Phân tích so sánh công nghệ công tắc tải điện áp cao

Công tắc tải là loại thiết bị chuyển mạch được đặt giữa cầu chì và công tắc ngắt. Nó có cơ cấu dập hồ quang đơn giản, có khả năng cắt dòng điện tải định mức và một số dòng điện quá tải, nhưng không thể cắt dòng điện ngắn mạch. Công tắc tải có thể được phân loại thành hai loại: cao áp và hạ áp theo điện áp hoạt động.

Công tắc tải cao áp sản sinh khí rắn: Loại này sử dụng năng lượng từ hồ quang để gây ra sự tạo khí từ vật liệu sản sinh khí trong buồng hồ quang, nhằm dập hồ quang. Cấu trúc của nó đơn giản, chi phí thấp, đáp ứng yêu cầu sử dụng thông thường.

Công tắc tải cao áp dùng khí nén: Loại này sử dụng khí nén từ piston trong quá trình mở để thổi tắt hồ quang. Khi cắt, piston nén khí được phun ra để dập hồ quang. Tính chất cách điện tuyệt vời của khí SF6 cho phép dập hồ quang nhanh chóng, mặc dù cấu trúc hơi phức tạp hơn và đầu phun khí phải sử dụng vật liệu chịu nhiệt cao như polytetrafluoroethylene (PTFE).

Các tủ phân phối vòng khí môi trường cũng sử dụng thiết kế công tắc tải dùng khí nén mà không cần bộ phận cắt chân không. Chúng có thể hoàn toàn thay thế cho tổ hợp công tắc tải - cầu chì để bảo vệ biến áp, thỏa mãn sở thích của khách hàng về việc sử dụng cầu chì thay vì cầu dao để làm rõ nhanh chóng lỗi trong biến áp.

Công tắc tải cao áp chân không: Loại này sử dụng môi trường chân không để dập hồ quang, cung cấp tuổi thọ điện dài nhưng với giá tương đối cao hơn. Các tủ phân phối vòng hiện đại chủ yếu sử dụng công tắc ba vị trí kết hợp với công tắc tải chân không.

Công tắc tải cao áp ngâm dầu: Loại này sử dụng năng lượng từ hồ quang để phân hủy và bay hơi dầu xung quanh, làm mát và dập hồ quang. Cấu trúc của nó tương đối đơn giản nhưng nặng, thường được sử dụng trong các trạm biến áp kiểu Mỹ.

Công tắc tải cao áp SF6: Loại này sử dụng khí SF6 để dập hồ quang, được áp dụng trong các tủ phân phối vòng cách điện hoàn toàn hoặc cách điện bằng túi khí. Nó có hiệu suất tốt trong việc cắt dòng điện dung. Các phương pháp dập hồ quang SF6 bao gồm lưới dập hồ quang, cuộn dây dập hồ quang và dập hồ quang bằng khí nén. Phương pháp lưới dập hồ quang được sử dụng rộng rãi, có cấu trúc tương tự như các cầu dao không khí hạ áp. Trong quá trình cắt, hồ quang được cắt và hấp thụ vào lưới dập hồ quang để làm mát và dập. Lưới dập hồ quang có thể được làm từ vật liệu cách điện hoặc kim loại.

Cấu trúc lưới dập hồ quang đơn giản và có thể đáp ứng yêu cầu sử dụng chung cho các tủ phân phối vòng, như yêu cầu về tuổi thọ điện E2. Để tăng cường hiệu suất, cần tối ưu hóa vật liệu và cấu trúc.

Cuộn dây dập hồ quang sử dụng cuộn dây điện từ, khi tiếp điểm di chuyển và cố định tách ra để tạo hồ quang, gốc hồ quang chuyển đến lõi kim loại bên trong cuộn tiêu hao. Dòng điện hồ quang đi qua cuộn tiêu hao tạo ra từ trường tác động lên hồ quang, tạo lực Lorentz, đẩy gốc hồ quang quay nhanh xung quanh lõi cuộn. Điều này làm mát hồ quang đồng thời liên tục đưa nó tiếp xúc với khí SF6 mới, dập hồ quang khi dòng điện qua không. Cuộn tiêu hao cung cấp hiệu suất cắt tuyệt vời và tuổi thọ điện dài, có thể chịu được 200 lần cắt tải hoạt động.

Để thay thế SF6, các công tắc tải song song dập hồ quang chân không đã được phát triển. Trong quá trình cắt, công tắc tải song song chuyển dòng hồ quang vào bộ phận cắt chân không để dập. Không giống như cắt chuỗi chân không, cách tiếp cận này đơn giản hóa cơ chế hoạt động, giữ nguyên cơ chế hoạt động như các công tắc tải SF6. Nó có kích thước nhỏ gọn, dễ lắp đặt, dễ vận hành và giá thành thấp.

Bằng cách tăng khoảng cách tiếp điểm và các phương pháp khác, có thể đạt được dập hồ quang bằng khí môi trường, thực sự thay thế SF6 bằng khí môi trường trong các tủ phân phối vòng mà không tăng chi phí (không sử dụng công tắc chân không).