Waarom 12kV vacuümschakelaars beter presteren dan SF6/olie/lucht: Een totaaloplossingsanalyse

Waarom 12kV vacuümschakelaars beter presteren dan SF₆/Ol/Lucht: Een totaaloplossingsanalyse

Binnen de middenspanningsverdeling (MV), vooral in 12kV binnenhuisschakelkasten, zijn vacuümschakelaars (VCBs) uitgegroeid tot de dominante technologie, waarbij ze historische alternatieven zoals SF₆-schakelaars, miniem-olieschakelaars en luchtschakelaars aanzienlijk overtreffen. Dit rapport biedt een gedetailleerde vergelijking van 12kV binnenhuisschakelaars met deze concurrenten, waarbij hun kernvoordelen worden benadrukt.

​I. Overzicht van Kernconcurrerende Technologieën​

1. ​SF₆ Schakelaars
• ​Principe: Gebruikt hexafluoride (SF₆) gas voor boogdoofing en isolatie. SF₆ biedt uitstekende dielectrische en boogdoofeigenschappen.
• ​Toepassing: Eens wijdverspreid gebruikt in MV/HV-systemen, vooral voor toepassingen met hoge doofcapaciteit of buiten. De marktaandeel in 12kV binnenhuissystemen is echter grotendeels vervangen door VCBs vanwege milieubezorgdheden en onderhoudskosten.
2. ​Miniem-Olieschakelaars
• ​Principe: Gebruikt transformatorolie als boogdoofmedium, maar gebruikt aanzienlijk minder olie dan eerdere bulk-olieontwerpen.
• ​Toepassing: Een mainstreamtechnologie voor VCBs. Belangrijke nadelen zijn brandgevaar, hoog onderhoud en milieuvervuiling.
3. ​Luchtschakelaars
• ​Principe: Relieert op samengeperste luchtstoten om bogen te doven.
• ​Toepassing: Gebruikt in vroegere HV-systemen of niche-toepassingen. Voor 12kV binnenhuisscenarios zijn ACBs inferieur aan VCBs in doofcapaciteit, grootte en geluid.

​II. Kernvoordelen van 12kV Binnenhuisschakelaars​

VCBs overtreffen concurrenten op zes cruciale dimensies:

1. ​Superieure Boogdoofing & Betrouwbaarheid​
• ​Vacuümonderbreking: Vacuüm is een ideaal isolatiemiddel. Booguitdoving vindt efficiënt plaats bij stroomnul in een verzegelde onderbreker, met snelle dielectrische herstel. Dit zorgt voor hoge betrouwbaarheid, vooral bij frequente operaties.
• ​Geen Risico op Herbranding: In tegenstelling tot SF₆ of olie, elimineert vacuümonderbreking praktisch het risico op herbranding.
• ​Hoge Doofcapaciteit
• ​Lange Elektrische Levensduur: Houdt 30-50 volledige kortsluitstroomonderbrekingen vol (bijv., VT19-12, VS1-12), voldoet aan E2-klassevereisten en overtreft olie CBs.
2. ​Milieu- & Veiligheidsuitmuntendheid​
• ​Zero GHG Uitstoot: VCBs gebruiken vacuüm in plaats van SF₆ - een krachtige broeikasgas met een GWP ~23.500× CO₂ - wat regelgeving en afvalproblemen elimineert.
• ​Geen Brandgevaar: In tegenstelling tot oliegebaseerde CBs, brengen vacuümonderbrekers geen brand- of ontploffingsgevaar met zich mee.
• ​Niet-Giftige Werking: Produceert geen giftige nevenproducten tijdens onderbreking (in tegenstelling tot SF₆-decompositie).
3. ​Minimaal Onderhoud & Langlevigheid​
• ​"Onderhoudsvrij" Ontwerp: Verzegelde vacuümonderbrekers vereisen geen intern onderhoud gedurende hun levensduur (meestal gelijk aan mechanische duurzaamheid). Dit staat in schril contrast met SF₆ CBs (gasmelding/heraanvulling) en olie CBs (olievervanging).
• ​Hoge Mechanische Levensduur: Veerverwerkte mechanismen bereiken 10.000-30.000 bedieningen (M2-klasse), waarmee mechanisch onderhoud wordt verminderd.
• ​Solid Insulation: Technologieën zoals epoxy-gecapsuleerde polen (bijv., VS1-12) versterken de weerstand tegen stof, vocht en condens.
4. ​Compact Ontwerp & Flexibiliteit​
• ​Kleine Voetafdruk: Compacte vacuümonderbrekers en geoptimaliseerde mechanismen maken ruimte-efficiënte ontwerpen mogelijk.
• ​Installatie Verscheidenheid: Geïntegreerde bedieningsmechanismen ondersteunen vaste of uittrekbare configuraties (bijv., voor KYN28A-12/GZS1, XGN schakelkasten).
• ​Modulariteit: Vereenvoudigde assemblage en componentvervanging.
5. ​Geavanceerde Onderbreking & Kosten Efficiëntie​
• ​Lage Chopping Stroom: Vermindert overspanningstijdens inductieve stroomonderbreking.
• ​C2-Klasse Capacitieve Schakeling: Ultra-lage restrikekans voor condensatorenbanken.
• ​Lage TCO: Hoewel de initiële kosten mogelijk overeenkomen met SF₆ CBs, bieden VCBs lagere levenscycluskosten wegens minimaal onderhoud, geen SF₆-handlingskosten, verlaagde verzekeringstarieven (geen brandgevaar) en verlengde dienstleeftijd.
6. ​Milieu Veerkracht​
• Functieert betrouwbaar in standaardomstandigheden (-15°C tot +40°C, ≤1.000m hoogte). Solid-insulation varianten tolereren strenge omgevingen (bijv., hoge vochtigheid, vervuiling).