Συγκριτική Ανάλυση Τεχνολογιών Φορτίου Υψηλής Τάσης

Ο κόμβος φορτίου είναι ένα είδος συσκευής ανάλογης με τις προστατικές συσκευές (circuit breakers) και τους διαχωριστές. Διαθέτει απλή συσκευή εξάλειψης λαμπτήρα, ικανή να διακόπτει τον ρευστό φορτίου και κάποιους υπερβολικούς ρευστούς, αλλά δεν μπορεί να διακόψει τους ρευστούς σύντομης σύνδεσης. Οι κόμβοι φορτίου μπορούν να ταξινομηθούν σε υψηλής και χαμηλής τάσης, ανάλογα με την επιφάνεια εργασίας τους.

Στερεός παραγωγός αερίων υψηλής τάσης κόμβος φορτίου: Αυτός ο τύπος χρησιμοποιεί την ενέργεια από τον λαμπτήρα διάκοπτης για να προκαλέσει την παραγωγή αερίων από τα υλικά παραγωγής αερίων στην κάμπανα του λαμπτήρα, που εξαλείφουν τον λαμπτήρα. Η δομή του είναι απλή με χαμηλό κόστος, καλύπτοντας τις γενικές απαιτήσεις εφαρμογής.

Υψηλής τάσης κόμβος φορτίου με συμπιεσμένο αέρα: Αυτός ο τύπος χρησιμοποιεί συμπιεσμένο αέρα από έναν πίστον κατά τη διαδικασία ανοίγματος για να εξαλείψει τον λαμπτήρα. Κατά τη διάκοπτη, ο πίστον συμπιέζει το αέριο που εκτοξεύεται για να εξαλείψει τον λαμπτήρα. Τα εξαιρετικά μηχανικά ιδιώματα του αερίου SF6 επιτρέπουν ταχεία εξάλειψη του λαμπτήρα, παρόλο που η δομή είναι ελαφρώς πιο περίπλοκη και ο διάχυτης αερίων πρέπει να χρησιμοποιεί υλικά αντοχής υψηλής θερμοκρασίας, όπως το πολυτετραφθαλικόαιθυλενο (PTFE).

Τα περιβαλλοντικά κύκλωματα καταναλωτών επίσης χρησιμοποιούν σχεδιασμούς κόμβων φορτίου με συμπιεσμένο αέρα που μπορούν να λειτουργούν χωρίς διακόπτες βακούουμ. Αυτοί μπορούν να αντικαταστήσουν εντελώς συνδυασμούς κόμβων φορτίου-πυραύλων για την προστασία των μετατροπέων, ικανοποιώντας τις προτιμήσεις των πελατών για πυραύλους, αντί για διακόπτες, για ταχεία εξάλειψη σφαλμάτων στους μετατροπείς.

Βακούουμ υψηλής τάσης κόμβος φορτίου: Αυτός ο τύπος χρησιμοποιεί βακούουμ ως μέσο εξάλειψης του λαμπτήρα, προσφέροντας μακρά ηλεκτρική ζωή, αλλά με υψηλότερο κόστος. Τα σύγχρονα περιβαλλοντικά κύκλωματα καταναλωτών χρησιμοποιούν κυρίως τριθέσιες διακόπτες σε συνδυασμό με κόμβους φορτίου βακούουμ.

Ενδιάμεσος σε λάδι υψηλής τάσης κόμβος φορτίου: Αυτός ο τύπος χρησιμοποιεί την ενέργεια από τον λαμπτήρα για να διασπάσει και να εξατμίσει το περιβάλλον λάδι, που καταψύχει και εξαλείφει τον λαμπτήρα. Η δομή του είναι σχετικά απλή αλλά βαριά, χρησιμοποιείται συχνά σε αμερικανικού τύπου πακέτα υποσταθμείς.

