Kun sähkövälineiden automaatio on kiihtynyt, markkinoille on tullut erilaisia keskipotenttisia kytkentälaatikkoja. Niitä luokitellaan erilaisten eristämateriaalien mukaan, ja ne ovat pääasiassa ilma-eristettyjä, SF₆-kaasueristettyjä ja kiinteästä materiaalista valmistettuja. Jokaisella on omat etunsa ja haittansa: kiinteä eriste tarjoaa hyvää suorituskykyä, mutta huonot ympäristövaikutukset, SF₆ on erinomainen kaarien sammuttamisessa, mutta se on kasvihuonekaasu, ja ilma-eriste on kustannustehokasta, mutta sen tilavuus on suurempi. Yrityksillä on tarve tehdä perusteellinen valinta parantaakseen sovelluseffektiivisyyttä.
Kehitysominaisuudet
Sata vuotta kehityksen jälkeen keskipotenttiset kytkentälaatikot ovat saavuttaneet vakaan teknisen standardijärjestelmän. Käyttäjien vaatimukset ovat siirtyneet perusfunktioista ja -parametreista korkeaan luotettavuuteen ja alhaiseen toimintakustannukseen; standardointi keskittyy enemmän toiminnan jatkuvuuteen ja turvallisuuteen; ensimmäisen ja toisen asteen laitteilla on selkeä työnjaottelu monipuolisissa tuotemalleissa; digitaaliset ja verkossa olevat mittausmenetelmät edistävät älykkyyttä, vähentäen toimintakustannuksia.
Nykyinen kehitystila
Ilma-eristetty kytkentälaatikko
Ilma-eristetty kytkentälaatikko käyttää ilmaa eristämateriaalina, mukaan lukien rengasmaan kytkentälaatikot ja metallisiin kuoreihin varustetut vedetystä kytkentälaatikot, jotka ovat turvallisia ja ympäristöystävällisiä. Suuri kapasiteetti metallisiin kuoreihin varustetuissa laitteissa sopii korkean tehon toimitustilanteisiin, kun taas rengasmaan kytkentälaatikot ovat kompakteja, halpoja ja helposti asennettavia, ja ne soveltuvat pääasiassa keskipotenttisiin päätteisiin. Ne voivat muodostaa täydellisen jakelujärjestelmän integroituine suojauslaitteineen ja muuntajineen.
SF₆-kaasueristetty kytkentälaatikko
SF₆-kaasu eristää hyvin ja sammuttaa kaaret erinomaisesti, mikä tekee siitä soveltuavan keski- ja korkeapotenttisiin sovelluksiin, mutta sitä säännellään sen kasvihuonevaikutuksen vuoksi. Vakuumpyssykytkimet (VCB) rajoittuvat ≤35kV:n tason, koska niiden eristyskyky on rajallinen, joten SF₆-varusteltu laite pysyy olennaisena korkeammille potentioille. Ratkaisuja ovat kaasuseoksien käyttö SF₆-kulutuksen vähentämiseksi sekä vuodon estämisen ja kierrättämisen teknologian parantaminen.
Kiinteästä materiaalista valmistettu kytkentälaatikko
Täysin suljetulla epoksiharssilla valmistettuna se on saasteiden vastainen ja riippumaton korkeudesta, ja se on sovellettavissa ≤35kV-järjestelmiin. Kuitenkin korkeat kustannukset, lämmön siirtymisen haasteet ja vaikea epoksin harssin hajoaminen hidastavat laajaa käyttöönottoa. Suunnittelun optimointi on tarpeen tasapainottaakseen sulkeutumisen ja lämmön siirtymisen.
Tärkeät tekniset edistysaskeleet
Katkaisutekniikka
Vakuumpyssykytkimet CuCr-yhteyksillä ja pitkittäisillä magneettikentillä parantavat katkaisukykyä. Keramiikkakotelot mahdollistavat pienentymisen ja edullisen massatuotannon.
Eristystekniikka
Kaasueristetty kytkentälaatikko käyttää N₂/ilmaa SF₆:n sijaan, kun taas kiinteästä materiaalista valmistettu kytkentälaatikko parantaa ympäristöresistenssiä epoksiharssilla käsittelyllä. Molemmat käyttävät sähkökenttäsimulaatiota luotettavuuden takaamiseksi.
Älykkäät päivitykset
Integroitut anturit ja kommunikaatiomodulit mahdollistavat online-tilaseurannan. Digitaaliset suojauslaitteet ja sähköiset muuntajat korvaavat perinteisiä komponentteja.
Kehityssuunnat
Pienentäminen ja älykkäisyys ovat pääsuunta: pienentyneet laitteet vähentävät alueen jalanjälkeä >30 %, alentamalla maan hintoja; älykkäisyys parantaa ylläpidon tehokkuutta digitaalisten kaksoiskappaleiden ja 5G-teknologioiden avulla. Tulevaisuuden toimet pitäisi poistaa tarpeettomat SF₆-laitteet, edistää vakuumpuolen ja kiinteän eristeen käyttöä, ja tukea älyverkon kehitystä.
Yhteenveto
Vakuumpyssykytkimet hallitsevat nykyisesti markkinoita, kun taas SF₆- ja kiinteästä materiaalista valmistetut tuotteet ovat vähän tunnistettavissa. Älykkäiden vakuumpyssykytkentöjen nopeuttaminen ja kiinteän eristeen ympäristöongelmien ratkaiseminen parantavat paremmin sähköjärjestelmien vihreiden ja älykkäiden tarpeiden toteuttamista.