З пошвидшенням автоматизації електрообладнання на ринку з'явилися різні типи середньовольтових комутаційних пристроїв. За видом ізоляційного середовища вони діляться на повітряно-ізольовані, ізольовані газом SF₆ та твердотільно-ізольовані, кожен з яких має свої переваги та недоліки: твердотільна ізоляція забезпечує гарну продуктивність, але погана екологічність, SF₆ має відмінну здатність до пригашення дуги, але є парниковим газом, а повітряна ізоляція має високу цінову спроможність, але більший об’єм. Підприємствам потрібен комплексний вибір для підвищення ефективності застосування.
Особливості розвитку
Після століття розвитку, середньовольтові комутаційні пристрої мають сформовану систему технічних стандартів. Вимоги користувачів змінилися від базових функцій/параметрів до високої надійності та низької вартості експлуатації; стандартизація більше орієнтується на безперервність та безпеку роботи; первинне/вторинне обладнання мають чітке поділ роботи з різноманітними конструкціями продуктів; цифрові та онлайн-технології контролю сприяють інтелектуалізації, зменшуючи вартість експлуатації.
Поточний стан розвитку
Повітряно-ізольовані комутаційні пристрої
Використовуючи повітря як ізоляційне середовище, включаючи кільцеві головні блоки та металеві зсувні комутаційні пристрої, які є безпечними та екологічно чистими. Металеве обладнання великого обсягу підходить для сценаріїв з високою потужністю, а кільцеві головні блоки компактні, дешеві та прості у монтажі, в основному застосовуються в середньовольтових терміналах. Обладнані інтегрованими пристроями захисту та перетворювачами, вони можуть формувати повну систему автоматизації розподілу.
Комутаційні пристрої, ізольовані газом SF₆
Газ SF₆ відрізняється відмінною здатністю до пригашення дуги та ізоляції, підходить для середньо-високовольтних застосувань, але регулюється через свій парниковий ефект. Вакуумні автоматичні випадкові контакти (VCBs) обмежені до ≤35кВ через обмеження ізоляції, тому обладнання з SF₆ залишається необхідним для вищих напруг. Рішення включають використання сумішей газів для зменшення споживання SF₆ та покращення технологій запобігання витоку та переробки.
Твердотільно-ізольовані комутаційні пристрої
З повним герметичним литьовим епоксидним пластиком, він стійкий до забруднення та незалежний від висоти, придатний для систем ≤35кВ. Однак, висока вартість, проблеми з теплообміном та складність розкладу епоксидного пласту заважають широкому впровадженню. Необхідна оптимізація дизайну для балансування герметизації та теплообміну.
Основні технічні досягнення
Технологія переривання
VCBs з контактами CuCr та довгоповнічною магнітною структурою підвищують здатність до переривання. Керамічні корпуси дозволяють мініатюрізацію та дешеву масову виробництво.
Технологія ізоляції
Газо-ізольовані комутаційні пристрої використовують N₂/повітря замість SF₆, а твердотільно-ізольовані комутаційні пристрої покращують стійкість до середовища за допомогою епоксидного заключення. Обидва використовують симуляцію електричного поля для надійності.
Інтелектуальні оновлення
Інтегровані датчики та модулі зв'язку дозволяють онлайн-моніторинг стану. Цифрові пристрої захисту та електронні перетворювачі замінюють традиційні компоненти.
Тренди розвитку
Мініатюрізація та інтелектуалізація є основними: мініатюрне обладнання зменшує площу підстанцій на >30%, знижуючи вартість земель; інтелектуалізація покращує ефективність обслуговування за допомогою цифрових двійників та технологій 5G. У майбутньому слід виводити з експлуатації неважливі пристрої з SF₆, сприяти вакуумної/твердотільної ізоляції та підтримувати розвиток інтелектуальних мереж.
Висновок
Наразі на ринку домінує вакуумне обладнання, тоді як продукти з SF₆ та твердотільною ізоляцією мають низьку проникнення. Прискорення застосування інтелектуальних вакуумних пристроїв та вирішення екологічних проблем твердотільної ізоляції краще задовольнять зелені та інтелектуальні потреби енергетичних систем.