วิธีการที่เทคโนโลยีสุญญากาศแทนที่ SF6 ในหน่วยวงจรหลักสมัยใหม่

ตู้วงจรป้อนหลัก (RMUs) ใช้ในการกระจายพลังงานไฟฟ้าระดับที่สอง โดยเชื่อมต่อกับผู้ใช้ปลายทาง เช่น ชุมชนที่อยู่อาศัย ไซต์ก่อสร้าง อาคารพาณิชย์ ทางหลวง เป็นต้น

ในสถานีไฟฟ้าสำหรับชุมชนที่อยู่อาศัย RMU จะนำเข้าแรงดันไฟฟ้ากลาง 12 kV ซึ่งจะถูกลดลงเป็นแรงดันไฟฟ้าต่ำ 380 V ผ่านหม้อแปลงไฟฟ้า แผงสวิตช์ไฟฟ้าแรงดันต่ำจะกระจายพลังงานไฟฟ้าไปยังหน่วยผู้ใช้ต่างๆ สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าขนาด 1250 kVA ในชุมชนที่อยู่อาศัย RMU แบบแรงดันกลางมักจะมีการกำหนดค่าสองสายเข้าและหนึ่งสายออก หรือสองสายเข้ากับหลายสายออก โดยแต่ละวงจรขาออกเชื่อมต่อกับหม้อแปลงไฟฟ้า สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าขนาด 1250 kVA กระแสไฟฟ้าบนฝั่ง RMU แรงดัน 12 kV คือ 60 A ใช้หน่วยรวมของสวิตช์ตัดโหลดและฟิวส์ (FR unit) ประกอบด้วยสวิตช์ตัดโหลดและฟิวส์ ใช้ฟิวส์ขนาด 100 A ที่สวิตช์ตัดโหลดควบคุมการจ่ายไฟฟ้าให้หรือตัดไฟฟ้าออกจากหม้อแปลง และฟิวส์ให้การป้องกันกระแสไฟฟ้าลัดวงจรสำหรับหม้อแปลง หม้อแปลงไฟฟ้าขนาด 1250 kVA ผลิตกระแสไฟฟ้าแรงดันต่ำ 380 V ขนาด 2500 A ซึ่งจะถูกกระจายผ่านแผงสวิตช์ไฟฟ้าแรงดันต่ำมาตรฐานจาก State Grid

RMU ที่ฉนวนกันโดยแก๊ส SF6 มีขนาดเล็ก ส่วนการออกแบบที่ใช้ถังเดียวกันยิ่งมีขนาดเล็กและประหยัดค่าใช้จ่ายมากขึ้น ได้รับประโยชน์จากคุณสมบัติการฉนวนและการดับอาร์คไฟฟ้าที่ยอดเยี่ยมของแก๊ส SF6 สวิตช์ตัดโหลดภายในแผงสวิตช์ใช้แก๊ส SF6 ในการดับอาร์คไฟฟ้า สามารถตัดกระแสไฟฟ้าทั้งกระแสแยกและกระแสโหลดสูงสุด 630 A

สำหรับ RMU ที่ฉนวนกันโดยแก๊สที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม เนื่องจากขาดแคลนแก๊สทดแทนที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมที่มีประสิทธิภาพเทียบเท่า SF6 ทั้งในการฉนวนและดับอาร์คไฟฟ้า และเนื่องจากสวิตช์แยกไม่สามารถตัดกระแสโหลดได้ จึงมักใช้การรวมสวิตช์แยกและสวิตช์ตัดโหลดแบบสุญญากาศเพื่อทำหน้าที่ที่ก่อนหน้านี้ต้องการสวิตช์เพียงตัวเดียว

แถวบนในรูปด้านล่างแสดงแผนวงจรหลักของ RMU แบบ SF6 ทั่วไป ในขณะที่แถวล่างแสดงแผนวงจรหลักของ RMU ที่ฉนวนกันโดยแก๊สที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

