Proč vakuové vypínače 12kV předčí SF6/olej/vozduch: Analýza kompletního řešení

Proč 12kV vakuové obvody předčí SF₆/Oil/Air: Komplexní analýza

V distribuci středního napětí (MV), zejména v interiérových rozvodných skříních na 12kV, se vakuové obvody (VCBs) staly dominantní technologií, která výrazně předčí historické alternativy jako jsou obvody s plynem SF₆, s minimálním množstvím oleje a vzduchové obvody. Tento zpráva poskytuje detailní srovnání interiérových VCBs na 12kV s těmito konkurenty, zdůrazňuje jejich klíčové výhody.

​I. Přehled klíčových konkurenčních technologií​

1. ​Obvody s plynem SF₆
• ​Princip: Používá šestifluorid síry (SF₆) pro uhasení oblouku a izolaci. SF₆ nabízí vynikající dielektrické a obloukové vlastnosti.
• ​Aplikace: Jednou široce používány v systémech MV/HV, zejména pro vysoké přerušovací kapacity nebo exteriérní aplikace. Avšak jejich podíl na trhu v interiérových systémech na 12kV byl většinou nahrazen VCBs kvůli environmentálním a údržbám týkajícím se problémům.
2. ​Obvody s minimálním množstvím oleje
• ​Princip: Používá transformátorový olej jako prostředek k uhasení oblouku, ale používá výrazně méně oleje než starší hromadné olejové konstrukce.
• ​Aplikace: Byla hlavní technologií před VCBs. Klíčové nedostatky zahrnují požární rizika, vysokou údržbu a environmentální znečištění.
3. ​Vzduchové obvody
• ​Princip: Spoléhá na stlačené vzdušné proudy k uhasení oblouku.
• ​Aplikace: Používány v raných systémech HV nebo specifických aplikacích. Pro scénáře na 12kV v interiéru jsou ACBs v porovnání s VCBs horší v přerušovací kapacitě, velikosti a hlučnosti.

​II. Klíčové výhody 12kV interiérových VCBs​

VCBs předčí konkurenty v šesti klíčových dimenzích:

1. ​Výborné uhasení oblouku a spolehlivost​
• ​Vakuové přerušení: Vakuum je ideálním izolačním prostředkem. Uhasení oblouku probíhá efektivně při nulovém proudu v uzavřeném přerušovači, s rychlým dielektrickým obnovením. To zajišťuje vysokou spolehlivost, zejména pro časté operace.
• ​Žádné riziko znovuzapálení: Na rozdíl od SF₆ nebo oleje prakticky eliminuje vakuové přerušení riziko znovuzapálení.
• ​Vysoká přerušovací kapacita: Moderní 12kV VCBs pokrývají široký rozsah nominálních krátkozávodních přerušovacích proudů (Isc), od 20kA do 50kA+ (např. ZN63/VBY-12: 40kA; VS1-12: 50kA), což odpovídá obvodům s plynem SF₆ a převyšuje olejové/ACB obvody.
• ​Dlouhá elektrická životnost: Odolává 30-50 plně kapacitním krátkozávodním přerušením (např. VT19-12, VS1-12), splňuje požadavky třídy E2 a předčí olejové obvody.
2. ​Environmentální a bezpečnostní excelence​
• ​Nulové emise skleníkových plynů: VCBs používají vakuum místo SF₆ - silného skleníkového plynu s GWP ~23,500× CO₂ - což eliminuje regulační a likvidační problémy.
• ​Žádné riziko požáru: Na rozdíl od olejových obvodů, vakuové přerušovače nepředstavují riziko požáru nebo exploze.
• ​Nezávadná operace: Neprodukuje toxické vedlejší produkty během přerušení (na rozdíl od dekompozice SF₆).
3. ​Minimální údržba a dlouhodobost​
• ​"Bezúdržbové" konstrukce: Uzavřené vakuové přerušovače nevyžadují interní údržbu během své životnosti (typicky odpovídající mechanické odolnosti). To je v ostrém kontrastu s obvody s plynem SF₆ (monitoring/příprava plynu) a olejovými obvody (nahrazování oleje).
• ​Vysoká mechanická životnost: Mechanismy poháněné pružinami dosahují 10,000-30,000 operací (třída M2), což snižuje mechanickou údržbu.
• ​Pevná izolace: Technologie jako jsou epoxidově zakapsané tyče (např. VS1-12) zvyšují odolnost proti prachu, vlhkosti a kondenzaci.
4. ​Kompaktní design a flexibilita​
• ​Malá plocha: Kompaktní vakuové přerušovače a optimalizované mechanismy umožňují efektivní využití prostoru.
• ​Flexibilní instalace: Integrované ovládací mechanismy podporují pevné nebo vytažitelné konfigurace (např. pro KYN28A-12/GZS1, XGN rozvodná skříň).
• ​Modularita: Zjednodušená montáž a výměna komponentů.
5. ​Pokročilé přerušení a ekonomická efektivita​
• ​Nízký přerušovací proud: Minimalizuje přepětí při přerušování induktivního proudu.
• ​Třída C2 pro přepínání kondenzátorů: Extrémně nízká pravděpodobnost znovuzapálení pro kondenzátory.
• ​Nízké celkové náklady vlastnictví (TCO): I když počáteční náklady mohou odpovídat obvodům s plynem SF₆, VCBs nabízejí nižší celoživotní náklady díky minimální údržbě, absenci poplatků za obsluhu SF₆, sníženým pojistným prémii (bez rizika požáru) a prodloužené životnosti.
6. ​Odolnost vůči prostředí​
• Funkční v standardních podmínkách (-15°C až +40°C, ≤1,000m nadmořské výšky). Varianta s pevnou izolací toleruje tvrdé prostředí (např. vysoká vlhkost, znečištění).

​III. Srovnávací shrnutí​

Tabulka: 12kV interiérové VCB vs. klíčoví konkurenti

​IV. Závěr​

Pro 12kV interiérovou distribuci elektrické energie jsou vakuové obvody (VCBs) nezpochybnitelnou technologií volby. Jejich vynikající uhasení oblouku, nezřivitelná spolehlivost, skutečně bezúdržbové fungování, environmentální bezpečnost (žádné riziko SF₆/oleje/požáru), kompaktní design a nízké celoživotní náklady je ustálily jako dominující technologii v moderní elektrické infrastruktuře.