การวิเคราะห์เปรียบเทียบเทคโนโลยีสวิตช์โหลดแรงดันสูง

สวิตช์โหลดเป็นอุปกรณ์เปลี่ยนแปลงที่ตั้งอยู่ระหว่างสวิตช์วงจรและสวิตช์ตัดไฟ มีอุปกรณ์ดับอาร์กแบบง่ายที่สามารถตัดกระแสโหลดตามกำหนดและกระแสเกินบางระดับได้ แต่ไม่สามารถตัดกระแสลัดวงจรได้ สวิตช์โหลดสามารถแบ่งออกเป็นประเภทแรงดันสูงและแรงดันต่ำตามแรงดันการทำงาน

สวิตช์โหลดแรงดันสูงที่ผลิตแก๊สด้วยของแข็ง: ประเภทนี้ใช้พลังงานจากอาร์กที่แตกเองเพื่อทำให้วัสดุที่ผลิตแก๊สภายในห้องอาร์กสร้างแก๊สที่ดับอาร์ก โครงสร้างมีความง่ายและราคาถูก ตอบสนองความต้องการทั่วไป

สวิตช์โหลดแรงดันสูงโดยใช้อากาศอัด: ประเภทนี้ใช้อากาศอัดจากกระบอกสูบในระหว่างกระบวนการเปิดเพื่อเป่าอาร์กออก ในระหว่างการตัด กระบอกสูบจะอัดแก๊สที่ถูกฉีดออกมาเพื่อดับอาร์ก คุณสมบัติการฉนวนที่ยอดเยี่ยมของแก๊ส SF6 ทำให้สามารถดับอาร์กได้อย่างรวดเร็ว แม้ว่าโครงสร้างจะซับซ้อนเล็กน้อยและหัวฉีดแก๊สต้องใช้วัสดุทนความร้อนสูงเช่น PTFE (โพลีเทトラฟลูออโรเอธิลีน)

หน่วยวงจรหลักที่ใช้แก๊สสิ่งแวดล้อมยังใช้การออกแบบสวิตช์โหลดอากาศอัดที่สามารถทำงานได้โดยไม่ต้องใช้สวิตช์วงจรในสุญญากาศ สามารถแทนที่การรวมสวิตช์โหลด-ฟิวส์เพื่อปกป้องหม้อแปลงได้ทั้งหมด ตอบสนองความต้องการของลูกค้าที่ต้องการฟิวส์มากกว่าวงจรตัดไฟสำหรับการกำจัดข้อผิดพลาดอย่างรวดเร็วในหม้อแปลง

สวิตช์โหลดแรงดันสูงในสุญญากาศ: ประเภทนี้ใช้สื่อสุญญากาศในการดับอาร์ก มีอายุการใช้งานทางไฟฟ้ายาวนาน แต่มีราคาสูงกว่า หน่วยวงจรหลักที่ใช้แก๊สสิ่งแวดล้อมสมัยใหม่ส่วนใหญ่ใช้สวิตช์สามตำแหน่งร่วมกับสวิตช์โหลดในสุญญากาศ

สวิตช์โหลดแรงดันสูงแช่ในน้ำมัน: ประเภทนี้ใช้พลังงานจากอาร์กเองเพื่อสลายและระเหิดน้ำมันรอบ ๆ ทำให้อาร์กเย็นและดับ โครงสร้างมีความง่ายแต่หนัก ใช้กันอย่างแพร่หลายในสถานีหม้อแปลงแบบแพ็คเกจสไตล์อเมริกา

สวิตช์โหลดแรงดันสูงที่ใช้แก๊ส SF6: ประเภทนี้ใช้แก๊ส SF6 ในการดับอาร์ก ใช้ในหน่วยวงจรหลักที่ฉนวนเต็มหรือฉนวนแบบถุงแก๊ส มีประสิทธิภาพในการตัดกระแสประจุสูง วิธีการดับอาร์กของ SF6 รวมถึงตะแกรงดับอาร์ก วงจรดับอาร์ก และการดับอาร์กด้วยอากาศอัด วิธีการดับอาร์กด้วยตะแกรงดับอาร์กถูกใช้กันอย่างกว้างขวาง โดยใช้โครงสร้างคล้ายกับสวิตช์วงจรอากาศแรงดันต่ำ เมื่อมีการตัดอาร์ก อาร์กจะถูกตัดและดูดเข้าสู่ตะแกรงดับอาร์กเพื่อให้เย็นและดับ ตะแกรงดับอาร์กสามารถทำจากวัสดุฉนวนหรือโลหะได้

โครงสร้างตะแกรงดับอาร์กมีความง่ายและสามารถตอบสนองความต้องการของหน่วยวงจรหลักทั่วไป เช่น ข้อกำหนด E2 สำหรับชีวิตทางไฟฟ้า สำหรับประสิทธิภาพที่สูงขึ้น การปรับปรุงวัสดุและโครงสร้างเป็นสิ่งจำเป็น

วงจรดับอาร์กใช้ขดลวดแม่เหล็ก เมื่อตัวต่อเคลื่อนที่และตัวต่อคงที่แยกออกจากกันและสร้างอาร์ก รากของอาร์กจะถูกย้ายไปยังแกนโลหะภายในขดลวดดับอาร์ก กระแสอาร์กที่ผ่านขดลวดดับอาร์กสร้างสนามแม่เหล็กที่ทำให้อาร์กเกิดแรงลอเรนซ์ ทำให้รากของอาร์กหมุนเวียนอย่างรวดเร็วรอบแกนขดลวด ทำให้อาร์กเย็นลงและสัมผัสกับแก๊ส SF6 ใหม่อย่างต่อเนื่อง จนกระทั่งดับเมื่อกระแสผ่านศูนย์ ขดลวดดับอาร์กมีประสิทธิภาพในการตัดที่ยอดเยี่ยมและชีวิตทางไฟฟ้าที่ยาวนาน สามารถทนทานต่อการตัดโหลดที่ทำงานได้ 200 ครั้ง

เพื่อทดแทน SF6 ได้พัฒนาสวิตช์โหลดดับอาร์กขนานด้วยสุญญากาศ ในระหว่างการตัด อาร์กกระแสจะถูกเบี่ยงเข้าสู่สวิตช์วงจรในสุญญากาศเพื่อดับ ต่างจากสวิตช์วงจรในสุญญากาศแบบอนุกรม วิธีการนี้ทำให้กลไกการทำงานง่ายขึ้น ขณะเดียวกันยังคงใช้กลไกการทำงานเหมือนสวิตช์โหลด SF6 ขนาดกะทัดรัด ติดตั้งง่าย ใช้งานสะดวก และมีราคาต่ำ

โดยการเพิ่มช่องว่างระหว่างตัวต่อและวิธีอื่น ๆ สามารถทำให้การดับอาร์กด้วยแก๊สสิ่งแวดล้อมเป็นจริง ทำให้สามารถทดแทน SF6 ด้วยแก๊สสิ่งแวดล้อมในหน่วยวงจรหลักได้โดยไม่เพิ่มต้นทุน (โดยไม่ใช้สวิตช์วงจรในสุญญากาศ)