Jak vakuová technologie nahrazuje SF6 v moderních okruhových rozdělovačích

Kroužkové hlavní jednotky (RMU) se používají v sekundárním rozvodě elektrické energie a připojují se přímo k koncovým uživatelům, jako jsou obytné komunity, stavební prostory, obchodní budovy, dálnice atd.

V obytné transformační stanici RMU zavede střední napětí 12 kV, které je pak přes transformátory sníženo na nízké napětí 380 V. Nízkonapěťová výbava distribuuje elektrickou energii různým uživatelským jednotkám. Pro distribuční transformátor o výkonu 1250 kVA v obytné komunitě běžně RMU s prstencovým spojením používá konfiguraci se dvěma příchozími vedlejsi a jednou odchozí vedlejsi, nebo dvěma příchozími vedlejsi s více odchozími vedlejsi, kde každý odchozí okruh je připojen k transformátoru. Pro 1250 kVA transformátor je proud na straně 12 kV RMU 60 A. Používá se kombinovaná jednotka FR, složená z přerušovače zátěže a pojistky. Je použita pojistka o síle 100 A, kde přerušovač zátěže ovládá zapnutí nebo vypnutí transformátoru, a pojistka poskytuje ochranu proti krátkému zapojení transformátoru. 1250 kVA transformátor vytváří nízkonapěťový proud 380 V o síle 2500 A, který je distribuován pomocí standardizované nízkonapěťové výbavy Státní sítě.

RMU s izolací SF6 jsou kompaktní, a společný nádržový design je ještě menší a ekonomický. Díky vynikajícím izolačním a uzavíracím vlastnostem plynu SF6, přerušovače zátěže uvnitř výbavy používají plyn SF6 pro uzavírání, což umožňuje přerušení jak izolačních, tak aktivních zátěžových proudů až do 630 A.

Pro ekologicky šetrné RMU s plynovou izolací, vzhledem k nedostatku alternativního ekologicky šetrného plynu, který by odpovídal SF6 v obou izolačních a uzavíracích vlastnostech, a protože odpojovače nemohou přerušit zátěžový proud, se často používá kombinace odpojovače a vakuumového přerušovače zátěže, aby plnila funkci, kterou předtím vykonával pouze jeden přepínač.

Horní řada na níže uvedeném obrázku ukazuje schéma primárního okruhu tradičního RMU s SF6, zatímco spodní řada ukazuje schéma primárního okruhu ekologicky šetrného RMU s plynovou izolací.

Je vidět, že pro F-typ skříně s přerušovači zátěže pro kroužkové spojení a odpojení je potřeba izolace plus vakuumový přepínač; pro odchozí skříň FR transformátoru je potřeba izolace plus vakuumový přepínač plus pojistka, což způsobuje složitější konfiguraci přepínání.

Elektrotechnické parametry přerušovače zátěže RMU jsou následující:
• Nominální proud: 630 A
• Nominální krátkodobý odolný proud: 20/4 (25/4*) kA/4 s
• Nominální proud při krátkém zapojení: 50 (63*) kA
• Mechanická životnost přerušovače zátěže: Třída M1, 5000 cyklů
• Mechanická životnost zemnícího přepínače: Třída M1, 3000 cyklů
• Elektrická životnost přerušovače zátěže: Třída E3, 200 cyklů

Proto Schneider zavedl paralelní metodu uzavírání vakuem, tedy instalaci vakuového uzavírače paralelně uvnitř přepínače. Během procesu otevírání je pohyblivý kontakt vakuového uzavírače synchronně poháněn, což přenáší oblouk do vakuového uzavírače, kde je uzavřen.

Po uzavření oblouku se kontakty vakuového uzavírače vrátí do zavřené polohy, a během následného zavírání přepínače vakuový uzavírač nečinní.

Tento design vyžaduje pouze jedno ovládací mechanizmus, ve srovnání s dvěma samostatnými strukturami odpojovače a vakuumového přepínače, což vede k menší velikosti a nižší ceně. Nicméně, ve srovnání s dvěma nezávislými přepínači, paralelní přepínací mechanismus klade vyšší požadavky na návrh, výrobní proces a spolehlivost, aby bylo zajištěno přesné fungování přepínače.

Tento typ paralelního vakuového uzavírače přerušovače zátěže má různé konstrukční formy, ale základní princip je stejný.

Miniaturizovaný vakuový uzavírač je integrován s hlavními styky přepínače a slouží pouze k přerušení malých proudů až do 630 A.

V souladu s cíli "Dvojité uhlíku" reprezentuje ekologicky šetrná plynová izolovaná výbava nevyhnutelný trend. Bez technologického pokroku, jen hromadění komponent vedou ke zvýšení spotřeby materiálů a zdrojů, vyšším ztrátám a brání udržitelnému rozvoji. Při výzkumu nových alternativních plynů a metod uzavírání, hledání řešení, která zjednodušují mechanismy, umožňují snazší obsluhu a zlepšují spolehlivost, je pro pokročilé výrobce a produkty možná cesta dopředu. Zákazníci by měli také volit technologicky pokročilé alternativní produkty, aby pomohli dosáhnout cílů Dvojitého uhlíku dříve.