12kV와 비교해 24kV는 더 많은 전기를 공급하고 선로 손실을 줄일 수 있으며 해외 시장에서 널리 사용되고 있습니다.
SF₆는 오존층 파괴 잠재력이 CO₂의 20,000배 이상인 온실가스입니다. 그 사용은 제한되어야 하며, 따라서 중압 스위치 기기는 SF₆를 절연 가스로 사용해서는 안 됩니다.
스위치 기기에서 환경 친화적인 가스는 SF₆를 절연 또는 소멸 매체로 포함하지 않는 가스를 말합니다. 예를 들어 자연 발생 가스(질소, 이산화탄소 등), 가스 혼합물, 합성 가스 등이 있습니다.
환경 친화적인 가스 절연 스위치 기기의 주요 도전 과제는 절연 요구 사항을 충족시키는 것입니다. 12kV 환경 친화적인 가스 절연 링 메인 유닛(RMUs)은 상당히 성숙한 반면, 24kV 모델은 개발자가 상대적으로 적습니다. 이는 국내에서 24kV 장비에 대한 수요가 낮고 절연 설계가 더 복잡하기 때문이며, 수출 필요성이 있는 몇몇 완성 제품 제조업체만이 이러한 제품을 개발하고 있습니다.
본질적으로 24kV 스위치 기기 설계는 다음과 같은 방법으로 간소화될 수 있습니다:
고체 복합 절연: 이는 버스바가 전압 내구 요구 사항을 충족하도록 합니다. 절연 간격을 늘리거나 가스 탱크 크기를 확장하는 것도 전압 내구 표준을 충족시킬 수 있습니다.
가스 압력 증가: 상대 압력을 0.04MPa에서 0.14MPa로 높이면 절연과 간격 전압 내구 요구 사항을 해결할 수 있으며, 추가 단계로 24kV 등급의 소멸 챔버로 교체하면 됩니다.
또는 C4/C5 합성 가스와 CO₂를 혼합하여 사용할 수도 있습니다. 이들의 절연 강도는 SF₆와 유사하므로, SF₆ 기반 RMU의 절연 시스템을 약간 개선하면 24kV 전압 내구 요구 사항을 충족시킬 수 있습니다. 그러나 C4/C5도 온실가스이며, 그 전역 온난화 잠재력(GWP)은 SF₆의 1/20입니다. 또한, 아크 소멸 후 독성 가스로 분해되므로 지속 가능한 발전에는 부적합합니다.
스위치의 생활 부분 사이의 간격은 충격 내구 전압에 의해 결정됩니다:
24kV 장비의 경우, 충격 내구 전압은 125kV이며, 이는 220mm의 공기 간격(3M 열수축 슬리브와 BPTM 원형 버스바를 사용할 경우 95mm)에 해당합니다.
12kV 장비의 경우, 충격 내구 전압은 75kV이며, 공기 간격은 120mm(동일한 3M 슬리브와 BPTM 버스바를 사용할 경우 55mm)입니다.
RMU의 측면 장착 스위치 유닛의 경우, 복합 절연의 간격 요구 사항을 완전히 충족할 수 있습니다.
가장 초기의 24kV 고체 절연 링 메인 유닛에는 Eaton의 SVS와 Xirui의 제품이 포함됩니다. Xirui가 해외 시장을 위해 설계한 스위치는 두 위치식(즉, 스위치가 닫힌 위치 또는 접지 위치에 있음)인데, 이 설계는 중국의 단계적 제어를 위한 세 위치 작동 요구 사항을 충족하지 못했기 때문에 두 위치 사이에 격리 위치를 추가해야 했습니다.
제품의 소형화, 비용 효율성, 환경 적응성을 어떻게 달성하느냐가 24kV 환경 친화적인 가스 절연 링 메인 유닛의 개발 방향을 결정합니다. 고체 복합 절연은 비용이 높으며 여전히 격리 절연 문제를 해결하기 어려우며, 대체 가스인 건조 공기와 질소는 절연 강도가 부족하여 격리 거리와 접지 거리는 자연 공기와 유사하게 ≥220mm가 되어야 합니다. 이로 인해 회전식 세 위치 스위치는 큰 크기가 필요하며, 직선 운동 스위치는 높이 또는 너비 차원을 늘리는 데 어려움이 있습니다. 이중 격리 및 접지 스위치의 채택은 과대 격리 스위치 문제를 해결할 수 있습니다.
가스 충전 압력을 제공하기 위해서는 케이싱 강도 문제가 해결되어야 합니다. 알루미늄 합금 원통 구조의 사용은 차원 최적화, 균일한 전기장, 그리고 좋은 열 방출을 가능하게 합니다. 내부 버스바는 삼각형 구조로 배열되며, 세 위치 스위치와 진공 차단기는 수직으로 설치되어 공간 차원을 최대한 활용하여 작은 크기와 높은 용량을 달성합니다.