สามารถเห็นได้ว่าสำหรับตู้ประเภท F ที่มีสวิตช์ตัดโหลดวงจรป้อนและวงจรออก จำเป็นต้องใช้การแยกและสวิตช์สุญญากาศ ส่วนตู้ FR ที่มีสวิตช์ตัดโหลดจากหม้อแปลง จำเป็นต้องใช้การแยกและสวิตช์สุญญากาศพร้อมฟิวส์ ทำให้การกำหนดค่าสวิตช์ซับซ้อนขึ้น

พารามิเตอร์ไฟฟ้าของสวิตช์ตัดโหลด RMU คือ:
• กระแสไฟฟ้าเรตติ้ง: 630 A
• กระแสทนทานสั้นๆ: 20/4 (25/4*) kA/4 s
• กระแสปิดสั้นๆ: 50 (63*) kA
• ความทนทานเชิงกลของสวิตช์ตัดโหลด: ประเภท M1, 5000 การทำงาน
• ความทนทานเชิงกลของสวิตช์ต่อกราวด์: ประเภท M1, 3000 การทำงาน
• ความทนทานเชิงไฟฟ้าของสวิตช์ตัดโหลด: ประเภท E3, 200 การทำงาน

ดังนั้น Schneider ได้นำเสนอวิธีการดับอาร์คไฟฟ้าแบบสุญญากาศขนาน คือ การติดตั้งอินเตอร์รัปเตอร์สุญญากาศขนานภายในสวิตช์ ระหว่างกระบวนการเปิด อินเตอร์รัปเตอร์สุญญากาศจะถูกขับเคลื่อนอย่างสมมาตร โอนอาร์คไฟฟ้าเข้าสู่อินเตอร์รัปเตอร์สุญญากาศแล้วดับอาร์คไฟฟ้า

หลังจากการดับอาร์คไฟฟ้า ตัวติดต่อของอินเตอร์รัปเตอร์สุญญากาศจะกลับสู่ตำแหน่งปิด และระหว่างการทำงานปิดของสวิตช์ต่อไป อินเตอร์รัปเตอร์สุญญากาศจะไม่ทำงาน

การออกแบบนี้ต้องการกลไกการทำงานเพียงหนึ่งตัว เมื่อเทียบกับโครงสร้างแยกสองตัวของสวิตช์แยกและสวิตช์สุญญากาศ ทำให้มีขนาดเล็กลงและต้นทุนต่ำลง แต่เมื่อเทียบกับสวิตช์อิสระสองตัว กลไกการสลับขนานต้องการความแม่นยำในการออกแบบ การผลิต และความน่าเชื่อถือที่สูงขึ้น เพื่อให้แน่ใจว่าสวิตช์ทำงานอย่างถูกต้อง

สวิตช์ตัดโหลดแบบสุญญากาศขนานนี้มีรูปแบบโครงสร้างที่แตกต่างกัน แต่หลักการพื้นฐานเหมือนกัน

อินเตอร์รัปเตอร์สุญญากาศขนาดเล็กถูกผสานเข้ากับตัวติดต่อสวิตช์หลัก ใช้เพื่อตัดกระแสไฟฟ้าขนาดเล็กสูงสุด 630 A

ตามเป้าหมาย "Dual Carbon" RMU ที่ฉนวนกันโดยแก๊สที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมเป็นแนวโน้มที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ ไม่มีการพัฒนาเทคโนโลยี การกองส่วนประกอบเพียงอย่างเดียวทำให้การใช้วัสดุและทรัพยากรเพิ่มขึ้น ความสูญเสียสูงขึ้น และขัดขวางการพัฒนาอย่างยั่งยืน ขณะที่ทำการวิจัยแก๊สทดแทนใหม่และวิธีการดับอาร์คไฟฟ้า การแสวงหาโซลูชันที่ลดความซับซ้อนของกลไก ทำให้ง่ายต่อการใช้งาน และเพิ่มความน่าเชื่อถือเป็นแนวทางที่เหมาะสมสำหรับผู้ผลิตและผลิตภัณฑ์ที่ทันสมัย ลูกค้าควรเลือกผลิตภัณฑ์ทดแทนที่มีเทคโนโลยีทันสมัย เพื่อช่วยให้บรรลุเป้าหมาย Dual Carbon ได้เร็วขึ้น