ทำไมตู้สวิตช์ไฟฟ้าแบบสุญญากาศ 12kV จึงมีประสิทธิภาพเหนือกว่า SF6/น้ำมัน/อากาศ: การวิเคราะห์ทางออกที่ครบวงจร

ทำไมตัวตัดวงจรว่าง 12kV ถึงเหนือกว่า SF6/น้ำมัน/อากาศ: การวิเคราะห์โซลูชันทั้งหมด

ในการกระจายพลังงานไฟฟ้าแรงดันกลาง (MV) โดยเฉพาะในสวิตช์เกียร์ภายใน 12kV ตัวตัดวงจรว่าง (VCBs) ได้ปรากฏเป็นเทคโนโลยีหลักที่โดดเด่นอย่างมาก เหนือกว่าวิธีการอื่น ๆ ในอดีต เช่น ตัวตัดวงจร SF₆ ตัวตัดวงจรน้ำมันแบบน้อย และตัวตัดวงจรอากาศ รายงานนี้ให้การเปรียบเทียบรายละเอียดระหว่าง VCBs ภายใน 12kV กับคู่แข่งขันเหล่านี้ โดยเน้นข้อดีหลักของพวกเขา

​I. ภาพรวมของเทคโนโลยีคู่แข่งขันหลัก​

1. ​ตัวตัดวงจร SF₆
• ​หลักการ: ใช้ก๊าซซัลเฟอร์เฮกซาฟลูออไรด์ (SF₆) สำหรับการดับอาร์กและฉนวนกันความร้อน SF₆ มีสมบัติฉนวนกันความร้อนและดับอาร์กที่ยอดเยี่ยม
• ​การใช้งาน: ครั้งหนึ่งเคยใช้แพร่หลายในระบบ MV/HV โดยเฉพาะสำหรับการใช้งานที่มีความสามารถในการตัดวงจรสูงหรือการใช้งานภายนอก แต่ส่วนแบ่งตลาดในระบบภายใน 12kV ได้ถูกแทนที่โดย VCBs เนื่องจากปัญหาด้านสิ่งแวดล้อมและการบำรุงรักษา
2. ​ตัวตัดวงจรน้ำมันแบบน้อย
• ​หลักการ: ใช้น้ำมันทรานส์ฟอร์เมอร์เป็นสื่อดับอาร์ก แต่ใช้น้ำมันน้อยกว่าการออกแบบแบบน้ำมันจำนวนมากในอดีต
• ​การใช้งาน: เป็นเทคโนโลยีหลักก่อน VCBs ข้อเสียหลักคือความเสี่ยงจากไฟไหม้ การบำรุงรักษาสูง และการปนเปื้อนสิ่งแวดล้อม
3. ​ตัวตัดวงจรอากาศ
• ​หลักการ: อาศัยลมอัดเพื่อดับอาร์ก
• ​การใช้งาน: ใช้ในระบบ HV แรกเริ่มหรือการใช้งานเฉพาะทาง สำหรับสถานการณ์ภายใน 12kV ACBs ไม่สามารถเทียบเคียงกับ VCBs ในด้านความสามารถในการตัดวงจร ขนาด และเสียง

​II. ข้อดีหลักของ VCBs ภายใน 12kV​

VCBs ทำผลงานได้ดีกว่าคู่แข่งขันในหกมิติสำคัญ:

