Zakaj 12kV vakuumski preklopniki nadlegajo SF6/olje/zrak: Celostna analiza rešitve

Zakaj 12kV vakuumski preklopniki nadlegajo SF6/nafta/zrak: Analiza celostne rešitve

V srednje napetostni (MV) distribuciji, zlasti v notranjem preklopništvu na 12kV, so vakuumski preklopniki (VCBs) postali dominantna tehnologija, ki znatno presegajo zgodovinske alternative, kot so SF₆ preklopniki, preklopniki z minimalno nafto in zračni preklopniki. Ta poročilo prinaša podroben primerjavo notranjih VCB-jev na 12kV z temi konkurenti, izpostavlja pa tudi njihove ključne prednosti.

​I. Pregled ključnih konkurenčnih tehnologij​

1. ​SF₆ Preklopniki
• ​Načelo: Uporablja šestfluorid svibine (SF₆) za ugasanje loka in izolacijo. SF₆ ponuja odlične dielektrične in lokougasevalne lastnosti.
• ​Uporaba: Enkrat široko uporabljani v MV/HV sistemih, zlasti za aplikacije z visokim preklopno kapaciteto ali zunanjim uporabo. Vendar je zaradi okoljskih in vzdrževalskih skrbi njihova tržna deleža v notranjih sistemih na 12kV bila večinoma zamenjana z VCB-ji.
2. ​Preklopniki z minimalno nafto
• ​Načelo: Uporablja transformatorsko nafto kot medium za ugasanje loka, vendar uporablja znatno manj nafta kot starejše obsežne naftne dizajni.
• ​Uporaba: Glavna tehnologija pred VCB-ji. Ključne pomanjkljivosti vključujejo požarno nevarnost, visoke stroške vzdrževanja in onesnaževanje okolja.
3. ​Zračni preklopniki
• ​Načelo: Zagotavlja ugasanje loka s pomočjo stisnjenega zraka.
• ​Uporaba: Uporabljeni v zgodnjih HV sistemih ali posebnih aplikacijah. Za notranje situacije na 12kV so ACB-ji manjši v preklopni kapaciteti, velikosti in hrupu.

​II. Ključne prednosti notranjih VCB-jev na 12kV​

VCB-ji presegajo konkurenta na šestih kritičnih področjih:

1. ​Boljša ugašenost loka in zanesljivost​
• ​Vakuumsko prekinjanje: Vakuum je idealen izolacijski medij. Ugasanje loka se učinkovito dogaja pri nultem toku v zaprtom preklopniku, z hitro dielektrično obnovitvijo. To zagotavlja visoko zanesljivost, zlasti za pogoste operacije.
• ​Ni tveganja ponovnega vzbujanja: V nasprotju z SF₆ ali nafto vakuumsko prekinjanje praktično eliminira tveganje ponovnega vzbujanja.
• ​Visoka preklopna kapaciteta: Sodobni VCB-ji na 12kV pokrivajo širok spekter nominalnih preklopnih tokov kratkega zapora (Isc), od 20kA do 50kA+ (npr., ZN63/VBY-12: 40kA; VS1-12: 50kA), ki se ujema s SF₆ preklopniki in presega naftne/ACB-je.
• ​Dolg električni življenjski čas: Pretrpi 30-50 polnih preklopov kratkega zapora (npr., VT19-12, VS1-12), kar ustreza zahtevam E2 razreda in presega naftne preklopnike.
2. ​Okoljska in varnostna odličnost​
• ​Ni emisij toplogrednih plinov: VCB-ji uporabljajo vakuum namesto SF₆ – močnega toplogrednega plina s GWP ~23,500× CO₂ – kar eliminira regulativne in odstranitvene izzive.
• ​Ni tveganja požara: V nasprotju z naftnimi preklopniki vakuumski preklopniki ne predstavljajo tveganja požara ali eksplozije.
• ​Ne toksična delovanja: Ne generira toksičnih vedrnih produktov med prekinjanjem (v nasprotju z razpadom SF₆).
3. ​Minimalno vzdrževanje in dolg življenjski čas​
• ​​"Brezzdrževalni" dizajn: Zaprti vakuumski preklopniki ne zahtevajo notranjega vzdrževanja med svojim življenjskim časom (običajno se ujema s mehansko trdnostjo). To se razlikuje od SF₆ preklopnikov (nadzor plina/doplnjevanje) in naftnih preklopnikov (zamenjava nafta).
• ​Visoka mehanska življenjska doba: Mehanske mehanizme s prужинамі досягають 10,000–30,000 операцій (клас M2), що зменшує механічне обслуговування.
• ​Trdno izoliranje: Tehnologije, kot so epoksidne kapsulirane pole (npr., VS1-12), izboljšujejo odpornost na prah, vlago in kondenzacijo.
4. ​Kompaktni dizajn in fleksibilnost​
• ​Mali prostorski odtis: Kompaktni vakuumski preklopniki in optimizirani mehanizmi omogočajo učinkovite dizajne.
• ​Fleksibilnost nameščanja: Integrirani operacijski mehanizmi podpirajo fiksne ali povlačljive konfiguracije (npr., za KYN28A-12/GZS1, XGN preklopništvu).
• ​Modularnost: Poenostavljena montaža in zamenjava komponent.
5. ​Napredno prekinjanje in učinkovitost stroškov​
• ​Nizki tok sekiranja: Minimizira preklopni previsok tok med preklopom induktivnega toka.
• ​C2-razred kapacitivnega preklopa: Zelo nizka verjetnost ponovnega vzbujanja za kondenzatorne banke.
• ​Nizki TCO: Čeprav se začetni stroški lahko ujemajo s SF₆ preklopniki, VCB-ji ponujajo nižje življenjske stroške zaradi minimalnega vzdrževanja, brez stroškov ravnanja z SF₆, zmanjšanih premijskih plačil (brez tveganja požara) in podaljšanega servisnega življenja.
6. ​Okoljska odpor​
• Deluje zanesljivo v standardnih pogojih (-15°C do +40°C, ≤1,000m višina). Variante s trdno izolacijo tolerirajo zahteve okolja (npr., visoka vlaga, onesnaženje).

​III. Povzetek primerjave​

Tabela: Notranji VCB-ji na 12kV vs. ključni konkurenti

​IV. Zaključek​

Za notranje distribucijo na 12kV so vakuumski preklopniki (VCB-ji) nedvoumen tehnološki izbor. Njihova boljša ugašenost loka, nepremagana zanesljivost, resnično brezzdrževalno delovanje, okoljska varnost (brez tveganja SF₆/nafta/požar), kompaktni dizajn in učinkovitost življenjskih stroškov jih utrjujejo kot dominantno tehnologijo v sodobni električni infrastrukturi.