Comparado co 12kV, o 24kV pode fornecer máis enerxía eléctrica, reducir as perdas na liña e está amplamente utilizado nos mercados estranxeiros.
O SF₆ é un gas de efecto invernadero cun potencial de esgotamento da capa de ozono que supera en máis de 20.000 veces o do CO₂. O seu uso debe restringirse; polo tanto, os armarios de manobra de media tensión non deben usar SF₆ como gas aislante.
Para os armarios de manobra, os gases respetuosos co medio ambiente son aqueles que non contén SF₆ como medios aislantes ou extintores de arco. Exemplos inclúen gases naturais (como o nitróxeno e o dióxido de carbono), mezclas de gases e gases sintéticos.
O desafío clave para os armarios de manobra aislados con gases respetuosos co medio ambiente está en cumprir os requisitos de aislamento. Aínda que os armarios de manobra aislados con gases respetuosos co medio ambiente de 12kV están bastante maduros, hai relativamente poucos desenvolvedores de modelos de 24kV. Isto é debido á baixa demanda interna de equipos de 24kV e ao seu deseño de aislamento máis complexo—só unha mancha de fabricantes de conxuntos completos con necesidades de exportación están desenvolvendo tales produtos.
En esencia, o deseño dos armarios de manobra de 24kV pode simplificarse a través das seguintes aproximacións:
Aislamento compósito sólido: Isto asegura que a barra de distribución cumpra cos requisitos de resistencia a tensión. Aumentar a separación de aislamento ou expandir o tamaño do tanque de gas tamén pode satisfacer os estándares de resistencia a tensión.
Aumento da presión do gas: Elevar a presión relativa de 0,04MPa a 0,14MPa resolve tanto os requisitos de aislamento como os de resistencia a tensión entre separacións, sendo o único paso adicional substituír a cámara de extinción de arco por unha calificada para 24kV.
Alternativamente, pode usarse un gas sintético C4/C5 misturado con CO₂, xa que a súa forza de aislamento é semellante á do SF₆. Pequenas melloras no sistema de aislamento dos RMUs baseados en SF₆ poden facer que cumpran cos requisitos de resistencia a tensión de 24kV. No entanto, o C4/C5 tamén é un gas de efecto invernadero—embora o seu potencial de calentamento global (GWP) sexa só 1/20 do SF₆. Ademais, descompónse en gases tóxicos despois da extinción do arco, o que non é favorable ao desenvolvemento sostenible.
A separación entre as partes activas do interruptor determinase pola tensión de resistencia a impulsos:
Para os equipos de 24kV, a tensión de resistencia a impulsos é de 125kV, correspondente a unha separación de aire de 220mm (ou 95mm se se usan mangas termorretrácteis 3M e barras redondas BPTM).
Para os equipos de 12kV, a tensión de resistencia a impulsos é de 75kV, con unha separación de aire de 120mm (ou 55mm cos mesmos mangas 3M e barras BPTM).
Para as unidades de interruptor montadas lateralmente nos RMUs, os requisitos de separación para o aislamento compósito poden cumplirse completamente.
Os primeiros armarios de anel aislados sólidamente de 24kV inclúen os SVS de Eaton e os produtos de Xirui. Debido a que os interruptores deseñados por Xirui para os mercados estranxeiros teñen dúas posicións—isto é, o interruptor está na posición pechada ou na posición terra—este deseño non conseguiu cumprir co requisito chino de operación de tres posicións con control paso a paso, polo que foi necesario engadir unha posición de isolamento entre as dúas posicións.
Como lograr a miniaturización do produto, a eficiencia de custos e a adaptabilidade ambiental determina a dirección de desenvolvemento dos armarios de anel aislados con gases ecolóxicos de 24kV. O aislamento compósito sólido ten un alto custo e aínda ten dificultades para resolver o problema de resistencia a tensión nas interrupcións de aislamento. Entretanto, porque os gases alternativos como o aire seco e o nitróxeno teñen unha forza de aislamento insuficiente, a distancia de interrupción e a distancia ao terra deben ser similares ás requeridas para o aire natural, é dicir, ≥220mm. Isto fai que tales interruptores de tres posicións rotativos requiren un gran tamaño, mentres que os interruptores de movemento linear enfrentan certas dificultades tanto no aumento da dimensión de altura como na de anchura. A adopción de interruptores de dobre interrupción de aislamento e terra pode resolver o problema dos interruptores de aislamento sobredimensionados.
Para proporcionar a presión de llenado de gas, é necesario resolver o problema da resistencia da carcasa. O uso dunha estrutura cilíndrica de aleación de aluminio permite a optimización dimensional, un campo eléctrico uniforme e un boa dissipación de calor. As barras de distribución internas están dispostas nunha configuración delta (triangular), e o interruptor de tres posicións e o interruptor de vacío están instalados verticalmente, o que maximiza o uso das dimensións espaciais e logra un tamaño pequeno e unha alta capacidade de potencia.
