С ускорением автоматизации энергетического оборудования на рынке появилось множество различных средневольтных коммутационных устройств. По типу изоляционного материала они в основном делятся на воздушно-изолированные, газоизолированные SF₆ и твердотельные, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки: твердая изоляция обеспечивает хорошую производительность, но неблагоприятна для окружающей среды, SF₆ обладает отличной способностью к гашению дуги, но является парниковым газом, а воздушная изоляция имеет высокое соотношение цена-качество, но больший объем. Предприятиям необходимо комплексное выбор для повышения эффективности применения.
Характеристики развития
После века развития средневольтные коммутационные устройства имеют хорошо отлаженную систему технических стандартов. Потребности пользователей сместились от базовых функций/параметров к высокой надежности и низкой стоимости эксплуатации; при установлении стандартов больше внимания уделяется непрерывности работы и безопасности; основное и вторичное оборудование имеют четкое разделение труда с разнообразными структурами продуктов; цифровые и онлайн-технологии контроля способствуют интеллектуализации, снижая затраты на эксплуатацию.
Текущее состояние развития
Воздушно-изолированные коммутационные устройства
Использование воздуха в качестве изоляционного материала, включая кольцевые распределительные устройства и металлические выдвижные коммутационные устройства, которые безопасны и экологически чисты. Металлическое оборудование большой мощности подходит для сценариев с высокой мощностью, тогда как кольцевые распределительные устройства компактны, экономичны и легко устанавливаются,主要用于中压终端。配备综合保护装置和变压器后,它们可以形成完整的配电自动化系统。
SF₆ Газоизолированные коммутационные устройства
Газ SF₆ отлично подходит для гашения дуги и изоляции, что делает его подходящим для применения в средневысоковольтных сетях, однако он регулируется из-за своего парникового эффекта. Вакуумные выключатели (VCB) ограничены до ≤35 кВ из-за ограничений по изоляции, поэтому оборудование с SF₆ остается необходимым для более высоких напряжений. Решения включают использование газовых смесей для уменьшения потребления SF₆ и улучшение технологий предотвращения утечек и переработки.
Твердотельные коммутационные устройства
С полной заливкой эпоксидной смолой, они защищены от загрязнения и не зависят от высоты, применимы к системам ≤35 кВ. Однако высокая стоимость, проблемы с рассеиванием тепла и сложность в переработке эпоксидной смолы препятствуют широкому распространению. Необходима оптимизация дизайна для балансировки герметизации и теплоотвода.
Ключевые технические достижения
Технология прерывания
Вакуумные выключатели с контактами CuCr и продольной магнитной структурой улучшают способность к прерыванию. Керамические корпуса позволяют миниатюризировать и производить в массовом количестве по низкой цене.
Технология изоляции
Газоизолированные коммутационные устройства используют N₂/воздух вместо SF₆, а твердотельные коммутационные устройства улучшают устойчивость к окружающей среде через эпоксидную заливку. Оба варианта используют симуляцию электрического поля для надежности.
Интеллектуальные обновления
Интегрированные датчики и модули связи обеспечивают онлайн-мониторинг состояния. Цифровые защитные устройства и электронные трансформаторы заменяют традиционные компоненты.
Тренды развития
Миниатюризация и интеллектуализация являются主流趋势:小型化设备可减少变电站占地面积超过30%,降低土地成本;通过数字孪生和5G技术提高维护效率。未来应逐步淘汰非必要的SF₆设备,推广真空和固体绝缘,并支持智能电网的发展。
Заключение
В настоящее время вакуумные выключатели доминируют на рынке, в то время как продукты с SF₆ и твердотельной изоляцией имеют низкую распространенность. Ускорение применения интеллектуальных вакуумных выключателей и решение экологических проблем твердотельной изоляции лучше всего будут соответствовать зеленым и интеллектуальным потребностям энергетических систем.