Wysokie napięcie przestawne

System energetyczny zajmuje się napięciami powyżej 36 kV, co określa się mianem wysokonapięciowego sprzęgła przelącznikowego. Ponieważ poziom napięcia jest wysoki, łuk elektryczny powstający podczas operacji przełączania również jest bardzo duży. Dlatego należy zwracać szczególną uwagę na projektowanie wysokonapięciowego sprzęgła przelącznikowego. Wysokonapięciowy wyłącznik obwodowy, jest głównym elementem HV sprzęgła przelącznikowego, dlatego wysokonapięciowy wyłącznik obwodowy (CB) powinien posiadać specjalne cechy zapewniające bezpieczne i niezawodne działanie. Błędy w przełączaniu i wyłączaniu obwodów o wysokim napięciu są bardzo rzadkie. W większości przypadków te wyłączniki pozostają w stanie ON i mogą być używane po długim okresie czasu. Dlatego CB muszą być wystarczająco niezawodne, aby zapewnić bezpieczne działanie, gdy jest to konieczne. Technologia wysokonapięciowych wyłączników obwodowych uległa radykalnej zmianie w ciągu ostatnich 15 lat. Minimalnoolejowy wyłącznik obwodowy (MOCB), wyłącznik obwodowy z napędem powietrza oraz wyłącznik obwodowy SF6 są najczęściej używane w wysokonapięciowych sprzęgłach przelącznikowych.

Wyłącznik obwodowy próżniowy rzadko jest używany do tego celu, ponieważ do tej pory technologia próżniowa nie jest wystarczająca do przerwania bardzo wysokiego prądu krótkiego zwarcia. Istnieją dwa typy wyłącznika obwodowego SF6, jednopresyjny wyłącznik obwodowy SF6 i dwupresyjny wyłącznik obwodowy SF6. System jednopresyjny jest aktualnie najnowocześniejszym rozwiązaniem dla systemu wysokonapięciowego sprzęgła przelącznikowego. Obecnie gaz SF6 jako środek gaszenia łuku stało się najpopularniejszy w systemach elektroenergetycznych o wysokim i bardzo wysokim napięciu. Mimo to, gaz SF6 przyczynia się do efektu cieplarnianego. Ma on 23-krotnie większy wpływ na efekt cieplarniany niż CO2. Dlatego należy zapobiegać przeciekowi gazu SF6 podczas życia użytkowego wyłącznika. Aby zminimalizować emisję gazu SF6, można w przyszłości używać mieszanki N2 – SF6 lub CF4 – SF6 jako zamiennika czystego gazu SF6. Należy zawsze zadbać o to, aby gaz SF6 nie uciekał do atmosfery podczas konserwacji CB.

Z drugiej strony, wyłącznik obwodowy SF6 ma ogromną zaletę polegającą na niskim wymaganiu konserwacji.
Wysokonapięciowe sprzęgła przelącznikowe są klasyfikowane jako,

1. Gazowo izolowany typ wewnętrzny (GIS),

2. Powietrznie izolowany typ zewnętrzny.

Ponownie, zewnętrzne powietrznie izolowane wyłączniki obwodowe są klasyfikowane jako,

1. Wyłącznik obwodowy typu martwej beczki

2. Wyłącznik obwodowy typu żywej beczki

W wyłączniku obwodowym typu martwej beczki, urządzenie przełączające (zestaw przerzutników) znajduje się, z odpowiednimi izolatorami wspornikami w metalowej osadzie (osadach) o potencjale ziemnym, wypełnionej medium izolującym. W wyłączniku obwodowym typu żywej beczki, urządzenie przełączające (zestaw przerzutników) znajduje się na izolatorach, na potencjale systemu. Wyłączniki obwodowe typu żywej beczki są tańsze i wymagają mniej miejsca montażowego.

Istnieją głównie trzy typy wyłączników obwodowych, jak już wcześniej powiedzieliśmy, używane w systemie wysokonapięciowego sprzęgła przelącznikowego, czyli wyłącznik obwodowy z napędem powietrza, wyłącznik obwodowy SF6, olejowy wyłącznik obwodowy i wyłącznik obwodowy próżniowy jest rzadko używany.

Wyłącznik obwodowy z napędem powietrza

W tym projekcie, do gaszenia łuku między dwoma rozłączonymi kontaktami używana jest fala wysokiego ciśnienia sprężonego powietrza, gdy jonizacja słupa łuku jest najmniejsza przy prądzie równym zero.

Olejowy wyłącznik obwodowy

Ten typ jest dalej podzielony na dużoolejowy wyłącznik obwodowy (BOCB) i minimalnoolejowy wyłącznik obwodowy (MOCB). W BOCB, jednostka przerzucająca jest umieszczona w olejowej beczce o potencjale ziemnym. Tutaj olej jest używany zarówno jako medium izolujące, jak i przerzucające. W MOCB, z drugiej strony, wymaganie oleju izolującego może być zminimalizowane poprzez umieszczenie jednostek przerzucających w izolowanej komorze na potencjale żywym na kolumnie izolatora.

Wyłącznik obwodowy SF6

Gaz SF6 jest szeroko stosowany jako środek gaszenia łuku w aplikacjach HV. Sześciofluorowęglan siarki jest gazem o wysokiej elektro_negatywności, mającym doskonałe właściwości dielektryczne i gaszenia łuku. Wysokie właściwości dielektryczne i izolacyjne SF6, umożliwiają projektowanie wysokonapięciowych wyłączników obwodowych o mniejszych całkowitych wymiarach i krótszej odległości między kontaktami. Doskonałe właściwości izolacyjne pomagają w projektowaniu i budowie wewnętrznego sprzęgła przelącznikowego w systemach o wysokim napięciu.

Wyłącznik obwodowy próżniowy

W próżni, nie ma dalszej jonizacji między dwoma rozłączonymi kontaktami przewodzącymi prąd, po zerowym prądzie. Początkowy łuk spowodowany nim zginie natychmiast po kolejnym przejściu przez zero, ale ponieważ nie ma możliwości dalszej jonizacji po przejściu prądu przez pierwsze zero, gaszenie łuku zostaje zakończone. Chociaż metoda gaszenia łuku jest bardzo szybka w VCB, to do dziś nie jest to odpowiednie rozwiązanie dla wysokonapięciowych sprzęgłów przelącznikowych, ponieważ VCB wykonany dla bardzo wysokiego poziomu napięcia nie jest ekonomiczny wcale.

Podstawowe cechy wysokonapięciowego wyłącznika obwodowego

Podstawowe cechy, które należy zapewnić w wysokonapięciowym wyłączniku obwodowym, aby zagwarantować bezpieczne i niezawodne działanie wyłączników używanych w wysokonapięciowych sprzęgłach przelącznikowych, muszą być zdolne do bezpiecznego działania dla,

1. Uszkodzeń końcówek.

2. Krótkich uszkodzeń linii.

3. Prądów magnetyzujących transformatorów lub reaktorów.

4. Energizowania długich linii przesyłowych.

5. Ładowania banku kondensatorów.

6. Napiwek