydere til hurtig fejlrydning i transformer.
Vakuum højspændingslastskal: Denne type bruger vakuummedium til buedødning, hvilket giver lang elektrisk levetid, men til en relativt højere pris. Moderne miljøvenlige gasringhovedenheder anvender primært tre-positionsskal kombineret med vakuumlastskal.
Oliedækket højspændingslastskal: Denne type bruger energien fra selve buen til at nedbryde og fordamp omgivende olie, hvilket køler og slukker buen. Dens struktur er relativt simpel, men tung, og anvendes ofte i amerikanske pakkeunderstationer.
SF6 højspændingslastskal: Denne type anvender SF6-gas til buedødning, anvendt i fuldt isolerede eller gaspose-isolerede ringhovedenheder. Den har fremragende ydeevne i afbrydelse af kapacitive strømme. SF6-buedødning metoder inkluderer buedødningsgitter, buedødningsspoler og komprimeret luft buedødning. Buedødningsgittermetoden er bredt anvendt, vedtagen en struktur lignende lavspændingsluftafbrydere. Under afbrydelsen skæres buen og adsorberes i buedødningsgitteret for køling og dødning. Buedødningsgitter kan være lavet af enten isolerende eller metaliske materialer.
Buedødningsgitterstrukturen er simpel og kan opfylde generelle ringhovedenhedsanvendelser, såsom E2 elektriske levetidskrav. For forbedret ydeevne er det nødvendigt at optimere materialer og struktur.
Buedødningsspolen anvender en elektromagnetisk spole, hvorved, når bevægelige og faste kontakter adskilles for at producere en bue, flyttes bueroden til et metalisk kerne indeni forbrugscoilen. Buestrømmen, der passerer gennem forbrugscoilen, genererer et magnetfelt, der virker på buen for at producere Lorentz-kraft, der driver bueroden til at rotere i høj hastighed omkring koilkerne. Dette køler buen, mens den konstant udsættes for frisk SF6-gas, og slukkes, når strømmen krydser nul. Forbrugsspoler har fremragende afbrydningsydeevne og lang elektrisk levetid, kan klare 200 operationer med aktiv lastafbrydning.
For at opnå SF6-erstatning er parallelle vakuum buedødning lastskal blevet udviklet. Under afbrydelsen omdirigerer en parallel vakuumafbryder buen til vakuumafbryderen for dødning. I modsætning til serievakuumafbrydning forenkler denne tilgang driftsmekanikken, ved at opretholde samme driftsmekanik som SF6-lastskal. Det tilbyder kompakt størrelse, bekvem installation, let drift og lav kostpris.
Ved at øge kontaktkløften og andre metoder kan miljøvenlig gasbuedødning opnås, der virkelig realiserer SF6-erstatning med miljøvenlige gasser i ringhovedenheder uden at øge omkostninger (uden at bruge vakuumafbrydere).
