Dlaczego wyprowadzające 12kV wyciągi próżniowe przewyższają SF6/olej/powietrze: kompleksowa analiza rozwiązania

Dlaczego przerywniki próżniowe 12kV są lepsze niż SF₆/olej/powietrze: kompleksowa analiza rozwiązania

W rozdzielczej sieci średniego napięcia (MV), szczególnie w zamkniętych przełącznikach o napięciu 12kV, przerywniki próżniowe (VCBs) stały się dominującą technologią, znacząco wyprzedzając historyczne alternatywy, takie jak przerywniki SF₆, przerywniki z małą ilością oleju i przerywniki powietrzne. Ten raport przedstawia szczegółowe porównanie zamkniętych VCBs o napięciu 12kV z tymi konkurentami, podkreślając ich kluczowe zalety.

​I. Przegląd kluczowych konkurencyjnych technologii​

1. ​Przerywniki SF₆
• ​Zasada działania: Używa gazu szesnastekfluoroktynu (SF₆) do gaszenia łuku elektrycznego i izolacji. SF₆ oferuje doskonałe właściwości dielektryczne i gaszenia łuku.
• ​Zastosowanie: Kiedyś szeroko stosowane w systemach MV/HV, zwłaszcza dla zastosowań o wysokiej zdolności przerwania lub na zewnątrz. Jednak jego udział w rynku w zamkniętych systemach 12kV został w dużej mierze zastąpiony przez VCBs ze względu na obawy środowiskowe i związane z utrzymaniem.
2. ​Przerywniki z małą ilością oleju
• ​Zasada działania: Używa oleju transformatorowego jako środka gaszącego łuk, ale używa znacznie mniej oleju niż wcześniejsze konstrukcje z dużą ilością oleju.
• ​Zastosowanie: Główna technologia przed VCBs. Kluczowe wady obejmują zagrożenia pożarowe, wysokie koszty utrzymania i zanieczyszczenie środowiska.
3. ​Przerywniki powietrzne
• ​Zasada działania: Opiera się na uderzeniach sprężonego powietrza do gaszenia łuku.
• ​Zastosowanie: Stosowane w wczesnych systemach HV lub w specjalistycznych zastosowaniach. W przypadku zamkniętych scenariuszy 12kV, ACBs są gorsze od VCBs pod względem zdolności przerwania, rozmiaru i hałasu.

​II. Kluczowe zalety zamkniętych VCBs 12kV​

VCBs wyprzedzają konkurencję w sześciu kluczowych aspektach:

1. ​Wyższa skuteczność gaszenia łuku i niezawodność​
• ​Przerwanie próżniowe: Próżnia jest idealnym izolującym medium. Gaszenie łuku odbywa się efektywnie przy zerowej wartości prądu w zapieczętowanym przerywatorku, z szybkim odzyskiem właściwości dielektrycznych. To zapewnia wysoką niezawodność, zwłaszcza przy częstych operacjach.
• ​Brak ryzyka ponownego zapalenia: W przeciwieństwie do SF₆ lub oleju, próżniowe przerwanie praktycznie eliminuje ryzyko ponownego zapalenia.
• ​Wysoka zdolność przerwania: Nowoczesne VCBs 12kV obejmują szeroki zakres nominalnych prądów krótkiego obwodu (Isc), od 20kA do 50kA+ (np., ZN63/VBY-12: 40kA; VS1-12: 50kA), dorównując przerywnikom SF₆ i przewyższając przerywniki olejowe/ACB.
• ​Długi czas użytkowania elektryczny: Wytrzymują 30-50 pełnych przerwań krótkiego obwodu (np., VT19-12, VS1-12), spełniając wymagania klasy E2 i wyprzedzając przerywniki olejowe.
2. ​Wyjątkowa ekologia i bezpieczeństwo​
• ​Zero emisji gazów cieplarnianych: VCBs używają próżni zamiast SF₆ – potężnego gazu cieplarnianego o GWP ~23 500× CO₂ – eliminując problemy regulacyjne i usuwania.
• ​Brak ryzyka pożaru: W przeciwieństwie do przerywników olejowych, próżniowe przerywatorki nie stanowią zagrożenia pożarowego ani eksplozyjnego.
• ​Nie produkują toksycznych produktów ubocznych: Nie generują toksycznych produktów ubocznych podczas przerwania (w przeciwieństwie do rozkładu SF₆).
3. ​Minimalne koszty utrzymania i długowieczność​
• ​​Konstrukcja "bez konserwacji": Zapieczętowane próżniowe przerywatorki nie wymagają wewnętrznego utrzymania w trakcie swojego życia (zwykle odpowiadające trwałości mechanicznej). To kontrastuje ostro z przerywnikami SF₆ (monitorowanie/gazowanie) i przerywnikami olejowymi (zmiana oleju).
• ​Wysoka trwałość mechaniczna: Mechanizmy napędzane sprężyną osiągają 10 000-30 000 operacji (klasa M2), redukując konserwację mechaniczną.
• ​Solidna izolacja: Technologie, takie jak pola epoksydowo-zapakowane (np., VS1-12), zwiększają odporność na kurz, wilgoć i kondensację.
4. ​Kompaktowa konstrukcja i elastyczność​
• ​Mała powierzchnia zajmowana: Kompaktowe próżniowe przerywatorki i zoptymalizowane mechanizmy umożliwiają efektywne projektowanie przestrzenne.
• ​Wielofunkcyjność montażu: Zintegrowane mechanizmy obsługi wspierają konfiguracje stałe lub wysuwane (np., dla KYN28A-12/GZS1, XGN).
• ​Modularność: Uproszczona montaż i wymiana komponentów.
5. ​Zaawansowane przerwanie i efektywność kosztowa​
• ​Niski prąd cięcia: Minimalizuje nadnapięcia przełączenia podczas przerwania prądu indukcyjnego.
• ​Przełączanie kondensatorów klasy C2: Niskie prawdopodobieństwo ponownego zapalenia dla banków kondensatorów.
• ​Niski TCO: Chociaż początkowe koszty mogą być porównywalne z przerywnikami SF₆, VCBs oferują niższe koszty całkowite w ciągu życia dzięki minimalnemu utrzymaniu, braku opłat związanych z obsługą SF₆, niższym składkom ubezpieczeniowym (brak ryzyka pożarowego) i dłuższemu okresowi użytkowania.
6. ​Odporność na warunki środowiskowe​
• Działają niezawodnie w standardowych warunkach (-15°C do +40°C, ≤1 000 m wysokości). Warianty z solidną izolacją tolerują surowe warunki (np., wysoka wilgotność, zanieczyszczenie).

​III. Podsumowanie porównawcze​

Tabela: Zamknięte VCB 12kV vs. kluczowi konkurenci

​IV. Podsumowanie​

W rozdzielczej sieci średniego napięcia 12kV, przerywniki próżniowe (VCBs) są niezawodną technologią wyboru. Ich wyższa skuteczność gaszenia łuku, niezrównana niezawodność, prawdziwa konstrukcja bez konserwacji, bezpieczeństwo ekologiczne (brak ryzyka SF₆/oleju/pożaru), kompaktowa konstrukcja i efektywność kosztowa w ciągu życia sprawiły, że stały się dominującą technologią w nowoczesnej infrastrukturze elektrycznej.