Hvordan vakuumteknologi erstatter SF6 i moderne ringhoveder

Ringhovedenheter (RMUs) brukes i sekundær strømfordeling, med direkte tilkobling til sluttkunder som boligområder, byggeplasser, kommersielle bygg, motorveier osv.

I en boligblokk understation introduseres 12 kV mediumspenning gjennom RMU, som deretter reduseres til 380 V lavspenning gjennom transformatorer. Lavspenningsbryteren fordeles elektrisk energi til ulike brukere. For en 1250 kVA fordelingstransformator i et boligområde, benyttes typisk en konfigurasjon av to inngående og én utgående ledning, eller to inngående ledninger med flere utgående, hvor hver utgående sirkel er koblet til en transformator. For en 1250 kVA-transformator, er strømmen på 12 kV-ringhovedenhetsiden 60 A. En kombinasjonsenhet av bryter og sikring (FR-enhet), bestående av en lastbryter og en sikring, blir brukt. En 100 A-sikring er i bruk, hvor lastbryteren kontrollerer energiforsyningen til transformatoren, mens sikringen gir kortslutningsbeskyttelse for transformatoren. Den 1250 kVA-transformatoren gir 380 V lavspenningstrøm på 2500 A, som fordeles gjennom standardisert lavspenningsbryter fra Statnett.

SF6-gassisolerede ringhovedenheter er kompakte, og den felles tank-designet er enda mindre og kostnadseffektivt. Gjennom de utmerkede isolasjons- og bukslagsslukegenskapene til SF6-gassen, bruker lastbryterne inne i bryteren SF6-gass for bukslukking, med evne til å bryte både isolasjon og aktiv laststrøm opp til 630 A.

For miljøvennlige gassisolerede ringhovedenheter, pga. mangelen på en alternativ miljøvennlig gass som kan matche SF6 i både isolasjon og bukslagsslukegenskaper, og siden disconnekterer ikke kan bryte laststrøm, benyttes ofte en kombinasjon av en disconnekter og en vakuumlastbryter for å utføre funksjonen som tidligere kreverte bare en bryter.

Den øverste raden i figuren nedenfor viser hovedsirkelskjemaet for en tradisjonell SF6-RMU, mens den nederste raden viser hovedsirkelskjemaet for en miljøvennlig gassisoleret RMU.

Det kan sees at for F-type skap med ring-inn og ring-ut lastbrytere, kreves isolasjon pluss en vakuumswitch; for FR-skapet for transformatorutgang, kreves også isolasjon pluss en vakuumswitch pluss en sikring, noe som gjør switchkonfigurasjonen mer kompleks.

De elektriske parameterne for ringhovedenhetens lastbryter er som følger:
• Nominell strøm: 630 A
• Nominell kortvarig tålegrense: 20/4 (25/4*) kA/4 s
• Nominell kortslutningslukkingsstrøm: 50 (63*) kA
• Mekanisk holdbarhet av lastbryter: Klasse M1, 5000 operasjoner
• Mekanisk holdbarhet av jordbryter: Klasse M1, 3000 operasjoner
• Elektrisk holdbarhet av lastbryter: Klasse E3, 200 operasjoner

Derfor har Schneider introdusert en parallelle vakuumbukslukningsmetode, det vil si, installering av en vakuumavbryter parallelt i bryteren. Under åpningprosessen drives kontaktlenken i vakuumavbryteren synkront, overfører buksen til vakuumavbryteren der den slukkes.

Etter bukslukking returnerer kontaktene i vakuumavbryteren til lukket posisjon, og under den etterfølgende lukkingsoperasjonen av bryteren, aktiveres ikke vakuumavbryteren.

Dette designet krever kun én driftsmekanisme, sammenlignet med de to separate strukturene av en disconnekter og en vakuumswitch, noe som resulterer i mindre størrelse og lavere kostnader. Men sammenlignet med to uavhengige brytere, stiller den parallelle switchingmekanismen høyere krav på design, produksjonsprosess og pålitelighet for å sikre nøyaktig bryterdrift.

Denne typen parallelle vakuumavbryterlastbryter kommer i ulike strukturelle former, men grunnprinsippet er det samme.

En miniatyrisert vakuumavbryter er integrert med hovedkontaktene i bryteren, og fungerer bare for å bryte små strømmer opp til 630 A.

I tråd med "Dual Carbon"-målene representerer miljøvennlige gassisolerede brytere en uunngåelig trend. Uten teknologisk fremskritt, fører enkeltpiling av komponenter til økt materiale- og ressursforbruk, høyere tap, og hindrer bærekraftig utvikling. Mens man forsker på nye alternative gasser og bukslukningsmetoder, er det en mulig vei frem for avanserte maskinprodusenter og produkter å søke løsninger som forenkler mekanismer, gjør drift enklere, og forbedrer pålitelighet. Kunder bør også velge teknologisk avanserte alternative produkter for å bidra til å nå Dual Carbon-målene raskere.