Zašto 12kV vakuumski prekidnici nadmašuju SF6/ulje/zrak: Analiza kompletnog rješenja

Zašto vakuumski prekidnici na 12kV prevazilaze SF₆/Ulje/Zrak: Analiza cijelog rješenja

U srednjem naponu (MV) distribuciji, posebno u unutarnjim sklopovima na 12kV, vakuumski prekidnici (VCB) postali su dominantna tehnologija, značajno prevazilazeći povijesne alternative poput prekidnika na SF₆, prekidnika s minimalnim uljem i zračnih prekidnika. Ovaj izvještaj pruža detaljnu usporedbu unutarnjih VCB-ova na 12kV s ovim konkurentima, ističući njihove ključne prednosti.

​I. Pregled ključnih konkurentnih tehnologija​

1. ​Prekidnici na SF₆
• ​Princip: Koristi šestični fluorid (SF₆) za ugaseo luku i izolaciju. SF₆ nudi odlične dielektričke i svojstva za ugaseo luku.
• ​Primjena: Jednom su široko korišteni u MV/HV sustavima, posebno za primjene s visokom kapacitetom prekidanja ili vanjske primjene. Međutim, njihov udio na tržištu u unutarnjim sustavima na 12kV većinom je zamijenjen VCB-ovima zbog ekoloških i održavanja pitanja.
2. ​Prekidnici s minimalnim uljem
• ​Princip: Koristi transformatorno ulje kao sredstvo za ugaseo luku, ali koristi značajno manje ulja od ranijih dizajna s velikim količinama ulja.
• ​Primjena: Glavna tehnologija prije VCB-ova. Ključni nedostaci uključuju rizik od požara, visoku održavanja i ekološku zagađenje.
3. ​Zračni prekidnici
• ​Princip: Ovisi o komprimiranim zračnim strujama za ugaseo luku.
• ​Primjena: Korišteni u ranijim HV sustavima ili specifičnim primjenama. Za unutarnje scenarije na 12kV, ACB-ovi su manji od VCB-ova u pogledu kapaciteta prekidanja, veličine i buke.

​II. Ključne prednosti unutarnjih VCB-ova na 12kV​

VCB-ovi prevazilaze konkurente u šest ključnih dimenzija:

1. ​Nadmoćno ugaseo luku i pouzdanost​
• ​Vakuumsko prekidanje: Vakuum je idealno izolirajuće sredstvo. Ugaseo luku se efikasno događa na nultoj struji u zapečaćenom prekidniku, s brzom dielektričkom oporavkom. To osigurava visoku pouzdanost, posebno za česte operacije.
• ​Nema rizika od ponovnog zapaljenja: Na razliku od SF₆ ili ulja, vakuumsko prekidanje praktički eliminira rizik od ponovnog zapaljenja.
• ​Visok kapacitet prekidanja: Moderni VCB-ovi na 12kV pokrivaju širok spektar nominalnih struja prekidanja kratkog spoja (Isc), od 20kA do 50kA+ (npr., ZN63/VBY-12: 40kA; VS1-12: 50kA), podudarajući se s prekidnicima na SF₆ i premašujući prekidnike na ulju/ACB-ove.
• ​Duga električna životnost: Preživljava 30–50 prekidanja kratkog spoja na punoj kapacitetu (npr., VT19-12, VS1-12), ispunjavajući zahtjeve klase E2 i prevazilazeći prekidnike na ulju.
2. ​Ekološka i sigurnosna nadmoć​
• ​Nula emisija GHG: VCB-ovi koriste vakuum umjesto SF₆ – moćnog stakleničkog plina s GWP ~23,500× CO₂ – eliminirajući regulativne i odnosne izazove.
• ​Nema rizika od požara: Na razliku od prekidnika na ulju, vakuumski prekidnici ne predstavljaju rizik od požara ili eksplozije.
• ​Neotrošno funkcioniranje: Ne proizvodi otrovita posljedica tijekom prekidanja (na razliku od dekompozicije SF₆).
3. ​Minimalno održavanje i dugotrajnost​
• ​"Bez održavanja" dizajn: Zapečaćeni vakuumski prekidnici ne zahtijevaju interna održavanja tijekom svog životnog vijeka (obično podudarajući se s mehaničkom otpornosti). To se značajno razlikuje od prekidnika na SF₆ (nadgledanje/replenishment gasa) i prekidnika na ulju (promjena ulja).
• ​Visoka mehanička životnost: Mekanički mehanizmi postižu 10,000–30,000 operacija (klasa M2), smanjujući mehaničko održavanje.
• ​Cvrsto izolacija: Tehnologije poput epoksidno-inkapsuliranih polova (npr., VS1-12) povećavaju otpornost na prašinu, vlagu i kondenzaciju.
4. ​Kompaktan dizajn i fleksibilnost​
• ​Mali otisk: Kompaktni vakuumski prekidnici i optimizirani mehanizmi omogućuju prostorno učinkovite dizajne.
• ​Fleksibilnost instalacije: Integrirani operativni mehanizmi podržavaju fiksne ili povlačive konfiguracije (npr., za KYN28A-12/GZS1, XGN sklopove).
• ​Modularnost: Pojednostavljeni montaža i zamjena komponenata.
5. ​Napredno prekidanje i učinkovitost troškova​
• ​Niska struja rezanja: Smanjuje prekomjerni napon pri prekidu induktivne struje.
• ​Klasa C2 kapacitivnog prekidanja: Ultra-niska vjerojatnost restrike za banku kondenzatora.
• ​Niski TCO: Iako početni troškovi mogu biti slični prekidnicima na SF₆, VCB-ovi nude niže troškove tijekom života zbog minimalnog održavanja, bez troškova rukovanja SF₆, smanjenih premija osiguranja (bez rizika od požara) i produženog vremena službe.
6. ​Otpornost na okoliš​
• Funkcionira pouzdano u standardnim uvjetima (−15°C do +40°C, ≤1,000m nadmorske visine). Varijante s čvrstim izolacijom toleriraju teške okruženja (npr., visoka vlaga, zagađenje).

​III. Usporedni sažetak​

Tablica: Unutarnji VCB na 12kV vs. Ključni konkurenti

​IV. Zaključak​

Za unutarnju distribuciju na 12kV, vakuumski prekidnici (VCB) su neusporno tehnologija odabira. Njihova nadmoćno ugaseo luku, nepokolebljiva pouzdanost, pravo "bez održavanja" funkcioniranje, ekološka sigurnost (bez rizika od SF₆/ulja/požara), kompaktan dizajn i učinkovitost troškova tijekom života utvrdovali su njihovu dominancu u modernoj elektrotehničkoj infrastrukturi.