SF6 υψηλής τάσης κόμβος φορτίου: Αυτός ο τύπος χρησιμοποιεί το αέριο SF6 για την εξάλειψη του λαμπτήρα, εφαρμοσμένο σε πλήρως εμβαφαία ή σε κύκλωμα με σακούλα αερίων. Έχει εξαιρετική απόδοση στη διάκοπτη κατεδάφων ρευστών. Οι μέθοδοι εξάλειψης του λαμπτήρα SF6 περιλαμβάνουν πλέγματα εξάλειψης λαμπτήρα, συριγγούς εξάλειψης λαμπτήρα και συμπιεσμένο αέρα εξάλειψης. Η μέθοδος του πλέγματος εξάλειψης λαμπτήρα είναι ευρέως χρησιμοποιούμενη, χρησιμοποιώντας μια δομή παρόμοια με τους χαμηλής τάσης αεριοδιακόπτες. Κατά τη διάκοπτη, ο λαμπτήρας κόβεται και απορροφάται στο πλέγμα εξάλειψης λαμπτήρα για κατάψυξη και εξάλειψη. Τα πλέγματα εξάλειψης λαμπτήρα μπορούν να κατασκευαστούν από ελαστικά ή μεταλλικά υλικά.

Η δομή του πλέγματος εξάλειψης λαμπτήρα είναι απλή και μπορεί να καλύψει γενικές εφαρμογές κύκλων καταναλωτών, όπως τις απαιτήσεις ηλεκτρικής ζωής E2. Για ενισχυμένη απόδοση, απαιτείται βελτιστοποίηση των υλικών και της δομής.

Ο συριγγός εξάλειψης λαμπτήρα χρησιμοποιεί ηλεκτρομαγνητικό συριγγό, όπου, όταν τα κινητά και σταθερά επαφικά σημεία χωρίζονται παράγοντας λαμπτήρα, το σημείο λαμπτήρα μεταφέρεται σε μεταλλικό πυρήνα μέσα στον συριγγό κατανάλωσης. Ο ρευστός λαμπτήρα που περνάει μέσα από τον συριγγό κατανάλωσης παράγει μαγνητικό πεδίο που ενεργεί στον λαμπτήρα, παράγοντας δύναμη Lorentz, που προκαλεί το σημείο λαμπτήρα να περιστρέφεται σε υψηλή ταχύτητα γύρω από τον πυρήνα του συριγγού. Αυτό καταψύχει τον λαμπτήρα ενώ τον εκτίθεται σε νέο αέριο SF6, εξαλείφοντάς τον όταν ο ρευστός διασχίζει το μηδέν. Οι συριγγοί κατανάλωσης παρέχουν εξαιρετική απόδοση διάκοπτης και μακρά ηλεκτρική ζωή, μπορώντας να αντεχούν 200 λειτουργίες διάκοπτης ενεργού φορτίου.

Για την επίτευξη αντικατάστασης του SF6, έχουν αναπτυχθεί παράλληλοι κόμβοι φορτίου με εξάλειψη λαμπτήρα βακούουμ. Κατά τη διάκοπτη, ένας παράλληλος διακόπτης βακούουμ διακόπτει τον ρευστό λαμπτήρα στον διακόπτη βακούουμ για εξάλειψη. Αυτή η προσέγγιση απλοποιεί τη λειτουργία, διατηρώντας την ίδια λειτουργία με τους κόμβους φορτίου SF6. Παρέχει μικρές διαστάσεις, εύκολη εγκατάσταση, εύκολη λειτουργία και χαμηλό κόστος.

Μέσω της αύξησης της διαστάσεων των επαφών και άλλων μεθόδων, μπορεί να επιτευχθεί η εξάλειψη του λαμπτήρα με περιβαλλοντικά αέρια, πραγματοποιώντας πραγματικά την αντικατάσταση του SF6 με περιβαλλοντικά αέρια σε κύκλωμα καταναλωτών χωρίς αύξηση του κόστους (χωρίς τη χρήση διακόπτες βακούουμ).