Як вакуумна технологія замінює SF6 у сучасних кільцевих головних панелях

Кільцеві розподільні панелі (RMU) використовуються у вторинному електропостачанні, безпосередньо підключаючись до кінцевих споживачів, таких як житлові масиви, будівельні майданчики, комерційні будівлі, автомобільні шляхи тощо.

У житловій підстанції RMU вводить середню напругу 12 кВ, яка потім знижується до низької напруги 380 В через трансформатори. Низьковольтне комутаційне обладнання розподіляє електроенергію на різні користувацькі одиниці. Для розподільного трансформатора потужності 1250 кВА в житловому масиві типова конфігурація кільцевої розподільної панелі середньої напруги передбачає два входячих і один виходячий фідери, або два входячих і кілька виходячих фідерів, де кожний виходячий контур під'єднаний до трансформатора. Для трансформатора потужності 1250 кВА струм на боку кільцевої розподільної панелі 12 кВ становить 60 А. Використовується комбінована єдність комутаційного пристрою з запобіжником (FR-одиниця), що складається з вимикача навантаження та запобіжника. Використовується запобіжник 100 А, де вимикач навантаження контролює підключення або відключення трансформатора, а запобіжник забезпечує захист від коротких замикань для трансформатора. Трансформатор потужності 1250 кВА видаває низьковольтний струм 380 В величиною 2500 А, який розподіляється через стандартизоване низьковольтне комутаційне обладнання Державної мережі.

Кільцеві розподільні панелі, ізольовані газом SF6, мають компактні розміри, а конструкція з загальним резервуаром ще менше і економічна. Благодіяючи відмінним ізоляційним та дугогасним властивостям газу SF6, вимикачі навантаження всередині комутаційного обладнання використовують газ SF6 для гашення дуги, здатні переривати струми ізоляції та активного навантаження до 630 А.

Для екологічних кільцевих розподільних панелей, ізольованих газом, через відсутність альтернативного екологічного газу, який може суперечити SF6 за ізоляційними та дугогасними властивостями, і оскільки вимикачі не можуть переривати струм навантаження, часто використовується комбінація вимикача та вакуумного вимикача навантаження, щоб виконати функцію, яку раніше виконував лише один вимикач.

На верхньому рядку нижче показано основну схему цепи традиційної кільцевої розподільної панелі, ізольованої газом SF6, а нижній рядок показує основну схему цепи екологічної кільцевої розподільної панелі, ізольованої газом.

Можна побачити, що для F-типу шафи з вимикачами навантаження для входу та виходу кільця, потрібна ізоляція плюс вакуумний вимикач; для FR-шафи виходу трансформатора, потрібна ізоляція плюс вакуумний вимикач плюс запобіжник, що робить конфігурацію комутації більш складною.

Електричні параметри вимикача навантаження кільцевої розподільної панелі такі:
• Номінальний струм: 630 А
• Номінальний струм короткочасної стійкості: 20/4 (25/4*) кА/4 с
• Номінальний струм при короткому замиканні: 50 (63*) кА
• Механічна стійкість вимикача навантаження: Клас M1, 5000 операцій
• Механічна стійкість вимикача заземлення: Клас M1, 3000 операцій
• Електрична стійкість вимикача навантаження: Клас E3, 200 операцій

Тому Schneider представив паралельний метод гашення дуги вакуумом, тобто встановлення вакуумного переривача паралельно всередині вимикача. Під час процесу відкриття контактне зв'язування вакуумного переривача синхронно приводиться в дію, переносячи дугу в вакуумний переривач, де вона гаситься.

Після гашення дуги контакти вакуумного переривача повертаються в закрите положення, і під час подальшого процесу закриття вимикача, вакуумний переривач не діє.

Цей дизайн потребує лише одного механізму управління, порівняно з двома окремими конструкціями вимикача та вакуумного вимикача, що призводить до менших розмірів та нижчої вартості. Проте, порівняно з двома незалежними вимикачами, паралельний механізм комутації ставить високі вимоги до проектування, виробничого процесу та надійності, щоб забезпечити точну роботу вимикача.

Цей тип паралельного вакуумного переривача вимикача навантаження має різні конструктивні форми, але підставний принцип однаковий.

Мініатюрний вакуумний переривач інтегрований з основними контактами вимикача, що служить лише для переривання малих струмів до 630 А.

Відповідно до цілей "Подвійного вуглецю", екологічне газове ізоляційне комутаційне обладнання є необхідною тенденцією. Без технологічного прогресу просте наслаювання компонентів призводить до збільшення витрат матеріалів та ресурсів, вищих втрат та заважає сталому розвитку. У процесі дослідження нових альтернативних газів та методів гашення дуги, пошук рішень, що спрощують механізми, роблять операції легшими та покращують надійність, є перспективним шляхом для виробників та продуктів передового обладнання. Споживачі також повинні вибирати технологічно передові альтернативні продукти, щоб допомогти досягти цілей Подвійного вуглецю швидше.