12kV ile karşılaştırıldığında, 24kV daha fazla elektrik enerjisi sağlayabilir, hat kayıplarını azaltabilir ve yurtdışındaki pazarlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
SF₆, ozon tabakasını zedeleme potansiyeli CO₂'nin 20.000 katından fazla olan bir sera gazıdır. Kullanımı kısıtlanmalıdır; bu nedenle, orta gerilimli dağıtım şebekeleri SF₆'yi yalıtım gazı olarak kullanmamalıdır.
Dağıtım şebekeleri için çevre dostu gazlar, yalıtım veya kemer söndürme ortamı olarak SF₆ içermeyen gazları ifade eder. Örnekler arasında doğal gazlar (azot ve karbondioksit gibi), gaz karışımları ve sentetik gazlar bulunur.
Çevre dostu gazlı dağıtım şebekelerinin ana zorluğu yalıtım gereksinimlerini karşılamaktadır. 12kV çevre dostu gazlı halka ana üniteleri (RMU) oldukça olgunlaşmışken, 24kV modelleri göreceli olarak az geliştiricisi bulunmaktadır. Bu, yurtiçi talebin düşük olması ve yalıtım tasarımının daha karmaşık olması nedeniyledir—sadece ihraç ihtiyacı olan birkaç tam set üreticisi bu ürünler üzerinde çalışmaktadır.
Aslında, 24kV dağıtım şebekesi tasarımı aşağıdaki yaklaşımlar aracılığıyla basitleştirilebilir:
Katı kompozit yalıtım: Bu, ana hatın gerilim dayanım gereksinimlerini karşılamasını sağlar. Yalıtım boşluğunun artırılması veya gaz tankının büyüklüğünün genişletilmesi de gerilim dayanım standartlarını karşılayabilir.
Gaz basıncının artırılması: Göreceli basınç 0.04MPa'dan 0.14MPa'ya çıkarılacak olursa, hem yalıtım hem de boşluk gerilim dayanım gereksinimleri karşılanır. Ek adımlar arasında sadece kemer söndürme odasının 24kV'ye uygun olanla değiştirilmesi gerekir.
Alternatif olarak, C4/C5 sentetik gazların CO₂ ile karıştırılması kullanılabilir, çünkü yalıtım gücü SF₆'ya benzerdir. SF₆ tabanlı RMU'ların yalıtım sisteminde küçük iyileştirmeler yapılarak 24kV gerilim dayanım gereksinimleri karşılanabilir. Ancak, C4/C5 de bir sera gazıdır—global ısınma potansiyeli (GWP) sadece SF₆'nin 1/20'sidir. Ayrıca, kemer söndürdükten sonra toksik gazlara ayrılır, bu da sürdürülebilir gelişmeye elverişli değildir.
Anahtardaki canlı parçalar arasındaki açıklık darbe dayanım gerilimi tarafından belirlenir:
24kV ekipmanı için darbe dayanım gerilimi 125kV'dir, bu da 220mm hava açıklığına karşılık gelir (veya 3M ısı kısalma mambaları ve BPTM dairesel ana hatlar kullanılırsa 95mm).
12kV ekipmanı için darbe dayanım gerilimi 75kV'dir, hava açıklığı 120mm'dir (aynı 3M mambaları ve BPTM ana hatlarla 55mm).
RMU'ların yan montajlı anahtar üniteleri için, kompozit yalıtımın açıklık gereksinimleri tam olarak karşılanabilir.
En erken 24kV katı yalıtlı halka ana üniteleri Eaton'un SVS ve Xirui'nin ürünleri arasındadır. Xirui'nin yurtdışındaki pazarlar için tasarladığı anahtarların iki pozisyonlu olması—yani anahtar kapalı pozisyonda ya da yerleştirilmiş pozisyonda olduğu—bu tasarım Çin'in adım adım kontrol gerektiren üç pozisyonlu işlem gereksinimini karşılamadığı için, iki pozisyon arasında bir izolasyon pozisyonu eklenmek zorunda kaldı.
Ürünün küçültülmesi, maliyet etkinliği ve çevresel uyumun nasıl sağlanacağı, 24kV çevre dostu gazlı halka ana ünitelerinin geliştirme yönünü belirler. Katı kompozit yalıtım yüksek maliyete sahip olup, izolasyon kopuşlarının gerilim dayanım sorununu çözmekte zorlanmaktadır. Ayrıca, kuru hava ve azot gibi alternatif gazların yalıtım gücü yetersiz olduğundan, kopuş mesafesi ve toprak mesafesi doğal havaya benzer gereksinimleri karşılamalıdır, yani ≥220mm olmalıdır. Bu, böyle döner üç pozisyonlu anahtarların büyük boyutlara ihtiyaç duymasına sebep olurken, doğrusal hareketli anahtarlar ya yükseklik boyutunu ya da genişlik boyutunu artırmada bazı zorluklarla karşılaşır. Çift kopuşlu izolasyon ve yerleştirici anahtarların kullanımı, aşırı büyük izolasyon anahtarları sorununu çözebilir.
Gaz doldurma basıncını sağlamak için kaplama gücünün çözümü gerekmektedir. Alüminyum alaşım silindirik yapının kullanılması, boyut optimizasyonunu, düzgün elektrik alanını ve iyi ısı verimliliğini sağlar. İç busbarlar üçgen şeklinde düzenlenmiştir ve üç pozisyonlu anahtar ve vakum kesici dikey olarak monte edilmiştir, bu da uzaysal boyutların en üst düzeyde kullanılmasını, küçük boyut ve yüksek güç kapasitesini sağlar.
