Primerjava različnih 10kV stolpnih viklov (Izolator, nosilni vikel, preklopnik in zavarovalka)

1. Kaj je stolpiški preklopnik?
   To je mehansko preklopno napravo, nameščena na zunanjih električnih stolpih v 10 kV površinskih distribucijskih omrežjih, uporabljena v predmestnih in podeželskih distribucijskih omrežjih. Njegova namen je prekinjanje, zapiranje in nosilnost strujnih tokov in otežitev strujnih tokov. Stolpiški preklopniki običajno sestavljajo telo preklopnika z senzorji + FTU (Feeder Terminal Unit). Spodaj opisani preklopniki spadajo pod kategorijo stolpiških odsevalnikov (izolatorjev).

​2. Klasifikacija stolpiških preklopnikov​
Stolpiške preklopnike lahko razvrstimo po več dimenzijah. Osnovne metode in značilnosti klasifikacije so naslednje:

​Glede na prekinjalno zmogljivost:​​

• ​a. Stolpiški odsevalnik (izolator):​​ Ni zmogljiv za ugasanje lokov; ne more zapirati ali prekinjati normalnega naložnega toka. Imenuje vidno prekinjenje (razmak izolacije). Njegov osnovni namen je izolacija črt, da se zagotovi varnost med vzdrževanjem.
• ​b. Stolpiški naložni preklopnik:​​ Ima osnovno zmogljivost za ugasanje lokov; lahko zapira, nosi in prekine normalen naložni tok (≤630A). Lahko nosi, a ne more prekiniti otežitve toka.
• ​c. Stolpiški preklopnik:​​ Močna zmogljivost za ugasanje lokov; lahko zapira, nosi in prekine normalen naložni tok (≤630A) in otežitev toka (≥20kA).
• ​d. Stolpiški prekinitelj (padajoči prekinitelj):​​ Osnovna funkcija je prekinjanje kratkih tokov; uporablja se za zaščito proti kratkim tokom v črtah.

​3. Stolpiški odsevalnik (izolator)​​
Tudi znana kot "izolatorski nož", to je kontrolna naprava brez mehanizma za ugasanje lokov. Njegov osnovni namen je izolacija napajanja, da se zagotovi varno vzdrževanje drugih električnih naprav. Delovanje pod naložjo ni dovoljeno (samo pri določenih pogoji lahko zapira/odpira nizkonapetostne ceste). To je ena najpogosteje uporabljenih in najpogosteje delujočih naprav v visokonapetostnem preklopu.

​3.1 Osnovne uporabe​

• Izključevanje napajanja naprav za vzdrževanje, iskanje napak, testiranje kabelov in ponastavitev operativnih načinov.
• Ko je odprt, izolira opremo, ki se vzdržuje, od živega voda, ustvarja zanesljivo izolacijsko vrzel in zagotavlja "viden, jasen znak prekinitve" za varnost osebja.
• Služi kot ločevalni preklopnik med površinskimi črtami in lastništvom uporabnika ali med kabelskimi črtami in površinskimi črtami.
• Nameščen na eni ali obeh straneh vezanega naložnega preklopnika, da olajša iskanje napak, testiranje kabelov in vzdrževanje/zamenjavo vezanega naložnega preklopnika.

​3.2 Ključne značilnosti​

• ​Prednosti:​​ Nizka cena, preprosta struktura, trdne.
• ​Omejitve:​​ Ne more delovati pod nominalnim naložnim/tiho naložnim tokom; ne more prekiniti ali zapirati naložnega toka in kratičnega toka.
• ​Postopek delovanja:​​ Za vklop: "Najprej zapri izolator, nato zapri preklopnik/naložni preklopnik." Za izklop: "Najprej odpri preklopnik/naložni preklopnik, nato odpri izolator."
• ​Posebno dovoljene pogoji:​​ Lahko zapira/odpira magnetizacijski tok praznih transformatorjev (≤2A) in kapacitivni tok praznih črt (≤5A).
• ​Tehnični parametri:​​ Običajno, vrhunska prenosna zmogljivost (dinamska stabilnost) ≤40kA (je treba preveriti med izbiro). Mehansko življenjsko dobo je približno 2000 ciklov.

​4. Stolpiški naložni preklopnik​
Opresen je z enostavnim mehanizmom za ugasanje lokov in lahko zapira in odpira ceste pod naložjo. Lahko prekine določene naložne tokove in pretokove, a ne more prekiniti kratkih tokov. Morajo biti uporabljeni v seriji z visokonapetostnim prekiniteljem (ki prekine kratki tok). Funkcionalnost leži med izolatorjem in preklopnikom. Osnovne uporabe so delitev črt in izolacija napak.

​4.1 Pogosti tipi in značilnosti​

​4.2 Značilnosti strukture glavnih izdelkov​

• ​Vakuumski naložni preklopnik:​​ Tip tri-fazne skupne rezervoar, opremljen z VSP5 elektromagnetskim/vijakovim delovalnim mehanizmom. Lahko ima vgrajene tokovne transformatorje (CT) in izolacijske vrzeli. Podpira izlazne kable/terminalne izlaze. Lahko je montiran vvisen ali postavljen.
• ​SF₆ naložni preklopnik:​​ Tip tri-fazne skupne rezervoar. Lahko ima vgrajene tokovne transformatorje (CT). Možna zunanja izolacijska naprava. Podpira izlazne kable/terminalne izlaze. Lahko je montiran vvisen ali postavljen.

