Berdibanding dengan 12kV, 24kV dapat menyediakan lebih banyak tenaga elektrik, mengurangkan kerugian garis, dan digunakan secara meluas di pasaran luar negara.
SF₆ adalah gas rumah hijau yang potensi penguraian lapisan ozon lebih daripada 20,000 kali CO₂. Penggunaannya mesti dibatasi; oleh itu, peralatan pemutus litar tegangan sederhana tidak boleh menggunakan SF₆ sebagai gas penebat.
Bagi peralatan pemutus litar, gas-gas mesra alam merujuk kepada gas-gas yang tidak mengandungi SF₆ sebagai media penebat atau pemadam lengkung api. Contohnya termasuk gas semula jadi (seperti nitrogen dan karbon dioksida), campuran gas, dan gas sintetik.
Cabaran utama bagi peralatan pemutus litar penebat gas mesra alam terletak pada memenuhi keperluan penebatan. Walaupun unit utama berlilitan ringan (RMUs) penebat gas mesra alam 12kV sudah agak matang, model 24kV mempunyai sedikit pembangun. Ini kerana permintaan domestik untuk peralatan 24kV rendah dan reka bentuk penebatannya lebih kompleks—hanya beberapa pengeluar set lengkap dengan keperluan eksport yang mengembangkan produk seperti ini.
Pada asasnya, reka bentuk peralatan pemutus litar 24kV boleh disederhanakan melalui pendekatan-pendekatan berikut:
Penebatan komposit pepejal: Ini memastikan busbar memenuhi keperluan daya tahan voltan. Meningkatkan jurang isolasi atau membesarkan saiz tangki gas juga boleh memenuhi piawai daya tahan voltan.
Tekanan gas ditingkatkan: Menaikkan tekanan relatif dari 0.04MPa hingga 0.14MPa menyelesaikan kedua-dua keperluan penebatan dan daya tahan jurang voltan, dengan langkah tambahan hanya penggantian ruang pemadam lengkung api dengan satu yang berperingkat 24kV.
Alternatif lain, gas sintetik C4/C5 dicampur dengan CO₂ boleh digunakan, kerana kekuatan penebatannya serupa dengan SF₆. Penambahbaikan minor kepada sistem penebatan RMUs berasaskan SF₆ boleh membuat mereka memenuhi keperluan daya tahan voltan 24kV. Walau bagaimanapun, C4/C5 juga merupakan gas rumah hijau—walaupun potensi pemanasan global (GWP) hanya 1/20 SF₆. Selain itu, ia mengurai menjadi gas toksik selepas pemadaman lengkung api, yang tidak membantu pembangunan lestari.
Jurang antara bahagian hidup peralatan pemutus litar ditentukan oleh voltan daya tahan impuls:
Untuk peralatan 24kV, voltan daya tahan impuls adalah 125kV, yang sepadan dengan jurang udara 220mm (atau 95mm jika lengan penyusutan haba 3M dan busbar BPTM bulat digunakan).
Untuk peralatan 12kV, voltan daya tahan impuls adalah 75kV, dengan jurang udara 120mm (atau 55mm dengan lengan 3M dan busbar BPTM yang sama).
Untuk unit pemutus litar dipasang di sisi dalam RMUs, keperluan jurang untuk penebatan komposit boleh dipenuhi sepenuhnya.
Unit utama berlilitan ringan penebat pepejal 24kV yang paling awal termasuk Eaton's SVS dan produk Xirui. Disebabkan reka bentuk pemutus litar Xirui untuk pasaran luar negara adalah dua posisi—bermakna pemutus litar berada dalam posisi tertutup atau berposisi bertanah—reka bentuk ini gagal memenuhi keperluan China untuk operasi tiga posisi dengan kawalan bertingkat, maka posisi isolasi harus ditambah antara kedua-dua posisi tersebut.
Bagaimana mencapai pengecilan produk, kos efektif, dan adaptabiliti alam sekitar menentukan arah pembangunan unit utama berlilitan ringan penebat gas mesra alam 24kV. Penebatan komposit pepejal mempunyai kos tinggi dan masih sukar menyelesaikan masalah daya tahan voltan jurang isolasi. Sementara itu, kerana gas alternatif seperti udara kering dan nitrogen mempunyai kekuatan penebatan yang tidak mencukupi, jarak putus dan jarak tanah perlu serupa dengan yang diperlukan untuk udara semula jadi, iaitu ≥220mm. Ini menjadikan pemutus litar tiga posisi putaran memerlukan saiz besar, manakala pemutus litar gerakan linear menghadapi kesukaran dalam meningkatkan dimensi tinggi atau lebar. Penggunaan pemutus dan pemutus tanah dobel putus boleh menyelesaikan masalah pemutus isolasi yang terlalu besar.
Untuk memberikan tekanan pengisian gas, masalah kekuatan rangkaian perlindungan perlu diselesaikan. Penggunaan struktur silinder aluminium membolehkan pengoptimuman dimensi, medan elektrik yang seragam, dan pembiusan yang baik. Busbar dalaman disusun dalam konfigurasi delta (segitiga), dan pemutus litar tiga posisi serta pemutus vakum dipasang secara menegak, yang memaksimumkan penggunaan dimensi ruang dan mencapai saiz kecil dan kapasiti kuasa yang tinggi.
