Comparado com 12kV, 24kV pode fornecer mais energia elétrica, reduzir perdas de linha e é amplamente utilizado nos mercados internacionais.
SF₆ é um gás de efeito estufa cujo potencial de depleção da camada de ozônio é mais de 20.000 vezes maior que o do CO₂. Seu uso deve ser restrito; portanto, os equipamentos de média tensão não devem usar SF₆ como gás isolante.
Para equipamentos de distribuição, gases ecologicamente corretos referem-se àqueles que não contêm SF₆ como meio isolante ou extintor de arco. Exemplos incluem gases naturais (como nitrogênio e dióxido de carbono), misturas de gases e gases sintéticos.
O desafio-chave para equipamentos de distribuição isolados a gás ecologicamente correto está em atender aos requisitos de isolamento. Embora os RMUs (unidades de anel principal) de 12kV isolados a gás ecologicamente correto sejam bastante maduros, os modelos de 24kV têm relativamente poucos desenvolvedores. Isso ocorre porque a demanda doméstica por equipamentos de 24kV é baixa e seu design de isolamento é mais complexo - apenas alguns fabricantes de conjuntos completos com necessidade de exportação estão desenvolvendo tais produtos.
Essencialmente, o design de equipamentos de 24kV pode ser simplificado através das seguintes abordagens:
Isolamento compósito sólido: Isso garante que a barra de barramento atenda aos requisitos de resistência à tensão. Aumentar a lacuna de isolamento ou expandir o tamanho do tanque de gás também pode atender aos padrões de resistência à tensão.
Aumento da pressão do gás: Elevar a pressão relativa de 0,04MPa para 0,14MPa resolve tanto os requisitos de isolamento quanto os de resistência à tensão na lacuna, com a única etapa adicional sendo a substituição da câmara de extinção de arco por uma com classificação de 24kV.
Alternativamente, pode-se usar gás sintético C4/C5 misturado com CO₂, pois sua força de isolamento é semelhante à do SF₆. Melhorias menores no sistema de isolamento dos RMUs baseados em SF₆ podem torná-los aptos aos requisitos de resistência à tensão de 24kV. No entanto, o C4/C5 também é um gás de efeito estufa - embora seu potencial de aquecimento global (GWP) seja apenas 1/20 do SF₆. Além disso, ele se decompõe em gases tóxicos após a extinção do arco, o que não é favorável ao desenvolvimento sustentável.
A distância entre as partes vivas do interruptor é determinada pela tensão de resistência a impulsos:
Para equipamentos de 24kV, a tensão de resistência a impulsos é 125kV, correspondente a uma lacuna de ar de 220mm (ou 95mm se mangas retráteis de calor 3M e barras redondas BPTM forem usadas).
Para equipamentos de 12kV, a tensão de resistência a impulsos é 75kV, com uma lacuna de ar de 120mm (ou 55mm com as mesmas mangas 3M e barras BPTM).
Para unidades de interruptores laterais em RMUs, os requisitos de lacuna para isolamento compósito podem ser totalmente atendidos.
Os primeiros RMUs de 24kV com isolamento sólido incluem o SVS da Eaton e os produtos da Xirui. Devido ao fato de que os interruptores projetados pela Xirui para mercados internacionais são de duas posições - significando que o interruptor está na posição fechada ou na posição aterrada - esse design não atendeu ao requisito chinês de operação em três posições com controle passo a passo, então foi necessário adicionar uma posição de isolamento entre as duas posições.
Como alcançar a miniaturização, economia e adaptabilidade ambiental do produto determina a direção de desenvolvimento dos RMUs de 24kV isolados a gás ecologicamente correto. O isolamento compósito sólido tem alto custo e ainda encontra dificuldades para resolver o problema de resistência à tensão nas interrupções de isolamento. Além disso, porque gases alternativos, como ar seco e nitrogênio, têm força de isolamento insuficiente, a distância de interrupção e a distância ao solo precisam ser similares às exigidas pelo ar natural, ou seja, ≥220mm. Isso faz com que tais interruptores de três posições rotativos requerem um tamanho grande, enquanto os interruptores de movimento linear enfrentam certas dificuldades, seja aumentando a dimensão de altura ou de largura. A adoção de interruptores de isolamento e aterramento de dupla interrupção pode resolver o problema de interruptores de isolamento de grande porte.
Para fornecer pressão de enchimento de gás, é necessário resolver o problema de resistência da carcaça. O uso de uma estrutura cilíndrica de liga de alumínio permite a otimização das dimensões, campo elétrico uniforme e boa dissipação de calor. As barras internas são dispostas em configuração delta (triangular), e o interruptor de três posições e o interrompedor a vácuo são instalados verticalmente, o que maximiza o uso das dimensões espaciais e alcança pequeno tamanho e alta capacidade de potência.