​5. Stolpiški preklopnik​
To je preklopna naprava z popolno zmogljivostjo za ugasanje loka. Lahko zapira, nosi in prekine normalen tok v cesti, ter nosi in prekine nepravilne tokove v cesti (pretok, kratki tok) v določenem času. Funkcionalnost je enaka kombinaciji "preklopnika z varnostnim prekiniteljem + premer/termalni rele". Stolpiški preklopniki so znani tudi kot "ponovni preklopniki" ali "avtomatski ponovni preklopniki". Nameščeni na stolpih, so ključna oprema za zaščito in nadzor v odseku distribucijskega omrežja.

​5.1 Osnovne uporabe​

• Razdeljevanje, preklopanje, nadzor in zaščita odsekov distribucijskih črt; sposoben aktivno prekiniti in zapreti kratke tokove.
• Običajno uporabljen za odpiranje/zapiranje črt; ob napakah samodejno ali ročno (preko relayskih zaščitnih naprav) prekine napako črt.
• Nameščen na mejnih točkah odgovornosti 10 kV površinskih črt; lahko samodejno odstrani enofazne zemljske napake in izolira kratke tokove. Ključna naprava za nadgradnje avtomatizacije distribucije.

​5.2 Klasifikacija in glavni izdelki​
Razvrščeni po sredstvu za ugašanje loka: Naftni preklopnik (pretekle), SF₆ preklopnik, vakuumski preklopnik (trenutno mainstream).
Zunanji AC visokonapetostni pametni vakuumski preklopniki so trenutno preferirana izbira za distribucijske črte, značilni so:

• ​Funkcije:​​ Detekcija napak, zaščitni nadzor, komunikacijske zmogljivosti.
• ​Načini delovanja:​​ Ročno, električno, oddaljeno, oddaljeno delovanje s gostiteljskim računalnikom.
• ​Sestava:​​ Telo + delovalni mehanizem + kontroler (lahko vključuje vgrajen izolator).
• ​Izbirni komponenti:​​ CT (Tokovni transformator za zaščito), ZCT (Nullovi tokovni transformator), PT (Napetostni transformator).

​5.3 Podvrste vakuumskih preklopnikov​

• ​SF₆ izoliran vakuumski preklopnik:​​ Vakuumno ugašanje loka + izolacija s SF₆. Tri-fazni skupni rezervoar. Vijak delovalnega mehanizma. Lahko ima vgrajene CT. Možna zunanja izolacijska naprava. Vvisen ali postavljen montaža.
• ​Zračno izoliran vakuumski preklopnik:​​ Vakuumno ugašanje loka + zračna izolacija. Tri-fazni trdno-pole tip. Vijak ali trajno magnet delovalnega mehanizma. Zunanji CT. Možna zunanja izolacijska naprava. Postavljen montaža.

​6. Padajoči prekinitelj​
Tudi znani kot "padajoči prekinitelj", to je najpogostejši prekinitelj za zaščito proti kratkim tokom v odsekovih črt in distribucijskih transformatorjih v 10 kV distribucijskih omrežjih. Je ekonomičen, enostaven za uporabo in primeren za zunanje okolje. Široko uporabljen za zaščito in preklopanje 10 kV črt in primarnih strani distribucijskih transformatorjev.

​6.1 Osnovne uporabe​

• Nameščen na 10 kV distribucijskih odsekovih črt: Omejuje obseg odrezov. Izpolnjuje funkcijo izolatorja zaradi vidnega prekinitve, ustvarja varno okolje za vzdrževanje.
• Nameščen za distribucijske transformatorje: Služi kot glavna zaščita za transformatorje, ščiti jih pred pretokom in kratkimi tokovi.

​6.2 Namestitev in struktura​

• ​Lokacija namestitve:​​ Lahko je nameščen na virski strani naložnega preklopnika (preferiran, ko prekinitelji ne potrebujejo pogostega menjanja, omogoča naložni preklopnik, da izolira napetost) ali na naložni strani.
• ​Osnovne komponente:​​ Izolator, spodnja podpora, spodnji premikajoči se kontakt, spodnji fiksni kontakt, montažna plošča, zgornji fiksni kontakt, "patka" kontakt, zgornji premikajoči se kontakt, cev prekinitelja.

​7. Ključne razlike med stolpiškimi preklopniki​
Ključne razlike med različnimi stolpiškimi preklopniki ležijo v treh glavnih dimenzijah: zmogljivost za ugasanje loka, vrste prekinjivega toka in funkcija zaščite. Podrobnejši primerjava je spodaj:

​Povzetek​

• ​Odsevalnik (Izolator):​​ Prekine samo brez naložni tok; zagotavlja "vidno prekinitvo" za varno vzdrževanje.
• ​Naložni preklopnik:​​ Prekine normalen naložni tok, ne prekine napačnega toka; zahteva prekinitelj za zaščito pred napakami.
• ​Preklopnik:​​ Prekine tako normalen naložni kot tudi napačen tok; zahteva koordinacijo s relayskim zaščitnim napravom; ključna naprava za zaščito distribucijskega omrežja.
• ​Padajoči prekinitelj:​​ Specifično prekine kratki tok/pretok; zagotavlja nizko ceno zaščito za odsekovne črte in transformatorje.