Vergelijking van verschillende 10kV paalgeplaatste schakelaars (Afscheider, belastingschakelaar, circuitbreker en zekering)

1. Wat is een paalgeplaatste schakelaar?​​
   Een mechanisch schakelapparaat dat op buitenpaal geïnstalleerd wordt in 10kV bovengrondse distributielijnen, gebruikt in voorstedelijke en landelijke distributienetwerken. Het is ontworpen om lijnlaststroom en foutstromen te onderbreken, te sluiten en te dragen.
   Paalgeplaatste schakelaars bestaan meestal uit een schakellichaam met sensoren + een FTU (Feeder Terminal Unit). De hieronder besproken schakelaars vallen onder de categorie van paalgeplaatste disjunctoren (isolatoren).

​2. Classificatie van paalgeplaatste schakelaars​
Paalgeplaatste schakelaars kunnen op meerdere manieren worden geclassificeerd. De kernclassificatiemethoden en -eigenschappen zijn als volgt:

​Op basis van onderbrekingsvermogen:​​

• ​a. Paalgeplaatste disjunctoren (isolatoren):​​ Geen booguitdovend vermogen; kan normale laststroom niet sluiten of onderbreken. Heeft een zichtbare onderbreking (isolatiegat). Het kerndoel is om lijnen te isoleren om veiligheid tijdens het onderhoud te waarborgen.
• ​b. Paalgeplaatste belastingschakelaar:​​ Heeft basisbooguitdovend vermogen; kan normale laststroom sluiten, dragen en onderbreken (≤630A). Kan foutstroom dragen, maar niet onderbreken.
• ​c. Paalgeplaatste circuitbreker:​​ Sterk booguitdovend vermogen; kan normale laststroom sluiten, dragen en onderbreken (≤630A) en foutstroom (≥20kA).
• ​d. Paalgeplaatste fusible (valfusible):​​ Kernfunctie is om kortsluitstroom te onderbreken; gebruikt voor lijnkortsluitingbescherming.

​3. Paalgeplaatste disjunctoren (isolatoren)​​
Ook bekend als "isolerende mes-schakelaar," is dit een bedieningseenheid zonder booguitdovingsmechanisme. De kernfunctie is om de stroomvoorziening te isoleren om veilig onderhoud van andere elektrische apparatuur te verzekeren. Belastingbediening is niet toegestaan (kan alleen laagvermogenscircuits onder specifieke omstandigheden openen of sluiten). Het is een van de meest gebruikte en vaak bediende apparaten in hoogspanningschakelingen.

​3.1 Kerngebruik​

• Ontladen van lijnapparatuur voor onderhoud, foutzoeken, kabeltesten en herconfigureren van bedrijfsmodi.
• Zodra geopend, isoleert het de apparatuur die in onderhoud is van de levende lijn, creëert een betrouwbare isolatiegat en biedt een "zichtbaar, duidelijk afbreekpunt" om de veiligheid van het personeel te waarborgen.
• Dient als grens-schakelaar tussen bovengrondse lijnen en eigendom van de gebruiker, of tussen kabellijnen en bovengrondse lijnen.
• Geïnstalleerd aan één of beide zijden van een belastingschakelaar om foutzoeken, kabeltesten en onderhoud/vervanging van de belastingschakelaar te vergemakkelijken.

​3.2 Kernkenmerken​

• ​Voordelen:​​ Laag kostprijs, eenvoudige structuur, duurzaam.
• ​Beperkingen:​​ Kan niet werken onder nominale/belaste belasting; kan geen last- of kortsluitstroom maken of onderbreken.
• ​Bedieningsprocedure:​​ Voor inschakelen: "Sluit eerst de disjunctoren, dan de circuitbreker/belastingschakelaar." Voor uitschakelen: "Open eerst de circuitbreker/belastingschakelaar, dan de disjunctoren."
• ​Bijzondere toegestane omstandigheden:​​ Kan de magnetiseringsstroom van lege transformatoren (≤2A) en de capaciteitsstroom van lege lijnen (≤5A) maken of onderbreken.
• ​Technische parameters:​​ Typisch piekdraagvermogen (dynamische stabiliteit) ≤40kA (moet bij selectie worden geverifieerd). Mechanische bedieningsduur is ongeveer 2000 cycli.

​4. Paalgeplaatste belastingschakelaar​
Uitgerust met een eenvoudig booguitdovingsapparaat, kan het circuits onder belasting openen en sluiten. Het kan bepaalde laststromen en overlaststromen onderbreken, maar niet kortsluitstromen. Het moet in serie worden gebruikt met een hoogspanningsfusible (die de kortsluitstroom onderbreekt). Zijn functionaliteit ligt tussen een disjunctoren en een circuitbreker. De kerngebruiken zijn lijnsegmentering en foutisolatie.

​4.1 Algemene typen en kenmerken​

​4.2 Structuurkenmerken van mainstreamproducten​

• ​Vacuüm belastingschakelaar:​​ Driefase gemeenschappelijke tank, uitgerust met VSP5 elektromagnetisch/veerverwerkingsmechanisme. Kan ingebouwde stroomtransformatoren (CT's) en isolatiegaten hebben. Ondersteunt kabel/terminal uitgang. Kan hangend of zittend worden geïnstalleerd.
• ​SF₆ belastingschakelaar:​​ Driefase gemeenschappelijke tank. Kan ingebouwde stroomtransformatoren (CT's) hebben. Optioneel externe isolatieapparaat. Ondersteunt kabel/terminal uitgang. Kan hangend of zittend worden geïnstalleerd.

