12kV की तुलना में 24kV अधिक विद्युत ऊर्जा प्रदान कर सकता है, लाइन नुकसान कम कर सकता है, और विदेशी बाजारों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
SF₆ एक ग्रीनहाउस गैस है जिसका ओज़ोन परत क्षतिकारक क्षमता CO₂ की तुलना में 20,000 गुना अधिक है। इसका उपयोग सीमित किया जाना चाहिए; इसलिए, मध्य-वोल्टेज स्विचगियर SF₆ को इन्सुलेटिंग गैस के रूप में उपयोग नहीं कर सकता है।
स्विचगियर के लिए, पर्यावरण-अनुकूल गैसें वे होती हैं जो SF₆ को इन्सुलेटिंग या आर्क-एक्सटिंग्यूइशिंग मीडिया के रूप में नहीं रखती हैं। उदाहरण के लिए, प्राकृतिक गैसें (जैसे नाइट्रोजन और कार्बन डाइऑक्साइड), गैस मिश्रण, और सिंथेटिक गैसें।
पर्यावरण-अनुकूल गैस-इन्सुलेटेड स्विचगियर के लिए मुख्य चुनौती इन्सुलेशन की आवश्यकताओं को पूरा करना है। 12kV पर्यावरण-अनुकूल गैस-इन्सुलेटेड रिंग मेन यूनिट्स (RMUs) बहुत परिपक्व हैं, लेकिन 24kV मॉडलों के विकासकर्ताओं की संख्या कम है। इसका कारण यह है कि 24kV उपकरणों की घरेलू मांग कम है और इसकी इन्सुलेशन डिजाइन अधिक जटिल है—केवल कुछ पूर्ण सेट निर्माताओं ने निर्यात की आवश्यकता के साथ ऐसे उत्पादों का विकास किया है।
मूल रूप से, 24kV स्विचगियर डिजाइन को निम्नलिखित दृष्टिकोणों से सरलीकृत किया जा सकता है:
ठोस कंपोजिट इन्सुलेशन: यह बसबार को वोल्टेज टोलरेंस की आवश्यकताओं को पूरा करने में सुनिश्चित करता है। इन्सुलेशन गैप को बढ़ाना या गैस टैंक का आकार बढ़ाना भी वोल्टेज टोलरेंस मानकों को पूरा कर सकता है।
गैस दबाव बढ़ाना: 0.04MPa से 0.14MPa तक आपेक्षिक दबाव बढ़ाने से इन्सुलेशन और गैप वोल्टेज टोलरेंस दोनों की आवश्यकताएं पूरी हो जाती हैं, इसका एकमात्र अतिरिक्त चरण 24kV रेटेड आर्क-एक्सटिंग्यूइशिंग चैम्बर को बदलना होता है।
वैकल्पिक रूप से, C4/C5 सिंथेटिक गैस को CO₂ के साथ मिश्रित किया जा सकता है, क्योंकि इसकी इन्सुलेशन ताकत SF₆ के समान होती है। SF₆-आधारित RMUs की इन्सुलेशन सिस्टम में थोड़ी वृद्धि करके उन्हें 24kV वोल्टेज टोलरेंस की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए तैयार किया जा सकता है। हालांकि, C4/C5 भी एक ग्रीनहाउस गैस है—हालांकि इसकी वैश्विक गर्मीकरण शक्ति (GWP) SF₆ की केवल 1/20 है। इसके अलावा, आर्क निर्माण के बाद यह विषाक्त गैसों में विघटित हो जाता है, जो टिकाऊ विकास के लिए अनुकूल नहीं है।
स्विच के लाइव पार्ट्स के बीच की दूरी इम्पल्स वोल्टेज टोलरेंस से निर्धारित होती है:
24kV उपकरणों के लिए, इम्पल्स वोल्टेज टोलरेंस 125kV है, जो 220mm (या 3M हीट-श्रिंकेबल स्लीव्स और BPTM राउंड बसबार के साथ 95mm) की हवा की दूरी के संबंधित है।
12kV उपकरणों के लिए, इम्पल्स वोल्टेज टोलरेंस 75kV है, 120mm (या 3M स्लीव्स और BPTM बसबार के साथ 55mm) की हवा की दूरी के संबंधित है।
RMUs में साइड-माउंट स्विच यूनिट्स के लिए, कंपोजिट इन्सुलेशन की दूरी की आवश्यकताएं पूरी तरह से पूरी की जा सकती हैं।
सबसे पहले 24kV ठोस-इन्सुलेटेड रिंग मेन यूनिट्स में ईटन के SVS और शिरुई के उत्पाद शामिल हैं। चूंकि शिरुई द्वारा विदेशी बाजारों के लिए डिजाइन किए गए स्विच दो-स्थिति वाले हैं—जिसका अर्थ है कि स्विच या तो बंद स्थिति में होता है या ग्राउंड स्थिति में—इस डिजाइन ने चीन की तीन-स्थिति ऑपरेशन की आवश्यकता को पूरा नहीं किया, इसलिए दोनों स्थितियों के बीच एक आइसोलेशन स्थिति जोड़नी पड़ी।
उत्पाद को कैसे छोटा, कीमत में सस्ता और पर्यावरण-अनुकूल बनाया जाए, यह 24kV पर्यावरण-अनुकूल गैस-इन्सुलेटेड रिंग मेन यूनिट्स के विकास की दिशा निर्धारित करता है। ठोस कंपोजिट इन्सुलेशन में उच्च लागत होती है और इसको आइसोलेशन ब्रेक्स की वोल्टेज टोलरेंस समस्या को हल करने में अभी भी कठिनाई होती है। इसके अलावा, ड्राई एयर और नाइट्रोजन जैसी विकल्प गैसों की इन्सुलेशन ताकत अपर्याप्त होती है, इसलिए ब्रेक दूरी और ग्राउंड दूरी नेचुरल एयर की आवश्यकताओं के समान होनी चाहिए, अर्थात् ≥220mm। यह ऐसे घूर्णी तीन-स्थिति स्विच को बड़े आकार की आवश्यकता पैदा करता है, जबकि लाइनर-मोशन स्विच ऊंचाई या चौड़ाई आयाम में वृद्धि करने में कुछ कठिनाइयों का सामना करते हैं। डबल-ब्रेक आइसोलेशन और ग्राउंडिंग स्विच का उपयोग आइसोलेशन स्विच के बड़े आकार की समस्या को हल कर सकता है।
गैस फिलिंग दबाव प्रदान करने के लिए, एन्क्लोजर की ताकत की समस्या को हल करना आवश्यक है। एल्यूमिनियम एलोय सिलेंड्रिकल संरचना का उपयोग आयामों की ओप्टिमाइजेशन, समान विद्युत क्षेत्र, और अच्छी हीट डिसिपेशन को संभव बनाता है। आंतरिक बसबार्स डेल्टा (त्रिकोणीय) कॉन्फ़िगरेशन में व्यवस्थित किए जाते हैं, और तीन-स्थिति स्विच और वैक्यूम इंटरप्टर ऊर्ध्वाधर रूप से इंस्टॉल किए जाते हैं, जो स्थानीय आयामों का अधिकतम उपयोग करते हैं और छोटे आकार और उच्च शक्ति क्षमता को प्राप्त करते हैं।
