A villamos energia-berendezések gyorsabb automatizálásával különböző közegfeszültségű kapcsolókészülékek jelentek meg a piacra. Izolációs médián alapján főleg három típusba oszthatók: levegőizolt, SF₆ gázizolt és szilárdizolt, mindegyiknek saját előnye és hátránya van: a szilárd izoláció jól teljesítményes, de nem túl környezetbarát, az SF₆ kiemelkedő hajlástartó képességgel rendelkezik, de üvegházhatású gáz, míg a levegőizoláció költséghatékony, de nagyobb térfogatot igényel. A vállalatok számára komplex döntési folyamat szükséges a hatékonyság növelése érdekében.
Fejlesztési jellemzők
Egy évszázados fejlődés után a közegfeszültségű kapcsolókészülékek megalakult technikai normaszabványrendszerrel rendelkeznek. A felhasználói igények alapvető funkciókról/paraméterekről mozdultak át magas megbízhatóság és alacsony üzemeltetési költségre; a normák meghatározása inkább az üzem folytonosságára és biztonságára összpontosít; az elsődleges/másodlagos berendezések világos felosztással és sokféle termékmennyiségi szerkezettel rendelkeznek; digitális és online érzékelési technológiák támogatják az intelligencia fejlesztését, csökkentve az üzemeltetési költségeket.
Jelenlegi fejlesztési állapot
Levegőizolt kapcsolókészülékek
A levegőt használva izolációs médiaként, beleértve a gyűrűs főkapcsolókat és fémmetszeti húzható kapcsolókészülékeket, amelyek biztonságosak és környezetbarátak. A nagy kapacitású fémmetszeti berendezések alkalmasak nagy teljesítményű ellátási helyzetekre, míg a gyűrűs főkapcsolók kompaktek, olcsók és könnyen telepíthetők, főleg közegfeszültségű végpontokban. Egységes védelmi eszközökkel és transzformátorokkal egy teljes elosztó automata rendszert alkothatnak.
SF₆ gázizolt kapcsolókészülékek
Az SF₆ gáz kiváló hajlástartó és izolációs tulajdonságokkal rendelkezik, alkalmas közeg-magafeszültségű alkalmazásokhoz, de szabályozás alá került üvegházhatás miatt. A vakuum-körzetváltók (VCBs) ≤35kV-ra korlátozódnak az izolációs korlátok miatt, így az SF₆-es berendezések továbbra is létfontosságúak magasabb feszültségeknél. Megoldások között szerepel a gázkeverékek használata az SF₆-fogyasztás csökkentése érdekében, valamint a szivárgás megelőzésének és újrafeldolgozásának javítása.
Szilárdizolt kapcsolókészülékek
Teljesen lezárva epoxidműanyagban, szennyezésmentes és magasságfüggetlen, alkalmazható ≤35kV rendszerekben. Azonban a magas költsége, a hővezetési kihívások és a nehéz epoxid-lebomlás akadályozza a széles körű elfogadását. A tervezés optimalizálása szükséges a lezárás és a hővezetés közötti egyensúly megteremtéséhez.
Kulcsfontosságú technológiai fejlődés
Hajlástartó technológia
CuCr-kapcsolatokkal és hosszirányú mágneses mezőszerkezettel felszerelt VCB-k javított hajlástartó képességgel rendelkeznek. A keramikus burkolatok lehetővé teszik a miniaturizációt és az alacsony költségű tömeggyártást.
Izolációs technológia
A gázizolt kapcsolókészülékek N₂/levegőt használnak az SF₆ helyett, míg a szilárdizolt kapcsolókészülékek környezeti ellenállásukat az epoxid bevonatolással fejlesztik. Mindkettő elektrikus mező-szimulációt alkalmaz a megbízhatóság érdekében.
Intelligens frissítések
Integrált érzékelők és kommunikációs modulok lehetővé teszik az online állapotfigyelést. Digitális védelmi eszközök és elektromos transzformátorok helyettesítik a hagyományos komponenseket.
Fejlesztési trendek
A miniaturizáció és az intelligencia a főstream: a miniaturizált berendezések 30%-nál többet csökkenthetnek a vezetőház talajterületén, csökkentve a földköltségeket; az intelligencia digitális ikrek és 5G technológiák révén javítja az üzemeltetési hatékonyságot. A jövőbeni erőfeszítések a nem szükséges SF₆-es berendezések fokozatos kivitelezését, a vakuum/szilárd izoláció előmozdítását és az intelligens hálózatok fejlesztését célozzák.
Összefoglalás
A vakuum-kapcsolókészülékek jelenleg dominálják a piacot, míg az SF₆ és a szilárdizolt termékek alacsony részesedéssel rendelkeznek. A vakuum-kapcsolók inteligens alkalmazásainak gyorsítása és a szilárd izoláció környezeti problémáinak megoldása jobban kielégíti a zöld és intelligens villamos energiarendszerek igényeit.