In vergelyking met 12kV, kan 24kV meer elektriese energie voorsien, lynverlies verminder en word wyd gebruik in buitelandse markte.
SF₆ is 'n broeikasgas met 'n ozonlaagdepletiepotensiaal van meer as 20 000 keer dié van CO₂. Sy gebruik moet beperk word; daarom mag mediumspanningskakels nie SF₆ as isolerende gas gebruik nie.
Vir kakels verwys omgewingsvriendelike gase na dié wat nie SF₆ as isolerende of booguitwismedia bevat nie. Hierdie sluit natuurlik voorkomende gasse in (soos stikstof en koolstofdioksied), gasmengsels en sintetiese gasse.
Die hoofuitdaging vir omgewingsvriendelike gasgeïsoleerde kakels lê in die bevrediging van isolasievereistes. Terwyl 12kV omgewingsvriendelike gasgeïsoleerde ringhoofkakels (RMUs) baie volwasse is, het 24kV modelle relatief min ontwikkelaars. Dit is omdat die binnelandse vraag na 24kV toerusting laag is en sy isolasieontwerp meer kompleks is—slegs 'n handvol kompleetsetvervaardigers met uitvoervereistes ontwikkel soorte produk.
In essensie kan 24kV kakeionderwerpontwerp deur die volgende benaderings vereenvoudig word:
Solide komposite isolasie: Dit verseker dat die busbal die spanningverdraagsvereistes voldoen. Die verhooging van die isolasiegap of die vergroting van die gasreservoirgrootte kan ook spanningverdraagsstandaarde bevredig.
Verhoogde gasdruk: Die verhoging van die relatiewe druk van 0,04MPa tot 0,14MPa hanteer beide isolasie- en gapspanningverdraagsvereistes, met die enigste bykomende stap die vervanging van die booguitwisruimte met 'n 24kV-gerate een.
Alternatiewelik kan C4/C5 sintetiese gas gemeng met CO₂ gebruik word, aangesien sy isolasiekrag soortgelyk is aan dié van SF₆. Minimale verbeteringe aan die isolasiesisteem van SF₆-gebaseerde RMUs kan dit laat voldoen aan 24kV-spanningverdraagsvereistes. C4/C5 is egter ook 'n broeikasgas—hoewel sy globale opwarmingspotensiaal (GWP) slegs 1/20 van dié van SF₆ is. Daarbenewens ontleed dit na giftige gasse na booguitwissing, wat nie bevorderlik is vir duurbare ontwikkeling nie.
Die skynsel tussen lewendige dele van die skakelaar word bepaal deur die impulsverdraagspanning:
Vir 24kV-toerusting is die impulsverdraagspanning 125kV, wat ooreenstem met 'n lugskynsel van 220mm (of 95mm indien 3M hitteverskuim sleeves en BPTM ronde busbars gebruik word).
Vir 12kV-toerusting is die impulsverdraagspanning 75kV, met 'n lugskynsel van 120mm (of 55mm met dieselfde 3M sleeves en BPTM busbars).
Vir skakel-eenhede aan die kant van RMUs kan die skynselfordere vir komposite isolasie volledig voldoen word.
Die eerste 24kV solide geïsoleerde ringhoofkakels sluit Eaton se SVS en Xirui se produkte in. As gevolg van die feit dat die skakels wat deur Xirui vir buitelandse markte ontwerp is, twee-posisie is—wat beteken dat die skakel óf in die geslote posisie óf in die geaarde posisie is—het hierdie ontwerp nie China se vereiste vir drie-posisie operasie met stapsgewyse beheer bevredig nie, sodat 'n isolasieposisie tussen die twee posisies moes bygevoeg word.
Hoe om produkminiatisering, koste-effektiwiteit en omgewingsaanpasbaarheid te bereik, bepaal die ontwikkelingsrigting van 24kV omgewingsvriendelike gasgeïsoleerde ringhoofkakels. Solide komposite isolasie het hoë koste en vind dit steeds moeilik om die spanningverdraagsprobleem van isolasiebreek te oplos. Terselfdertyd het alternatiewe gasse soos droë lug en stikstof onvoldoende isolasiekrag, waardoor die breekafstand en grondafstand soortgelyk moet wees aan dié wat vir natuurlike lug vereis word, d.w.s. ≥220mm. Dit maak sulke rotasie-drie-posisie skakels groot, terwyl linêre-beweging skakels sekere moeilikhede ervaar om óf die hoogte óf die breedte te verhoog. Die gebruik van dubbelbreek isolasie- en grondskakels kan die probleem van oormaatse isolasieskakels oplos.
Om gasvullingsdruk te verskaf, moet die probleem van behuisingsterktes opgelos word. Die gebruik van 'n aluminiumliggaan silindriese struktuur maak dimensieoptimering, eenvormige elektriese veld en goeie warmteafvoer moontlik. Die interne busbars word in 'n delta (driehoek) konfigurasie gerangskik, en die drie-posisie skakel en vakuumonderbreker word vertikaal geïnstalleer, wat ruimtedimensies maksimaal gebruik en klein grootte en hoë kragkapasiteit bewerkstellig.
