Vergleichende Analyse von Hochspannungs-Lastschalter-Technologien

Ein Lastschalter ist eine Art von Schaltgerät, das zwischen Leistungsschaltern und Trennschaltern positioniert ist. Er verfügt über ein einfaches Bögenlöschgerät, das in der Lage ist, den Nennlaststrom und bestimmte Überlastströme zu unterbrechen, jedoch nicht Kurzschlussströme. Lastschalter können nach ihrem Betriebsspannungsniveau in Hoch- und Niederspannungstypen eingeteilt werden.

Feststoff-Gas erzeugender Hochspannungs-Lastschalter: Dieser Typ nutzt die Energie des Bögens selbst, um gasbildende Materialien im Bogenraum Gas erzeugen zu lassen, das den Bogen löscht. Seine Struktur ist einfach und günstig, was allgemeinen Anforderungen gerecht wird.

Druckluft-Hochspannungs-Lastschalter: Diese Art verwendet während des Öffnungsvorgangs Druckluft aus einem Kolben, um den Bogen auszublasen. Während der Unterbrechung komprimiert der Kolben Gas, das ausgestoßen wird, um den Bogen zu löschen. Die ausgezeichneten Isolierungseigenschaften von SF6-Gas ermöglichen eine schnelle Bögenlöschung, obwohl die Struktur etwas komplexer ist und die Gasdüse hitzebeständige Materialien wie Polytetrafluorethylen (PTFE) verwenden muss.

Umweltfreundliche Gasschaltanlagen nutzen auch Druckluft-Lastschaltdesigns, die ohne Vakuumschalter arbeiten können. Diese können komplett Lastschalter-Sicherungskombinationen für Transformatorschutz ersetzen und Kundenpräferenzen für Sicherungen statt Schalter bei schneller Störungsbeseitigung in Transformatoranlagen erfüllen.

Vakuums-Hochspannungs-Lastschalter: Dieser Typ verwendet Vakuum als Medium zur Bögenlöschung, bietet eine lange elektrische Lebensdauer, aber zu einem relativ höheren Preis. Moderne umweltfreundliche Gasschaltanlagen setzen hauptsächlich Dreipositionsschalter in Kombination mit Vakuumlastschaltern ein.

Ölgetränkter Hochspannungs-Lastschalter: Dieser Typ nutzt die Energie des Bögens selbst, um umgebendes Öl zu zerlegen und zu verdampfen, was den Bogen abkühlt und löst. Seine Struktur ist relativ einfach, aber schwer, und wird häufig in amerikanischen Paket-Umspannwerken verwendet.

SF6-Hochspannungs-Lastschalter: Dieser Typ verwendet SF6-Gas zur Bögenlöschung und wird in vollständig isolierten oder gasgefüllten isolierten Ringverteilern eingesetzt. Er hat eine ausgezeichnete Leistung bei der Unterbrechung kapazitiver Ströme. SF6-Bögenlöschmethoden umfassen Bögenlöschgitter, Bögenunterdrückungsspulen und Druckluft-Bögenlöschung. Die Methode des Bögenlöschgitters wird weit verbreitet angewendet und hat eine ähnliche Struktur wie Niederspannungsluftleistungsschalter. Während der Unterbrechung wird der Bogen durchtrennt und in das Bögenlöschgitter absorbiert, wo er abgekühlt und gelöscht wird. Bögenlöschgitter können aus isolierenden oder metallischen Materialien hergestellt werden.

Die Struktur des Bögenlöschgitters ist einfach und kann allgemeinen Anforderungen an Ringverteiler gerecht werden, wie z.B. E2-Elektriclebensdaueranforderungen. Für verbesserte Leistung ist die Optimierung von Materialien und Strukturen notwendig.

Die Bögenunterdrückungsspule verwendet eine elektromagnetische Spule, bei der, wenn sich bewegliche und feste Kontakte trennen und einen Bogen erzeugen, der Bogen auf einen Metallkern innerhalb der Verbrauchsspule übertragen wird. Der Bogenstrom, der durch die Verbrauchsspule fließt, erzeugt ein Magnetfeld, das auf den Bogen wirkt und Lorentzkraft erzeugt, die den Bogen um den Kern der Spule hochdrehen lässt. Dies kühlt den Bogen, während er ständig frischem SF6-Gas ausgesetzt wird, und löscht ihn, wenn der Strom Null überschreitet. Verbrauchsspulen bieten ausgezeichnete Unterbrechungsleistung und lange elektrische Lebensdauer und können 200 Operationen der aktiven Lastunterbrechung standhalten.

Um SF6 zu ersetzen, wurden parallele Vakuumbögenlösch-Lastschalter entwickelt. Während der Unterbrechung leitet ein paralleler Vakuumschalter den Bogenstrom in den Vakuumschalter zum Erlöschen. Im Gegensatz zur seriellen Vakuumschwächung vereinfacht dieser Ansatz den Betriebsmechanismus und behält den gleichen Betriebsmechanismus wie SF6-Lastschalter bei. Es bietet eine kompakte Größe, bequeme Installation, einfache Bedienung und niedrige Kosten.

Durch die Erhöhung des Kontaktabstandes und andere Methoden kann eine umweltfreundliche Gasschwächung erreicht werden, wodurch ein echter Ersatz von SF6 durch umweltfreundliche Gase in Ringverteilern ohne Kostensteigerung (ohne Verwendung von Vakuumschaltern) möglich wird.