Jämförelseanalys av teknologier för högspänningsbelastningskopplare

En lastbrytare är en typ av brytare som placeras mellan strömbrytare och avkopplare. Den har en enkel bågsläckande enhet som kan avbryta den specificerade lastströmmen och vissa överbelastningsströmmar, men kan inte avbryta kortslutningsströmmar. Lastbrytare kan indelas i högspännings- och lågspänningstyper beroende på deras driftsspänning.

Fast gasproducerande högspänningslastbrytare: Denna typ använder energin från bågen själv för att orsaka gasproducerande material i bågkammaren att generera gas som släcker bågen. Dess struktur är enkel med låg kostnad, vilket uppfyller generella tillämpningskrav.

Komprimerad luft högspänningslastbrytare: Denna typ använder komprimerad luft från en kolv under öppningsprocessen för att blåsa ut bågen. Under avbrottet komprimerar kollen gas som ejekteras för att släcka bågen. De utmärkta isolerande egenskaperna hos SF6-gas möjliggör snabb bågsläckning, även om strukturen är något mer komplex och gasnozzen måste använda hettmotståndande material som polytetrafluorethen (PTFE).

Miljövänliga gasringhuvuden använder också design av komprimerad luft lastbrytare som kan fungera utan vakuumavbrytare. Dessa kan helt ersätta kombinationer av lastbrytare-fusfall för transformerbeskydd, vilket uppfyller kundens föredran för fusfall istället för strömbrytare för snabb felavbrott i transformatorer.

Vakuum högspänningslastbrytare: Denna typ använder vakuummedium för bågsläckning, vilket ger lång elektrisk livslängd men till ett relativt högre pris. Moderna miljövänliga gasringhuvuden antar huvudsakligen trepositionsswitchar kombinerade med vakuumlastbrytare.

Oljeindränkta högspänningslastbrytare: Denna typ använder energin från bågen själv för att dekomponera och ånga upp omgivande olja, vilket kylner och släcker bågen. Dess struktur är relativt enkel men tung, vanligtvis använd i amerikanska pakettransformatorstationer.

SF6 högspänningslastbrytare: Denna typ använder SF6-gas för bågsläckning, tillämpad i fullt isolerade eller gasväskisolering ringhuvuden. Den har utmärkt prestanda vid avbrott av kapacitiva strömmar. SF6-bågsläckningsmetoder inkluderar bågsläckningsgrillar, bågsläckningsspolar och komprimerad luft bågsläckning. Bågsläckningsgrillmetoden är brett använd, med en struktur liknande lågspänningsluftströmbrytare. Under avbrottet skärs bågen och adsorberas in i bågsläckningsgrillen för kylning och släckning. Bågsläckningsgrillar kan vara gjorda av både isolerande och metalliska material.

Bågsläckningsgrillstrukturen är enkel och kan uppfylla generella ringhuvudtillämpningar, såsom E2-elektriska livslängdskrav. För förbättrad prestanda krävs optimering av material och struktur.

Bågsläckningsspolen använder en elektromagnetisk spole där, när rörliga och fasta kontakter separeras för att producera en båge, överförs bågroten till en metallkärna inuti konsumtionsspolen. Bågströmmen som passerar genom konsumtionsspolen genererar ett magnetfält som verkar på bågen för att producera Lorentzkraft, som driver bågroten att rotera i hög hastighet runt spolkärnan. Detta kylner bågen samtidigt som den kontinuerligt exponeras för nytt SF6-gas, vilket släcker den när strömmen korsar noll. Konsumtionsspolar erbjuder utmärkt avbrottsprestanda och lång elektrisk livslängd, kapabel att tåla 200 operationer av aktiv lastavbrott.

För att uppnå SF6-ersättning har parallella vakuum bågsläckande lastbrytare utvecklats. Under avbrottet ledar en parallell vakuumavbrytare bågströmmen in i vakuumavbrytaren för släckning. I motsats till serievakuumavbrott förenklar denna metod drivmekanismen, med samma drivmekanism som SF6-lastbrytare. Den erbjuder kompakt storlek, bekväm installation, lätt hantering och låg kostnad.

Genom att öka kontaktavstånd och andra metoder kan miljövänlig gasbågsläckning uppnås, vilket verkligen möjliggör SF6-ersättning med miljövänliga gaser i ringhuvuden utan att öka kostnader (utan att använda vakuumavbrytare).