Сравнительный анализ технологий высоковольтных нагрузочных выключателей

Выключатель нагрузки — это тип коммутационного устройства, расположенного между автоматическими выключателями и разъединителями. Он оснащен простым устройством для гашения дуги, способным прерывать номинальный ток нагрузки и некоторые перегрузочные токи, но не может прерывать ток короткого замыкания. Выключатели нагрузки могут быть классифицированы на высоковольтные и низковольтные в зависимости от их рабочего напряжения.

Твердотельный газогенерирующий высоковольтный выключатель нагрузки: этот тип использует энергию самой дуги для того, чтобы вызвать образование газа из газообразующих материалов в камере дуги, который гасит дугу. Его конструкция проста, стоимость низкая, что удовлетворяет общим требованиям применения.

Высоковольтный выключатель нагрузки с использованием сжатого воздуха: этот тип использует сжатый воздух, подаваемый поршнем во время процесса открытия, для выдувания дуги. При прерывании поршень сжимает газ, который выбрасывается для гашения дуги. Отличные диэлектрические свойства газа SF6 позволяют быстро погасить дугу, хотя конструкция немного сложнее, и сопло газа должно быть изготовлено из термостойких материалов, таких как политетрафторэтилен (PTFE).

Экологические газовые кольцевые распределительные устройства также используют конструкции выключателей нагрузки с использованием сжатого воздуха, которые могут работать без вакуумных прерывателей. Эти устройства могут полностью заменить комбинации выключателей нагрузки и предохранителей для защиты трансформаторов, удовлетворяя предпочтения клиентов, предпочитающих предохранители вместо автоматических выключателей для быстрого устранения аварий в трансформаторах.

Вакуумный высоковольтный выключатель нагрузки: этот тип использует вакуумное средство для гашения дуги, обеспечивая длительный электрический срок службы, но по сравнительно более высокой цене. Современные экологические газовые кольцевые распределительные устройства в основном используют трехпозиционные выключатели в сочетании с вакуумными выключателями нагрузки.

Масляный высоковольтный выключатель нагрузки: этот тип использует энергию самой дуги для разложения и испарения окружающего масла, которое охлаждает и гасит дугу. Его конструкция относительно проста, но массивна, широко используется в американских компактных подстанциях.

Высоковольтный выключатель нагрузки с использованием SF6: этот тип использует газ SF6 для гашения дуги, применяется в полностью изолированных или газонаполненных изолированных кольцевых распределительных устройствах. Он обладает отличной производительностью при прерывании емкостных токов. Методы гашения дуги SF6 включают сетки для гашения дуги, катушки для подавления дуги и гашение дуги сжатым воздухом. Метод сетки для гашения дуги широко используется, применяя структуру, аналогичную низковольтным воздушным автоматическим выключателям. При прерывании дуга разрезается и поглощается сеткой для гашения дуги, где она охлаждается и гаснет. Сетки для гашения дуги могут быть изготовлены из изоляционных или металлических материалов.

Структура сетки для гашения дуги проста и может удовлетворять общим требованиям кольцевых распределительных устройств, таким как требования E2 к электрическому сроку службы. Для повышения производительности необходима оптимизация материалов и конструкции.

Катушка для подавления дуги использует электромагнитную катушку, когда движущиеся и неподвижные контакты размыкаются, создавая дугу, корень дуги перемещается внутрь металлического сердечника внутри катушки потребления. Ток дуги, проходящий через катушку потребления, создает магнитное поле, которое действует на дугу, создавая силу Лоренца, заставляющую корень дуги вращаться с высокой скоростью вокруг сердечника катушки. Это охлаждает дугу, постоянно подвергая ее свежему газу SF6, и гасит ее, когда ток пересекает нуль. Катушки потребления обеспечивают отличную производительность прерывания и длительный электрический срок службы, способны выдерживать 200 операций прерывания активной нагрузки.

Для достижения замены SF6 были разработаны параллельные вакуумные выключатели нагрузки. При прерывании параллельный вакуумный прерыватель направляет ток дуги в вакуумный прерыватель для его гашения. В отличие от последовательного вакуумного прерывания, этот подход упрощает механизм работы, сохраняя тот же механизм работы, что и у выключателей нагрузки SF6. Он предлагает компактные размеры, удобную установку, легкость в эксплуатации и низкую стоимость.

Путем увеличения зазора между контактами и другими методами можно достичь экологического газового гашения дуги, действительно реализуя замену SF6 экологическими газами в кольцевых распределительных устройствах без увеличения затрат (без использования вакуумных прерывателей).