Korkeajännitevirtapiiri

Sähköjärjestelmä käsittelee jännitteitä yli 36 kV, ja tätä kutsutaan korkean jännitteen kytkentälaitteeksi. Koska jännitystaso on korkea, myös kytkemisoperaatioiden aikana muodostuva kaarre on hyvin voimakas. Siksi korkean jännitteen kytkentälaitteiden suunnittelussa on otettava erityiset huomioon. Korkean jännitteen sulku on HV kytkentälaitteen pääkomponentti, joten korkean jännitteen sululla (CB) on oltava erityisiä ominaisuuksia turvallisen ja luotettavan toiminnan varmistamiseksi. Korkean jännitteen sulkujen virheellinen kytkeminen ja kytkemisoperaatiot ovat hyvin harvinaisia. Useimmiten nämä sulut ovat päällä, ja ne saattavat toimia pitkän ajanjakson jälkeen. Siksi sulut on oltava riittävän luotettavia, jotta ne toimivat turvallisesti, kun niitä tarvitaan. Korkean jännitteen sulun teknologia on muuttunut radikaalisti viimeisen 15 vuoden aikana. Vähäöljysulku (MOCB), ilipuhalsusulku ja SF6 sulku ovat yleisimmin käytettyjä korkean jännitteen kytkentälaitteissa.

Tyhjiönsulku on harvoin käytetty tähän tarkoitukseen, koska tyhjiötekniikka ei ole vielä riittävän kehittynyt keskeyttämään hyvin korkeaa jännitteen lyhytsirkuitin virtaa. On olemassa kaksi SF6 sulkua, yksipaineen SF6 sulku ja kaksipaineen SF6 sulku. Yksipainejärjestelmä on nykyään korkean jännitteen kytkentälaitteiden standardi. Nykyään SF6 kaasu on yleisin kaaren sammutusväline korkean ja erittäin korkean jännitteen sähköjärjestelmissä. Vaikka SF6 kaasu vaikuttaa kasvihuoneilmiöön, sen vaikutus on 23 kertaa voimakkaampi kuin CO2:n. Siksi SF6 kaasun pääsy ilmakehään sulun käyttöikässä on estettävä. SF6 kaasun päästöjen vähentämiseksi voidaan tulevaisuudessa käyttää N2 – SF6 ja CF4 – SF6 kaasuseokset sulussa puhtaan SF6:n sijaan. On aina varmistettava, että SF6 kaasua ei pääse ilmakehään sulun huollossa.

Toisaalta, SF6 sululla on etu alhaisesta huollon tarpeesta.
Korkean jännitteen kytkentälaitteet luokitellaan seuraavasti,

1. Kaasupuolustettu sisätila (GIS),

2. Ilmapuolustettu ulkoilma.

Taas, ulkoilmalle suunniteltuja ilmapuolustettuja sulkuja luokitellaan seuraavasti,

1. Kuollut tankki -tyyppinen sulku

2. Elävä tankki -tyyppinen sulku

Kuollessa tankki -tyyppisessä sulussa, kytkemislaitteisto (katkaisijoiden kokoonpano) sijoitetaan sopivaan eristin tukiin metalliseen säiliöön maapotentiaalilla, joka on täytetty eristevästä mediumista. Elävässä tankki -tyyppisessä sulussa, kytkemislaitteisto (katkaisijoiden kokoonpano) sijoitetaan eristäviin bushingiin, järjestelmän potentiaalilla. Elävät tankki -tyyppiset sulut ovat edullisempia ja vaativat vähemmän asennustilaa.

On pääasiassa kolme sulkuun liittyvää tyyppiä, kuten aiemmin mainittiin, käytettävissä korkean jännitteen kytkentälaitteissa eli ilipuhalsusulku, SF6 sulku, öljysulku ja tyhjiönsulku on harvoin käytetty.

Ilipuhalsusulku

Tässä suunnitelmassa käytetään korkean paineen pakotettua ilmaa kaaren sammuttamiseen kahden irtautuvan kontaktin välillä, kun kaarresarakkeen ionisaatio on pienimmillään nollajänteessä.

Öljysulku

Tämä on edelleen luokiteltu massiivinen öljysulku (BOCB) ja vähäöljysulku (MOCB). BOCB:ssa katkaisuikkuna sijoitetaan maapotentiaalilla olevaan öljysäiliöön. Tässä öljystä käytetään sekä eristävänä että katkaisuvälineenä. MOCB:ssa taas eristävän öljyn tarve voidaan minimoida sijoittamalla katkaisuikkunan komponentit eristävään kammioon live-potentiaalilla olevaan eristintauluun.

SF6 sulku

SF6 kaasu on laajalti käytetty kaaren sammutusvälineenä HV-sovelluksissa nykyään. Rikkiheksafluoriidi on korkean elektronegatiivisuuden kaasu, jolla on erinomaiset dielektriset ja kaaren sammutusominaisuudet. Korkean dielektrisen ja eristävän ominaisuuden ansiosta on mahdollista suunnitella korkean jännitteen sulkuja pienemmällä kokonaismitalla, lyhyemmällä kontaktivälillä. Erinomainen eristävä ominaisuus auttaa suunnittelemaan ja rakentamaan sisätilaista kytkentälaitetta korkean jännitteen järjestelmässä.

Tyhjiönsulku

Tyhjiössä ei ole lisäionisaatiota kahden erotuneen virtajohdin välillä, kun virta on nollana. Alkuperäinen kaari johtuu siitä, ja se kuolee heti, kun virta kulkee nollan yli, mutta koska ei ole minkäänlaista lisäionisaation mahdollisuutta, kun virta on kulkenut ensimmäisen nollan yli, kaaren sammuttaminen on valmis. Vaikka kaaren sammutusmenetelmä on hyvin nopea VCB:ssa, se ei ole vielä sopiva ratkaisu korkean jännitteen kytkentälaitteille, sillä VCB, joka on tehty erittäin korkealle jännitelle, ei ole lainkaan taloudellinen.

Korkean jännitteen sulun olennaiset ominaisuudet

Korkean jännitteen sulussa on tarjottava olennaiset ominaisuudet, jotta voidaan varmistaa turvallinen ja luotettava toiminta kytkentälaitteissa käytettyihin suluihin, jotka on oltava kykeneviä toimimaan turvallisesti seuraavissa tilanteissa,

1. Päätepistevirheet.

2. Lyhyt linjavirhe.

3. Muuntaja tai reaktorin magnetisoiva virta.

4. Pitkän siirtolinjan energisoiminen.

5. Kondensaattoriyhdistelmän lataus.

6. Epäsamankuvaisten vaihesarjojen kytkeminen.