1. ​ประสิทธิภาพในการดับอาร์กและความน่าเชื่อถือที่เหนือกว่า​
• ​การตัดวงจรด้วยว่าง: ว่างเป็นสื่อฉนวนที่เหมาะสม อาร์กจะดับได้อย่างมีประสิทธิภาพที่จุดศูนย์กระแสในอินเตอร์รัปเตอร์ที่ปิดผนึก พร้อมการฟื้นฟูฉนวนอย่างรวดเร็ว ซึ่งทำให้มีความน่าเชื่อถือสูงโดยเฉพาะสำหรับการทำงานบ่อย ๆ
• ​ไม่มีความเสี่ยงในการจุดไฟใหม่: แตกต่างจาก SF₆ หรือน้ำมัน การตัดวงจรด้วยว่างแทบจะไม่มีความเสี่ยงในการจุดไฟใหม่
• ​ความสามารถในการตัดวงจรสูง: VCBs 12kV รุ่นใหม่ครอบคลุมความสามารถในการตัดวงจรสั้น (Isc) ที่หลากหลาย จาก 20kA ถึง 50kA+ (เช่น ZN63/VBY-12: 40kA; VS1-12: 50kA) ซึ่งเทียบเท่ากับตัวตัดวงจร SF₆ และเหนือกว่าตัวตัดวงจรน้ำมัน/ACBs
• ​อายุการใช้งานทางไฟฟ้ายาวนาน: ทนทานต่อการตัดวงจรสั้นที่ความจุเต็ม 30-50 ครั้ง (เช่น VT19-12, VS1-12) ตรงตามข้อกำหนด E2 และเหนือกว่าตัวตัดวงจรน้ำมัน
2. ​ความเป็นเลิศด้านสิ่งแวดล้อมและความปลอดภัย​
• ​ไม่มีการปล่อยก๊าซเรือนกระจก: VCBs ใช้ว่างแทน SF₆ ซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจกที่มี GWP ~23,500× CO₂ ทำให้ไม่มีปัญหาด้านกฎระเบียบและการกำจัด
• ​ไม่มีความเสี่ยงจากการไฟไหม้: แตกต่างจากตัวตัดวงจรที่ใช้น้ำมัน อินเตอร์รัปเตอร์ว่างไม่มีความเสี่ยงจากการไฟไหม้หรือการระเบิด
• ​การทำงานที่ไม่เป็นพิษ: ไม่สร้างผลิตภัณฑ์พิษระหว่างการตัดวงจร (ต่างจาก SF₆ ที่แตกตัว)
3. ​การบำรุงรักษาน้อยและอายุการใช้งานยาวนาน​
• ​"การออกแบบไม่ต้องบำรุงรักษา": อินเตอร์รัปเตอร์ว่างที่ปิดผนึกไม่ต้องการการบำรุงรักษาภายในตลอดอายุการใช้งาน (โดยทั่วไปตรงกับความทนทานทางกลไก) ซึ่งแตกต่างอย่างชัดเจนกับตัวตัดวงจร SF₆ (การตรวจสอบ/เติมก๊าซ) และตัวตัดวงจรน้ำมัน (การเปลี่ยนน้ำมัน)
• ​อายุการใช้งานทางกลไกสูง: กลไกที่ใช้สปริงสามารถทำงานได้ 10,000-30,000 ครั้ง (M2 class) ลดการบำรุงรักษาทางกลไก
• ​ฉนวนที่เป็นของแข็ง: เทคโนโลยีเช่นเสาที่หุ้มด้วยอีโพกซี (เช่น VS1-12) เพิ่มความต้านทานต่อฝุ่น ความชื้น และการควบแน่น
4. ​การออกแบบที่กะทัดรัดและความยืดหยุ่น​
• ​พื้นที่ใช้งานเล็ก: อินเตอร์รัปเตอร์ว่างที่กะทัดรัดและกลไกที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมทำให้สามารถออกแบบได้ประหยัดพื้นที่
• ​ความยืดหยุ่นในการติดตั้ง: กลไกการดำเนินการที่รวมเข้าด้วยกันสนับสนุนการติดตั้งแบบคงที่หรือแบบสามารถถอดออกได้ (เช่น สำหรับ KYN28A-12/GZS1, XGN สวิตช์เกียร์)
• ​โมดูลาร์: การประกอบและเปลี่ยนชิ้นส่วนที่ง่าย
5. ​การตัดวงจรขั้นสูงและความคุ้มค่า​
• ​กระแสตัดต่ำ: ลดแรงดันสูงขณะสลับระหว่างการตัดวงจรที่มีกระแสเหนี่ยวนำ
• ​C2-Class Capacitive Switching: ความน่าจะเป็นของการจุดไฟใหม่ที่ต่ำมากสำหรับธนาคารคอนเดนเซอร์
• ​ต้นทุนรวมตลอดอายุการใช้งานต่ำ (TCO): แม้ต้นทุนเริ่มต้นอาจเท่ากับตัวตัดวงจร SF₆ แต่ VCBs ให้ต้นทุนตลอดอายุการใช้งานที่ต่ำลงเนื่องจากการบำรุงรักษาที่น้อย ไม่มีค่าใช้จ่ายในการจัดการ SF₆ ค่าเบี้ยประกันที่ลดลง (ไม่มีความเสี่ยงจากไฟไหม้) และอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น
6. ​ความทนทานต่อสภาวะแวดล้อม​
• ทำงานได้อย่างเชื่อถือได้ในสภาวะมาตรฐาน (−15°C ถึง +40°C, ≤1,000m ความสูง) รุ่นที่มีฉนวนที่เป็นของแข็งสามารถทนทานต่อสภาวะแวดล้อมที่รุนแรง (เช่น ความชื้นสูง การปนเปื้อน)

​III. สรุปการเปรียบเทียบ​

ตาราง: VCB ภายใน 12kV กับคู่แข่งขันหลัก

​IV. สรุป​

สำหรับการกระจายพลังงานไฟฟ้าภายใน 12kV ตัวตัดวงจรว่าง (VCBs) คือเทคโนโลยีที่ชัดเจนในการเลือกใช้ ด้วยความสามารถในการดับอาร์กที่เหนือกว่า ความน่าเชื่อถือที่ไม่มีใครเทียบได้ การทำงานที่ไม่ต้องบำรุงรักษา ความปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อม (ไม่มีความเสี่ยงจาก SF₆/น้ำมัน/ไฟไหม้) ขนาดที่กะทัดรัด และความคุ้มค่าตลอดอายุการใช้งาน ทำให้ VCBs ได้รับความนิยมในโครงสร้างพื้นฐานทางไฟฟ้าสมัยใหม่