Чому вакуумні автомати на 12 кВ перевершують SF6/нафту/повітря: загальний аналіз рішення

Чому вакуумні вимикачі на 12 кВ перевершують SF₆/Олія/Повітря: Загальний аналіз рішення

У середньовольтових (MV) електророзподільних системах, особливо в закритих вимикачах на 12 кВ, вакуумні вимикачі (VCBs) стали домінуючою технологією, значно перевершуючи історичні альтернативи, такі як вимикачі з SF₆, мінімально-олійні вимикачі та повітряні вимикачі. Цей звіт надає детальне порівняння закритих вимикачів на 12 кВ з цими конкурентами, підкреслюючи їхні ключові переваги.

​I. Огляд ключових конкуруючих технологій​

1. ​Вимикачі з SF₆
• ​Принцип дії: Використовує газ шестифторид сірки (SF₆) для загасання дуги та ізоляції. SF₆ має відмінні диелектричні та загасальні властивості.
• ​Застосування: Раніше широко використовувалися в MV/HV системах, особливо для високопотужних або зовнішніх застосувань. Однак, їхня частка ринку в закритих системах на 12 кВ була переважно замінена VCBs через екологічні та обслуговування проблеми.
2. ​Мінімально-олійні вимикачі
• ​Принцип дії: Використовує трансформаторну олію як середовище для загасання дуги, але використовує значно менше олії, ніж раніші масивні олійні конструкції.
• ​Застосування: Були головною технологією до появи VCBs. Основні недоліки включають пожежні ризики, високе обслуговування та екологічне забруднення.
3. ​Повітряні вимикачі
• ​Принцип дії: Спирається на струмі постачаного повітря для загасання дуги.
• ​Застосування: Використовувались в ранніх HV системах або спеціалізованих застосуваннях. Для закритих сценаріїв на 12 кВ, ACBs уступають VCBs за потужністю загасання, розміром та шумом.

​II. Ключові переваги закритих VCBs на 12 кВ​

VCBs перевершують конкурентів за шість ключових параметрів:

1. ​Надійне загасання дуги та надійність​
• ​Вакуумне загасання: Вакуум є ідеальним ізоляційним середовищем. Загасання дуги відбувається ефективно при нульовому струмі в запечатаному преривачі, з швидким відновленням диелектричних властивостей. Це гарантує високу надійність, особливо при частих операціях.
• ​Відсутність ризику повторного запалення: На відміну від SF₆ або олії, вакуумне загасання практично усуває ризик повторного запалення.
• ​Висока потужність загасання: Сучасні VCBs на 12 кВ покривають широкий діапазон номінальних струмів короткого замикання (Isc), від 20 кА до 50 кА+ (наприклад, ZN63/VBY-12: 40 кА; VS1-12: 50 кА), що відповідає вимикачам з SF₆ та перевершує олійні/ACBs.
• ​Довгий електричний термін служби: Витримує 30-50 повних загасань короткого замикання (наприклад, VT19-12, VS1-12), відповідаючи вимогам класу E2 та перевершуючи олійні вимикачі.
2. ​Екологічна та безпечна ефективність​
• ​Відсутність викидів парникових газів: VCBs використовують вакуум замість SF₆ — потужного парникового газу з GWP ~23,500× CO₂, що усуває регулятивні та утилізаційні проблеми.
• ​Відсутність ризику пожежі: На відміну від олійних вимикачів, вакуумні преривачі не створюють пожежних чи вибухових ризиків.
• ​Безтоксична робота: Не генерує токсичних продуктів під час загасання (на відміну від розкладу SF₆).
3. ​Мінімальне обслуговування та довговічність​
• ​"Безпідтримковий" дизайн: Запечатані вакуумні преривачі не потребують внутрішнього обслуговування протягом свого терміну служби (зазвичай відповідає механічній тривалості). Це контрастно з вимикачами з SF₆ (моніторинг/поповнення газу) та олійними вимикачами (заміна олії).
• ​Висока механічна тривалість: Механізми з пружинним приводом досягають 10,000-30,000 операцій (кл. M2), що зменшує механічне обслуговування.
• ​Тверда ізоляція: Технології, такі як епоксидні оболонки (наприклад, VS1-12), підвищують стійкість до пилу, вологи та конденсації.
4. ​Компактний дизайн та гнучкість​
• ​Малий розмір: Компактні вакуумні преривачі та оптимізовані механізми дозволяють ефективні дизайни.
• ​Версатильність встановлення: Інтегровані механізми можуть підтримувати фіксовані або вивільнені конфігурації (наприклад, для KYN28A-12/GZS1, XGN switchgear).
• ​Модульний дизайн: Спрощена збірка та заміна компонентів.
5. ​Сучасне загасання та економічна ефективність​
• ​Низький струм розтину: Зменшує перепрагове напругу під час загасання індуктивного струму.
• ​Клас C2 для комутації ємності: Найменша ймовірність повторного запалення для банків ємностей.
• ​Низький TCO: Хоча початкові витрати можуть відповідати вимикачам з SF₆, VCBs пропонують нижчі витрати на всьому терміні служби завдяки мінімальному обслуговуванню, відсутності витрат на обслуговування SF₆, зниження страхового платежу (відсутність ризику пожежі) та продовженого терміну служби.
6. ​Стійкість до екологічних умов​
• Функціонує надійно в стандартних умовах (−15°C до +40°C, ≤1,000 м висота). Варіанти з твердою ізоляцією стабільні в складних середовищах (наприклад, висока вологість, забруднення).

​III. Порівняльний підсумок​

Таблиця: Закритий VCB на 12 кВ vs. ключові конкуренти

​IV. Висновок​

Для закритих електророзподільних систем на 12 кВ, вакуумні вимикачі (VCBs) є однозначним вибором технології. Їхня надійність загасання дуги, неперевершена надійність, справжнє безпідтримкове обслуговування, екологічна безпечність (відсутність ризиків від SF₆, олії, пожежі), компактний дизайн та ефективність витрат на всьому терміні служби закріпили їх домінування в сучасних електроінфраструктурних системах.