เมื่อเทียบกับ 12kV, 24kV สามารจ่ายพลังงานไฟฟ้าได้มากขึ้น ลดการสูญเสียทางสาย และถูกใช้งานอย่างกว้างขวางในตลาดต่างประเทศ
SF₆ เป็นก๊าซเรือนกระจกที่มีศักยภาพในการทำลายชั้นโอโซนมากกว่า CO₂ ถึง 20,000 เท่า การใช้งานต้องจำกัด ดังนั้นสวิตช์เกียร์แรงดันกลางห้ามใช้ SF₆ เป็นก๊าซฉนวน
สำหรับสวิตช์เกียร์ ก๊าซที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมหมายถึงก๊าซที่ไม่มี SF₆ เป็นสารฉนวนหรือสารดับอาร์ก ตัวอย่างเช่น ก๊าซธรรมชาติ (เช่น ไนโตรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์) สารผสมก๊าซ และก๊าซสังเคราะห์
ความท้าทายหลักสำหรับสวิตช์เกียร์ที่ใช้ก๊าซฉนวนเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมคือการตอบสนองความต้องการในการฉนวน ขณะที่สวิตช์เกียร์วงจรป้อนรอบ 12kV ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมีความพัฒนาแล้ว แต่แบบ 24kV มีผู้พัฒนาค่อนข้างน้อย เนื่องจากความต้องการภายในประเทศสำหรับอุปกรณ์ 24kV น้อยและออกแบบฉนวนที่ซับซ้อน—เฉพาะผู้ผลิตชุดสมบูรณ์ที่มีความต้องการส่งออกกำลังพัฒนาผลิตภัณฑ์เหล่านี้
โดยหลักๆ การออกแบบสวิตช์เกียร์ 24kV สามารถทำให้ง่ายขึ้นผ่านวิธีการต่อไปนี้:
ฉนวนคอมโพสิตแข็ง: นี่จะทำให้บัสบาร์สามารถทนแรงดันได้ เพิ่มช่องว่างฉนวนหรือขยายขนาดถังก๊าซก็สามารถตอบสนองมาตรฐานการทนแรงดันได้เช่นกัน
เพิ่มแรงดันก๊าซ: การเพิ่มแรงดันสัมพัทธ์จาก 0.04MPa เป็น 0.14MPa จะตอบสนองความต้องการในการฉนวนและการทนแรงดันของช่องว่าง ด้วยขั้นตอนเพิ่มเติมคือการเปลี่ยนห้องดับอาร์กเป็นแบบที่มีอัตรา 24kV
หรืออาจใช้ก๊าซสังเคราะห์ C4/C5 ผสมกับ CO₂ ซึ่งมีความแข็งแรงในการฉนวนคล้ายคลึงกับ SF₆ การปรับปรุงเล็กน้อยในระบบฉนวนของ RMU ที่ใช้ SF₆ สามารถทำให้ตอบสนองความต้องการในการทนแรงดัน 24kV ได้ แต่ C4/C5 ก็เป็นก๊าซเรือนกระจก—แม้ว่าศักยภาพในการทำให้โลกร้อน (GWP) จะน้อยกว่า SF₆ แค่ 1/20 นอกจากนี้ยังแตกตัวเป็นก๊าซพิษหลังจากการดับอาร์ก ซึ่งไม่เอื้อต่อการพัฒนาอย่างยั่งยืน
ช่องว่างระหว่างส่วนที่มีไฟฟ้าของสวิตช์กำหนดโดยแรงดันทนกระแทก:
สำหรับอุปกรณ์ 24kV แรงดันทนกระแทกคือ 125kV ซึ่งสอดคล้องกับช่องว่างอากาศ 220mm (หรือ 95mm ถ้าใช้แขนหด 3M และ BPTM บัสบาร์กลม)
สำหรับอุปกรณ์ 12kV แรงดันทนกระแทกคือ 75kV พร้อมช่องว่างอากาศ 120mm (หรือ 55mm ด้วยแขนหด 3M และ BPTM บัสบาร์เดียวกัน)
สำหรับสวิตช์ที่ติดตั้งด้านข้างใน RMU ความต้องการช่องว่างสำหรับฉนวนคอมโพสิตสามารถตอบสนองได้อย่างครบถ้วน
SVS ของ Eaton และผลิตภัณฑ์ของ Xirui เป็นหน่วยวงจรป้อนรอบที่ใช้ฉนวนแข็ง 24kV รุ่นแรกๆ เนื่องจากสวิตช์ที่ Xirui ออกแบบสำหรับตลาดต่างประเทศเป็นสองตำแหน่ง—หมายความว่าสวิตช์อยู่ในตำแหน่งปิดหรือตำแหน่งต่อพื้น—การออกแบบนี้ไม่สามารถตอบสนองความต้องการของจีนในการทำงานสามตำแหน่งควบคุมขั้นตอน โดยต้องเพิ่มตำแหน่งแยกไว้ระหว่างสองตำแหน่ง
วิธีการทำให้ผลิตภัณฑ์มีขนาดเล็ก ประหยัดค่าใช้จ่าย และปรับตัวเข้ากับสิ่งแวดล้อมจะกำหนดทิศทางการพัฒนาของ RMU ที่ใช้ก๊าซฉนวนเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม 24kV ฉนวนคอมโพสิตแข็งมีต้นทุนสูงและยังยากที่จะแก้ไขปัญหาการทนแรงดันของช่องว่าง ในขณะที่ก๊าซทดแทนเช่น อากาศแห้งและไนโตรเจนมีความแข็งแรงในการฉนวนไม่เพียงพอ ระยะช่องว่างและระยะต่อพื้นต้องเหมือนกับที่ต้องการสำหรับอากาศธรรมชาติ คือ ≥220mm ทำให้สวิตช์สามตำแหน่งหมุนต้องมีขนาดใหญ่ ในขณะที่สวิตช์เคลื่อนที่แนวตรงเผชิญกับความยากในการเพิ่มขนาดความสูงหรือความกว้าง การใช้สวิตช์แยกและต่อพื้นสองชุดสามารถแก้ไขปัญหาของสวิตช์แยกที่มีขนาดใหญ่
ในการให้แรงดันการเติมก๊าซ จำเป็นต้องแก้ไขปัญหาความแข็งแรงของโครงสร้าง การใช้โครงสร้างทรงกระบอกอลูมิเนียมทำให้สามารถปรับขนาดได้เหมาะสม สนามไฟฟ้าสม่ำเสมอ และระบายความร้อนได้ดี บัสบาร์ภายในจัดเรียงเป็นรูปสามเหลี่ยม สวิตช์สามตำแหน่งและตัวตัดวงจรสุญญากาศติดตั้งในแนวตั้ง ทำให้ใช้พื้นที่ได้อย่างสูงสุดและมีขนาดเล็กและกำลังไฟฟ้าสูง
