A 12kV-hez képest a 24kV több elektromos energiát tud szállítani, csökkentve az áramvonal veszteségeit, és széles körben használják a külföldi piacokon.
Az SF₆ egy üdehőgáz, melynek az ozonszint romboló hatása 20.000-szerese a CO₂-énak. Szükség van ennek használatának korlátozására, ezért a középfeszültségű kapcsolókban nem szabad SF₆-ot használni izoláló gázként.
A kapcsolók esetén az környezetbarát gázok olyan gázok, amelyek nem tartalmaznak SF₆-ot izoláló vagy ízelhalványító médiumként. Például természetes gázok (mint például a nitrogén és a szén-dioxid), gázmixereket és szintetikus gázokat.
A környezetbarát gázzal izolált kapcsolók kulcsfontosságú kihívása az, hogy megfeleljenek az izolációs követelményeknek. Habár a 12kV környezetbarát gázzal izolált gyűrűfőkapcsolók (RMU) elég fejlették, a 24kV modelljeinek kevesebb a fejlesztője. Ez azért van, mert a hazai igény a 24kV felszerelésekre alacsony, és az izolációs tervezésük összetettebb – csak néhány teljes rendszerszerkesztő, akiknek exportigénye van, fejleszti ilyen termékeket.
Lényegében a 24kV kapcsolók tervezése a következő módszerekkel egyszerűsíthető:
Szilárd kompozitizált izoláció: Ez biztosítja, hogy a buszbár megfeleljen a feszültségtartási követelményeknek. Az izolációs térének növelése vagy a gáztartály méretének bővítése is megfelelhet a feszültségtartási normáknak.
Növelt gázfeszültség: A relatív nyomás 0,04MPa-ról 0,14MPa-ra való emelése megoldja mind az izolációs, mind az izolációs térének feszültségtartási követelményét, a legnagyobb további lépés pedig a hullámoltó rész cseréje egy 24kV-osra.
Alternatívan C4/C5 szintetikus gáz-SZÖ vedetőt használhatunk, mivel annak izolációs ereje hasonló az SF₆-éhoz. Kisebb javításokkal az SF₆-alapú RMU izolációs rendszere megfelelhet a 24kV feszültségtartási követelményeknek. Ugyanakkor a C4/C5 is üdehőgáz – bár globális felmelegedési potenciálja (GWP) csak az SF₆ 1/20-ad része. Ezenkívül a hullámoltás után rezeg a mérgező gázokba, ami nem kedvez a fenntartható fejlődésnek.
A kapcsoló élő részei közötti távolságot a villámviszony feszültsége határozza meg:
A 24kV-es berendezések esetén a villámviszony feszültsége 125kV, ami 220mm levegőtartást jelent (vagy 95mm, ha 3M hőzálogbontó rövidítőt és BPTM körbuszbárt használunk).
A 12kV-es berendezések esetén a villámviszony feszültsége 75kV, ami 120mm levegőtartást jelent (vagy 55mm a fenti 3M rövidítők és BPTM buszbárral).
Az oldalszeres kapcsolóegységek esetén az RMU-kban a kompozitizált izoláció teljesen megfelel a távolsági követelményeknek.
A legkorábbi 24kV szilárdizolált gyűrűfőkapcsolók közé tartoznak az Eaton SVS és a Xirui termékei. Mivel a Xirui által külföldi piacokra tervezett kapcsolók kétállapotúak voltak – tehát a kapcsoló zárva vagy földbe állt –, ez a tervezés nem felelt meg Kínának háromállapotú működésének, lépésről-lépésre vezérelt követelményének, ezért kellett hozzáadni egy elkülönített állapotot a két állapot között.
A termék minimalizálása, költséghatékonysága és környezeti alkalmazhatósága dönti el a 24kV környezetbarát gázzal izolált gyűrűfőkapcsolók fejlesztési irányát. A szilárd kompozitizált izoláció magas költséggel jár, és továbbra is nehézségek merülnek fel az elkülönítő szakadások feszültségtartási problémájának megoldásában. Ugyanakkor, mivel a száraz levegő és a nitrogén alternatív gázai elégtelen izolációs erejűek, a szakadás és a föld távolsága hasonlónak kell lennie a természetes levegőre vonatkozó követelményhez, azaz ≥220mm. Ez nagy méretet kíván a forgó háromállapotú kapcsolókból, míg a lineáris mozgású kapcsolók esetén bizonyos nehézségek merülnek fel, akár a magasság, akár a szélesség növelésével. A dupla-szakadású elkülönítő és földbe kapcsolók segíthetnek megoldani a túlzottan nagy elkülönítőkapcsolók problémáját.
A gáz töltési nyomásának biztosításához meg kell oldani a tartóerő-problémát. Az alumínium lemez hengeres szerkezetének használata lehetővé teszi a méretezés optimalizálását, egyenletes elektromos mezőt és jó hővezetést. A belső buszbárok delta (háromszög) konfigurációban vannak elrendezve, és a háromállapotú kapcsoló és a vákuum-interruptor függőlegesen van telepítve, ami maximalizálja a térhasználatot, és kis méretet és nagy teljesítményt eredményez.
