تحلیل مقایسهای فناوریهای کلید بار بالا
سوئیچ بار نوعی دستگاه تغییر مسیر است که بین شکنها و جداکنندهها قرار میگیرد. این دستگاه دارای سیستم ساده خاموشکننده قوس است که قادر به قطع جریان بار نامزدی و برخی جریانهای بیشباری است، اما نمیتواند جریانهای کوتاهمدار را قطع کند. سوئیچهای بار میتوانند به دو نوع فشار بالا و فشار پایین طبقهبندی شوند.
سوئیچ بار فشار بالا با تولید گاز جامد: این نوع از انرژی حاصل از قطع قوس برای ایجاد گاز از مواد تولیدکننده گاز در کامره قوس استفاده میکند که قوس را خاموش میکند. ساختار آن ساده و هزینه کمتری دارد و نیازهای کلی را برآورده میکند.
سوئیچ بار فشار بالا با هوا فشرده: این نوع از هوا فشرده توسط پیستون در زمان باز شدن برای خاموش کردن قوس استفاده میکند. در زمان قطع، پیستون گاز را فشرده کرده و از آن بیرون میکشد تا قوس را خاموش کند. خصوصیات عایقی بسیار خوب SF6 اجازه میدهد که قوس به سرعت خاموش شود، اگرچه ساختار کمی پیچیدهتر است و دهانه گاز باید از مواد مقاوم در برابر دمای بالا مانند پلیتترافلورواتیلن (PTFE) استفاده کند.
واحدهای حلقهای گاز محیطی نیز از طراحی سوئیچ بار با هوا فشرده استفاده میکنند که میتوانند بدون میانبُر خلاء عمل کنند. اینها میتوانند به طور کامل ترکیب سوئیچ بار-فیوز را برای حفاظت از ترانسفورماتور جایگزین کنند، که ترجیح مشتریان برای استفاده از فیوز به جای شکنها برای رفع سریع خطاهای ترانسفورماتور را برآورده میکند.
سوئیچ بار فشار بالا خلاء: این نوع از محیط خلاء برای خاموش کردن قوس استفاده میکند، که عمر الکتریکی طولانی ارائه میدهد اما با قیمت نسبتاً بالاتر. واحدهای حلقهای گاز محیطی مدرن از سوئیچهای سهوضعیتی ترکیبی با سوئیچ بار خلاء استفاده میکنند.
سوئیچ بار فشار بالا غوطهور در روغن: این نوع از انرژی حاصل از قوس برای تجزیه و بخار کردن روغن اطراف استفاده میکند که قوس را خنک و خاموش میکند. ساختار آن نسبتاً ساده است اما سنگین است و معمولاً در زیرстанسیونهای آمریکایی استفاده میشود.
سوئیچ بار فشار بالا SF6: این نوع از گاز SF6 برای خاموش کردن قوس استفاده میکند، که در واحدهای حلقهای کاملاً عایق یا عایقبندی شده با کیسه گاز استفاده میشود. عملکرد بسیار خوبی در قطع جریانهای ظرفیتی دارد. روشهای خاموش کردن قوس با SF6 شامل شبکههای خاموشکننده قوس، کویلهای خاموشکننده قوس و خاموش کردن قوس با هوا فشرده است. روش شبکه خاموشکننده قوس به طور گسترده استفاده میشود و ساختاری مشابه با شکنهای هوایی فشار پایین دارد. در زمان قطع، قوس برش و جذب میشود و در شبکه خاموشکننده قوس برای خنک شدن و خاموش شدن قرار میگیرد. شبکههای خاموشکننده قوس میتوانند از مواد عایق یا فلزی ساخته شوند.
ساختار شبکه خاموشکننده قوس ساده است و میتواند نیازهای کلی واحدهای حلقهای را برآورده کند، مانند نیازهای عمر الکتریکی E2. برای عملکرد بهتر، بهینهسازی مواد و ساختار ضروری است.
کویل خاموشکننده قوس از یک کویل الکترومغناطیسی استفاده میکند که وقتی تماسهای متحرک و ثابت از هم جدا شده و قوس ایجاد میشود، ریشه قوس به هسته فلزی داخل کویل مصرف منتقل میشود. جریان قوس که از کویل مصرف عبور میکند میدان مغناطیسی ایجاد میکند که بر قوس تأثیر میگذارد و نیروی لورنتس را تولید میکند که ریشه قوس را به صورت سریع دور هسته کویل میچرخاند. این عمل قوس را خنک میکند و آن را به طور مداوم به گاز SF6 تازه میرساند تا در زمان عبور جریان از صفر خاموش شود. کویلهای مصرف عملکرد قطع بسیار خوب و عمر الکتریکی طولانی دارند و قادر به تحمل ۲۰۰ عملیات قطع بار فعال هستند.
برای جایگزینی SF6، سوئیچهای بار خاموشکننده قوس موازی با خلاء توسعه یافتهاند. در زمان قطع، میانبُر خلاء موازی جریان قوس را به میانبُر خلاء هدایت میکند تا خاموش شود. این روش مکانیسم عملیاتی را ساده میکند و همان مکانیسم عملیاتی سوئیچهای بار SF6 را حفظ میکند. این روش اندازه کوچک، نصب راحت، کاربرد آسان و هزینه کمتری دارد.
با افزایش فاصله تماس و روشهای دیگر، میتوان خاموش کردن قوس با گازهای محیطی را به دست آورد و به طور واقعی جایگزینی SF6 با گازهای محیطی را در واحدهای حلقهای بدون افزایش هزینه (بدون استفاده از میانبُرهای خلاء) به دست آمد.
