Порівняно з 12 кВ, 24 кВ може забезпечити більше електроенергії, зменшити втрати на лініях і широко використовується на зарубіжних ринках.
SF₆ є парниковим газом, чий потенціал загострення озонового шару перевищує потенціал CO₂ більш ніж у 20 000 разів. Його використання повинно бути обмеженим; отже, середньовольтове комутаційне обладнання не повинно використовувати SF₆ як ізоляційний газ.
Для комутаційного обладнання, екологічно безпечні гази — це ті, які не містять SF₆ як ізоляційну або дугозагасальну середу. Прикладами є природні гази (такі як азот і двокисний углекислий газ), суміші газів та синтетичні гази.
Основна проблема для екологічно безпечного газонаповненого комутаційного обладнання полягає у відповідності до вимог ізоляції. Хоча 12-кВ екологічно безпечні газонаповнені кільцеві головні блоки (RMU) є досить зрілими, моделі 24 кВ мають відносно мало розробників. Це пов'язано з тим, що внутрішній попит на обладнання 24 кВ невеликий, а його конструкція ізоляції складніша — лише декілька виробників комплектних пристроїв з потребами експорту розробляють такі продукти.
З суті, конструкцію комутаційного обладнання 24 кВ можна спростити наступними способами:
Тверда композитна ізоляція: це гарантує, що шина відповідає вимогам стійкості до напруги. Збільшення ізоляційного зазору або розміру газового резервуара також може задовольнити вимоги стійкості до напруги.
Збільшення тиску газу: підвищення відносного тиску з 0,04 МПа до 0,14 МПа вирішує проблеми ізоляції та стійкості до напруги, причому єдиним додатковим кроком є заміна дугозагасального камерного пристрою на 24-кВ рейтингований.
Альтернативно, можна використовувати синтетичний газ C4/C5, змішаний з CO₂, оскільки його ізоляційна стійкість подібна до SF₆. Незначні поліпшення системи ізоляції RMU на основі SF₆ можуть забезпечити відповідність вимогам стійкості до напруги 24 кВ. Однак, C4/C5 також є парниковим газом, хоча його потенціал глобального потепління (GWP) становить лише 1/20 від SF₆. Крім того, він розкладається на токсичні гази після згасання дуги, що не сприяє сталому розвитку.
Зазор між живими частинами випливає з імпульсної стійкості до напруги:
Для обладнання 24 кВ імпульсна стійкість до напруги становить 125 кВ, що відповідає повітряному зазору 220 мм (або 95 мм, якщо використовуються термоусадкові рукави 3M та круглі шини BPTM).
Для обладнання 12 кВ імпульсна стійкість до напруги становить 75 кВ, з повітряним зазором 120 мм (або 55 мм з тими ж рукавами 3M та шинами BPTM).
Для бокових переключальних одиниць в RMU вимоги до композитної ізоляції можуть бути повністю задоволені.
Найраніші 24-кВ твердоізоляційні кільцеві головні блоки включають Eaton's SVS та продукцію Xirui. Через те, що переключачі, спроектовані Xirui для зарубіжних ринків, мають два положення — закрите або заземлене — цей дизайн не відповідав китайським вимогам до трьохположення з поетапним контролем, тому між двома положеннями довелося додати ізоляційне положення.
Як досягти мініатюрізації продукту, економічності та адаптації до навколишнього середовища, визначає напрямок розвитку 24-кВ екологічно безпечних газонаповнених кілецевих головних блоків. Тверда композитна ізоляція має високу вартість і все ще важко вирішити проблему стійкості до напруги ізоляційних зазорів. Однак, через недостатню ізоляційну стійкість таких альтернативних газів, як сухий повітряний та азот, зазори відключення та заземлення повинні бути подібні до тих, що потрібні для природного повітря, тобто ≥220 мм. Це робить такі поворотні трипозиційні переключачі великими за розміром, тоді як лінійні переключачі стикаються з певними труднощами або зі збільшенням висоти, або ширини. Використання подвійного відключення та заземлення може вирішити проблему надмірно великих ізоляційних переключачів.
Для забезпечення тиску заповнення газом потрібно вирішити проблему міцності корпусу. Використання циліндричної конструкції з алюмінієвого сплаву дозволяє оптимізувати розміри, рівномірне електричне поле та добре теплообмін. Внутрішні шини розташовані у трикутній конфігурації, а трипозиційний переключач та вакуумний дугозагасальний пристрій встановлені вертикально, що максимально використовує просторові розміри та досягає малих розмірів та високої потужності.