​5. Paalgeplaatste circuitbreker​
Een schakelapparaat met volledig booguitdovend vermogen. Het kan normale circuitstroom sluiten, dragen en onderbreken, en kan binnen een gespecificeerde tijd abnormale circuitstromen (overbelasting, kortsluiting) dragen en onderbreken. Zijn functie is equivalent aan een combinatie van een "gefuseerde schakelaar + over/onder thermorelay." Paalgeplaatste circuitbrekers staan ook bekend als "reclosers" of "autoreclosers." Geïnstalleerd op palen, zijn ze kernapparatuur voor bescherming en controle in secties van distributienetwerken.

​5.1 Kerngebruik​

• Segmentering, schakelen, controle en bescherming van distributielijnsegmenten; in staat om actief kortsluitstroom te onderbreken en te sluiten.
• Normaal gebruikt om lijnen te openen en te sluiten; tijdens storingen, automatisch of handmatig (via relaisbeschermingsapparatuur) schakelt de defectieve lijn uit.
• Geïnstalleerd op aansprakelijkheidsafgrenspunten op 10kV bovengrondse lijnen; kan automatisch enkelvoudige aardfouten en kortsluitingsfouten isoleren. Een kernapparaat voor upgrade van distributieautomatisering.

​5.2 Classificatie en mainstreamproducten​
Geclassificeerd op booguitdovingsmedium: oliecircuitbreker (grotendeels verouderd), SF₆ circuitbreker, vacuümcircuitbreker (huidige mainstream).
Buiten AC-hoogspanningsintelligente vacuümcircuitbrekers zijn momenteel de voorkeur voor distributielijnen, met de volgende kenmerken:

• ​Functies:​​ Foutdetectie, beschermingscontrole, communicatiecapaciteiten.
• ​Bedieningsmethoden:​​ Handmatig, elektrisch, afstandsbediening, hostcomputer afstandsbediening.
• ​Samenstelling:​​ Lichaam + bedieningsmechanisme + controller (kan ingebouwde disjunctoren bevatten).
• ​Optionele componenten:​​ CT (Beschermingsstroomtransformator), ZCT (Nulvolgordestroomtransformator), PT (Spanningstransformator).

​5.3 Subtypes van vacuümcircuitbrekers​

• ​SF₆ geïsoleerde vacuümcircuitbreker:​​ Vacuüm booguitdoving + SF₆-isolatie. Driefase gemeenschappelijke tank. Veerbedieningsmechanisme. Kan ingebouwde CT's hebben. Optioneel externe isolatieapparaat. Hangend of zittend monteren.
• ​Luchtgeïsoleerde vacuümcircuitbreker:​​ Vacuüm booguitdoving + luchtisolatie. Driefase solide-pooltype. Veer of permanente magneetbedieningsmechanisme. Externe CT's. Optioneel externe isolatieapparaat. Zittend monteren.

​6. Valfusible​
Bekend als "fusible cutout," is het de meest gebruikte kortsluitingsbeveiligingsschakelaar voor vertakkingen en distributietransformatoren in 10kV-distributienetwerken. Het is economisch, gemakkelijk te bedienen en geschikt voor outdooromgevingen. Wijdverspreid gebruikt voor bescherming en schakelbewerkingen op 10kV-lijnen en de primaire zijde van distributietransformatoren.

​6.1 Kerngebruik​

• Geïnstalleerd op 10kV distributieverdelingslijnen: Beperkt het bereik van stroomuitval. Biedt een disjunctorenfunctie door zijn zichtbare onderbreking, creëert een veilige omgeving voor onderhoud.
• Geïnstalleerd voor distributietransformatoren: Dient als de hoofdbescherming voor transformatoren, beschermt tegen overbelasting en kortsluiting.

​6.2 Installatie en structuur​

• ​Installatielocatie:​​ Kan worden geïnstalleerd aan de bronzijde van een belastingschakelaar (voorkeur wanneer fuses niet vaak hoeven te worden vervangen, stelt de belastingschakelaar in staat om spanning te isoleren) of aan de belastingszijde.
• ​Kerncomponenten:​​ Isolator, onderste ondersteuningsbasis, onderste bewegende contact, onderste vast contact, montageplaat, bovenste vast contact, "eendenbek" contact, bovenste bewegende contact, fusetube.

​7. Kernverschillen tussen paalgeplaatste schakelaars​
De belangrijkste verschillen tussen verschillende paalgeplaatste schakelaars liggen in drie belangrijke dimensies: booguitdovend vermogen, types van onderbrekbare stroom, en beschermingsfunctie. Een gedetailleerde vergelijking is hieronder:

​Samenvatting​

• ​Disjunctoren (isolatoren):​​ Onderbreekt alleen niet-belast stroom; biedt een "zichtbaar brekingspunt" voor veilig onderhoud.
• ​Belastingschakelaar:​​ Onderbreekt normale laststroom, niet foutstroom; vereist een fuse voor foutbescherming.
• ​Circuitbreker:​​ Onderbreekt zowel normale last- als foutstromen; vereist coördinatie met relaisbescherming; kernapparaat voor bescherming van distributienetwerken.
• ​Valfusible:​​ Specifiek onderbreekt kortsluiting/overlaststromen; biedt goedkope bescherming voor vertakkingen en transformatoren.