Per què els interruptors de circuit de buit a 12kV superen els SF6/Oil/Air: Un Anàlisi de Solució Total

Per què els interrumpidors de buit a 12kV superen els d'SF₆/Oil/Air: Anàlisi d'una solució total

Dins la distribució d'energia de mitja tensió (MT), especialment en el quadre de commutació interior a 12kV, els interrumpidors de buit (VCBs) han emergit com la tecnologia dominant, superant significativament les alternatives històriques com els interrumpidors d'SF₆, els interrumpidors d'oli mínim i els interrumpidors d'aire. Aquest informe proporciona una comparació detallada dels VCBs interiors a 12kV amb aquests competidors, ressaltant les seves avantatges principals.

​I. Resum de les tecnologies competitives principals​

1. ​Interrumpidors d'SF₆
• ​Principi: Utilitza gas sulfur hexafluoride (SF₆) per a l'extinció de l'arc i aïllament. L'SF₆ ofereix excel·lents propietats dielèctriques i d'extinció de l'arc.
• ​Aplicació: Un cop ampliament utilitzat en sistemes de MT/HT, especialment per a aplicacions d'alta capacitat de trencament o exteriors. No obstant això, la seva quota de mercat en sistemes interiors a 12kV ha estat granment reemplaçada pels VCBs degut a preocupacions ambientals i de manteniment.
2. ​Interrumpidors d'oli mínim
• ​Principi: Emplea oli de transformador com a medi d'extinció de l'arc, però utilitza significativament menys oli que els dissenys anteriors d'oli massiu.
• ​Aplicació: Una tecnologia principal abans dels VCBs. Les desavantatges principals inclouen riscos d'incendi, alt manteniment i contaminació ambiental.
3. ​Interrumpidors d'aire
• ​Principi: S'assoleix l'extinció de l'arc mitjançant jets d'aire comprimit.
• ​Aplicació: Utilitzat en sistemes HT inicials o aplicacions específiques. Per a escenaris interiors a 12kV, els ACBs són inferiors als VCBs en capacitat de trencament, mida i soroll.

​II. Avantatges principals dels VCBs interiors a 12kV​

Els VCBs superen els competidors en sis dimensions crítiques:

1. ​Extinció superior de l'arc i fiabilitat​
• ​Interrupció de buit: El buit és un medi ideal d'aïllament. L'extinció de l'arc es produeix eficientment al zero de corrent en un interruptor tancat, amb una ràpida recuperació dielèctrica. Això assegura una alta fiabilitat, especialment per a operacions freqüents.
• ​Sense risc de reinici: A diferència de l'SF₆ o l'oli, la interrupció de buit pràcticament elimina el risc de reinici.
• ​Alta capacitat de trencament: Els VCBs moderns a 12kV cobreixen una àmplia gamma de corrents de trencament de curcuit curt (Isc) nominal, des de 20kA a 50kA+ (per exemple, ZN63/VBY-12: 40kA; VS1-12: 50kA), igualant els CBs d'SF₆ i superant els d'oli/ACB.
• ​Llarga vida elèctrica: Suporta 30-50 interrupcions de curcuit curt a capacitat total (per exemple, VT19-12, VS1-12), complint els requisits de la classe E2 i superant els CBs d'oli.
2. ​Excel·lència ambiental i de seguretat​
• ​Emisions zero de GEI: Els VCBs utilitzen buit en lloc de SF₆, un potent gas d'efecte hivernacle amb un PWR ~23,500× CO₂, eliminant reptes reglamentaris i de disposició.
• ​Sense risc d'incendi: A diferència dels CBs basats en oli, els interruptors de buit no suposen cap risc d'incendi o explosió.
• ​Operació no tòxica: No genera subproductes tàxics durant l'interrupció (a diferència de la descomposició de l'SF₆).
3. ​Manteniment mínim i llarguesa​
• ​Disseny "sense manteniment": Els interruptors de buit tancats no requereixen manteniment intern durant la seva vida útil (normalment igualant la durabilitat mecànica). Això contrasta nítidament amb els CBs d'SF₆ (monitorització/repleniment de gas) i els CBs d'oli (canvi d'oli).
• ​Alta vida mecànica: Mecanismes operats per molla aconsegueixen 10.000-30.000 operacions (classe M2), reduint la manuteniment mecànica.
• ​Aïllament sòlid: Tecnologies com pols encapsulades amb epoxi (per exemple, VS1-12) milloren la resistència a la pols, humitat i condensació.
4. ​Disseny compacte i flexibilitat​
• ​Petita empremta: Interruptors de buit compacts i mecanismes optimitzats permeten dissenys eficients en espai.
• ​Versatilitat d'instal·lació: Mecanismes d'operació integrats suporten configuracions fixes o extraïbles (per exemple, per a KYN28A-12/GZS1, XGN switchgear).
• ​Modularitat: Assemblatge simplificat i substitució de components.
5. ​Interrupció avançada i eficiència de cost​
• ​Baixa corrent de tall: Minimitza la sobretensió de commutació durant la interrupció de corrent inductiva.
• ​Commutació capacitiva de classe C2: Probabilitat ultra baixa de restriu per a bancs de condensadors.
• ​Cost total de possessió (TCO) baix: Encara que els costos inicials poden estar alineats amb els CBs d'SF₆, els VCBs ofereixen costos de vida més baixos degut al manteniment mínim, sense costos de manipulació d'SF₆, primes d'assegurança reduïdes (sense risc d'incendi) i vida útil més llarga.
6. ​Resiliència ambiental​
• Opera de manera fiable en condicions estàndard (-15°C a +40°C, ≤1.000m d'altitud). Les variants d'aïllament sòlid toleren entorns durs (per exemple, humitat elevada, contaminació).

​III. Resum comparatiu​

Taula: VCB interior a 12kV vs. Competidors principals

​IV. Conclusió​

Per a la distribució d'energia interior a 12kV, els interrumpidors de buit (VCBs) són la tecnologia inequívoca de tria. La seva extinció superior de l'arc, la seva fiabilitat insuperable, la seva operació realment sense manteniment, la seva seguretat ambiental (sense riscos d'SF₆/oli/incendi), el seu disseny compacte i la seva eficiència de cost a llarg termini han consolidat la seva dominació en l'infraestructura elèctrica moderna.