Защо 12кВ вакуумни прекъсвачи надвишават SF6/Масло/Въздух: Анализ на цялостното решение

Защо 12кВ вакуумни прекъсвачи надвишават SF6/масло/въздух: Анализ на общото решение

В средноволтната (MV) разпределителна система, особено във вътрешните апаратурни съоръжения на 12кВ, вакуумните прекъсвачи (VCB) са станали доминиращата технология, значително превишавайки историческите алтернативи като прекъсвачи с SF₆, минимално масло и въздушни прекъсвачи. Този доклад предоставя детайлно сравнение на вътрешните VCB на 12кВ с тези конкуренти, акцентирайки върху основните им предимства.

​I. Преглед на основните конкуриращи технологии​

1. ​Прекъсвачи с SF₆
• ​Принцип: Използва гексафлуориден сулфур (SF₆) за изгасване на дъга и изолация. SF₆ предлага отлични диелектрични и свойства за изгасване на дъга.
• ​Приложение: Едно време широко използван в MV/HV системи, особено за приложения с висока капацитет за прекъсване или външни приложения. Въпреки това, неговата дял от пазара във вътрешните системи на 12кВ е била заменена с VCB поради екологични и проблеми свързани с поддръжката.
2. ​Прекъсвачи с минимално масло
• ​Принцип: Използва трансформаторно масло като средство за изгасване на дъга, но използва значително по-малко масло от по-ранните дизайни с голямо количество масло.
• ​Приложение: Глобална технология преди VCB. Ключови недостатъци включват ризик от пожар, висока поддръжка и екологично замърсяване.
3. ​Въздушни прекъсвачи
• ​Принцип: Разчита на компресирани въздушни струи за изгасване на дъга.
• ​Приложение: Използван в ранните HV системи или специализирани приложения. За вътрешни сценарии на 12кВ, ACB са по-слаби от VCB в капацитет за прекъсване, размер и шум.

​II. Основни предимства на вътрешните VCB на 12кВ​

VCB надвишават конкурентите по шест ключови аспекти:

1. ​Превъзходно изгасване на дъга и надеждност​
• ​Вакуумно прекъсване: Вакуум е идеална изолационна среда. Изгасването на дъга се случва ефективно при нулев момент на тока в запечатан прекъсвач, с бързо възстановяване на диелектричните свойства. Това осигурява висока надеждност, особено за често използвани операции.
• ​Няма риск от повторно запалване: В противоположност на SF₆ или масло, вакуумното прекъсване почти изключва риска от повторно запалване.
• ​Висок капацитет за прекъсване: Съвременните VCB на 12кВ покриват широк диапазон от номинални токове на краткосрочно коротко съединение (Isc), от 20кА до 50кА+ (например, ZN63/VBY-12: 40кА; VS1-12: 50кА), сравними с CB с SF₆ и превишаващи маслените/ACB.
• ​Дълъг електричен живот: Издържа 30–50 пълни прекъсвания на краткосрочно коротко съединение (например, VT19-12, VS1-12), отговарящи на изискванията на клас E2 и превишаващи маслените CB.
2. ​Екологична и безопасна екселентност​
• ​Нулеви емисии на парникови газове: VCB използват вакуум вместо SF₆—мощен парников газ с GWP ~23,500× CO₂—изключвайки регулаторни и проблеми свързани с отстранирането.
• ​Няма риск от пожар: В противоположност на маслените CB, вакуумните прекъсвачи не представляват риск от пожар или взрив.
• ​Безопасна работа: Не генерира токсични продукти при прекъсване (в противоположност на декомпозицията на SF₆).
3. ​Минимална поддръжка и дълголетие​
• ​​"Безподдръжков" дизайн: Запечатаните вакуумни прекъсвачи не изискват вътрешна поддръжка по време на техния живот (обикновено съответства на механичната издръжливост). Това се различава драстично от CB с SF₆ (мониторинг на газ/попълване) и маслените CB (замяна на масло).
• ​Висок механичен живот: Механизми с пружини достигат 10,000–30,000 операции (клас M2), намалявайки механичната поддръжка.
• ​Сolid insulation: Технологии като епоксидно-облицованы стълбове (например, VS1-12) увеличават устойчивостта към прах, влага и кондензация.
4. ​Компактен дизайн и гъвкавост​
• ​Малък размер: Компактните вакуумни прекъсвачи и оптимизирани механизми позволяват ефективни по пространство дизайни.
• ​Универсална инсталация: Интегрирани операционни механизми подкрепят фиксиран или извличаеми конфигурации (например, за KYN28A-12/GZS1, XGN апаратурни съоръжения).
• ​Модуларност: Улеснява монтажа и замяната на компоненти.
5. ​Развити методи на прекъсване и икономична ефективност​
• ​Нисък ток на режеене: Намалява преходните напрежения при прекъсване на индуктивен ток.
• ​Клас C2 за управление на кондензатори: Ултра-низък риск от повторно запалване за банки от кондензатори.
• ​Ниски общи разходи за собственост: Въпреки че началните разходи може да са съпоставими с CB с SF₆, VCB предлагат по-ниски разходи през целия живот, благодарение на минималната поддръжка, липсата на разходи за обработка на SF₆, намалени премии за застраховка (без риск от пожар) и продължен живот.
6. ​Екологична устойчивост​
• Функционира надеждно при стандартни условия (−15°C до +40°C, ≤1,000m височина). Версии с твърда изолация се справят с жестоки околни условия (например, висока влажност, замърсяване).

​III. Сравнителен обзор​

Таблица: Вътрешен VCB на 12кВ vs. Ключови конкуренти

​IV. Заключение​

За вътрешната разпределителна система на 12кВ, вакуумните прекъсвачи (VCB) са очевидният избор. Их превъзходно изгасване на дъга, непревзойдена надеждност, истински безподдръжков режим, екологична безопасност (без ризик от SF₆/масло/пожар), компактен дизайн и икономична ефективност през целия живот са засилили техното доминиране в съвременната електрическа инфраструктура.