Mengapa Peralatan Pemutus Litar Hampa Udara 12kV Lebih Unggul daripada SF6/Minyak/Udara: Analisis Penyelesaian Secara Keseluruhan

Mengapa Pemutus Litar Hampa Udara 12kV Lebih Unggul daripada SF6/Oil/Air: Analisis Penyelesaian Secara Keseluruhan

Dalam pengagihan tenaga voltan sederhana (MV), terutamanya dalam peralatan beralih dalaman 12kV, pemutus litar hampa udara (VCBs) telah muncul sebagai teknologi dominan, melebihi alternatif sejarah seperti pemutus litar SF₆, pemutus litar minyak minimum, dan pemutus litar udara. Laporan ini memberikan perbandingan terperinci antara VCBs dalaman 12kV dengan pesaing-pesaing tersebut, menyoroti kelebihan utama mereka.

​I. Gambaran Teknologi Kompetitif Utama​

1. ​Pemutus Litar SF₆
• ​Prinsip: Menggunakan gas sulfur heksafluorida (SF₆) untuk pemadam busur dan isolasi. SF₆ menawarkan sifat dielektrik dan pemadam busur yang sangat baik.
• ​Aplikasi: Dulu digunakan secara meluas dalam sistem MV/HV, terutamanya untuk aplikasi kapasiti pemutusan tinggi atau luar. Namun, pangsa pasarnya dalam sistem dalaman 12kV telah digantikan oleh VCBs disebabkan kebimbangan alam sekitar dan penyelenggaraan.
2. ​Pemutus Litar Minyak Minimum
• ​Prinsip: Menggunakan minyak transformer sebagai medium pemadam busur tetapi menggunakan minyak yang jauh lebih sedikit berbanding reka bentuk minyak besar sebelumnya.
• ​Aplikasi: Teknologi utama sebelum VCBs. Kelemahan utama termasuk risiko kebakaran, penyelenggaraan yang tinggi, dan pencemaran alam sekitar.
3. ​Pemutus Litar Udara
• ​Prinsip: Bergantung pada semburan udara bertekanan untuk memadam busur.
• ​Aplikasi: Digunakan dalam sistem HV awal atau aplikasi khas. Untuk skenario dalaman 12kV, ACBs kurang unggul daripada VCBs dalam kapasiti pemutusan, saiz, dan bunyi.

​II. Kelebihan Utama VCBs Dalaman 12kV​

VCBs mengungguli pesaing-pesaingnya dalam enam dimensi kritikal:

1. ​Pemadam Busur & Kebolehpercayaan yang Lebih Baik​
• ​Penghentian Hamparan Udara: Hamparan udara adalah medium isolasi ideal. Penghentian busur berlaku dengan efisien pada arus sifar dalam interrupter yang tertutup, dengan pemulihan dielektrik yang cepat. Ini memastikan kebolehpercayaan yang tinggi, terutamanya untuk operasi yang sering.
• ​Tiada Risiko Penyalakan Semula: Berbeza dengan SF₆ atau minyak, penghentian hamparan udara hampir menghilangkan risiko penyalakan semula.
• ​Kapasiti Pemutusan Tinggi: VCBs 12kV moden mencakupi julat luas arus pemutusan pendek-litar berperingkat (Isc), dari 20kA hingga 50kA+ (contohnya, ZN63/VBY-12: 40kA; VS1-12: 50kA), menyamai pemutus litar SF₆ dan melebihi minyak/ACBs.
• ​Umur Elektrik Panjang: Tahan 30-50 gangguan pendek-litar penuh (contohnya, VT19-12, VS1-12), memenuhi keperluan kelas E2 dan mengungguli pemutus litar minyak.
2. ​Keunggulan Alam Sekitar & Keselamatan​
• ​Emisikan GHG Sifar: VCBs menggunakan hamparan udara berbanding SF₆ - gas rumah hijau yang kuat dengan GWP ~23,500× CO₂ - menghapuskan cabaran peraturan dan pembuangan.
• ​Tiada Risiko Kebakaran: Berbeza dengan pemutus litar berdasarkan minyak, interrupter hamparan udara tidak membawa risiko kebakaran atau letupan.
• ​Operasi Bebas Toksin: Tidak menghasilkan produk sampingan toksin semasa penghentian (berbeza dengan penguraian SF₆).
3. ​Penyelenggaraan Minimal & Longevity​
• ​Reka Bentuk "Bebas Penyelenggaraan": Interrupter hamparan udara yang tertutup tidak memerlukan penyelenggaraan dalaman sepanjang hayatnya (biasanya sepadan dengan ketahanan mekanikal). Ini bertentangan dengan pemutus litar SF₆ (pemantauan/pengisian semula gas) dan pemutus litar minyak (penggantian minyak).
• ​Umur Mekanikal Tinggi: Mekanisme beroperasi spring mencapai 10,000-30,000 operasi (kelas M2), mengurangkan penyelenggaraan mekanikal.
• ​Isolasi Padat: Teknologi seperti tiang epoxy-encapsulated (contohnya, VS1-12) meningkatkan rintangan terhadap debu, kelembapan, dan embun.
4. ​Reka Bentuk Ringkas & Fleksibiliti​
• ​Saiz Kecil: Interrupter hamparan udara yang ringkas dan mekanisme yang dioptimumkan membolehkan reka bentuk yang efisien ruang.
• ​Versatiliti Pemasangan: Mekanisme operasi yang diintegrasikan menyokong konfigurasi tetap atau boleh ditarik (contohnya, untuk KYN28A-12/GZS1, XGN switchgear).
• ​Modulariti: Perakitan dan penggantian komponen yang dipermudah.
5. ​Penghentian Maju & Kecekapan Kos​
• ​Arus Chopping Rendah: Mengurangkan overvoltage beralih semasa pemutusan arus induktif.
• ​C2-Class Capacitive Switching: Probabiliti restrike ultra rendah untuk bank kapasitor.
• ​TCO Rendah: Walaupun kos awal mungkin sejajar dengan pemutus litar SF₆, VCBs menawarkan kos seumur hidup yang lebih rendah disebabkan penyelenggaraan minimal, tiada yuran pengendalian SF₆, premi insurans yang dikurangkan (tiada risiko kebakaran), dan umur servis yang panjang.
6. ​Ketahanan Alam Sekitar​
• Beroperasi dengan andal dalam keadaan standard (−15°C hingga +40°C, ≤1,000m ketinggian). Varian isolasi padat tahan terhadap persekitaran keras (contohnya, kelembapan tinggi, pencemaran).

​III. Ringkasan Perbandingan​

Jadual: VCB Dalaman 12kV vs. Pesaing Utama

​IV. Kesimpulan​

Untuk pengagihan tenaga dalaman 12kV, pemutus litar hampa udara (VCBs) adalah teknologi pilihan yang tak terbantahkan. Kelebihan mereka dalam pemadam busur, kebolehpercayaan yang tidak tertandingi, operasi bebas penyelenggaraan yang sebenar, keselamatan alam sekitar (tiada risiko SF₆/minyak/kebakaran), reka bentuk ringkas, dan kecekapan kos seumur hidup telah mengukuhkan kedudukan dominan mereka dalam infrastruktur elektrik moden.