Водени од глобалната енергетска транзиција и големите надградби на мрежата, наВакуумски прекинувач(VCB) - еден од најшироко користените заштитни уреди во електроенергетските системи - е подложен на систематска трансформација. Оваа еволуција ги придвижува VCB од доминантна позиција во среден напон кон апликации со висок напон и од едноставна функција за префрлување кон интелигентни мрежни јазли. Индустријата нашироко признава дека VCB влегле во втора крива на раст што се карактеризира со еколошки алтернативи, дигитална интеграција и екстремна еколошка приспособливост.

I. Двигатели на пазарот и технологијата: VCB влегува во нов циклус на повторување

Основната предност на вакуумските прекинувачи лежи во медиумот за прекинување - самиот вакуум - кој нуди нула емисии на јаглерод, силна способност за прекинување, долг електричен век и работа без одржување. Во опсегот на среден напон (12kV–40,5kV), VCB долго време се доминантно решение. Сепак, при повисоки напонски нивоа (72,5 kV и погоре), прекинувачите SF₆ ја задржаа својата водечка позиција поради нивните одлични перформанси на изолација. Бидејќи SF₆ има исклучително висок потенцијал за глобално затоплување (приближно 23.900 пати поголем од CO2), неговата употреба се соочува со сè построги меѓународни регулативи и ограничувања на јаглеродот.

Оваа позадина дава јасен технички поттик за проширување на технологијата на вакуумските прекинувачи во апликациите за пренос на висок напон. Тековните главни насоки за технички развој вклучуваат: зголемување на способноста за издржување на напон на вакуумски прекинувачи со едно прекинување, примена на технологија на серии со повеќе прекини на 126 kV и погоре, и хибридни решенија кои комбинираат еколошка гасна изолација со вакуумски прекин.

Споредба на влијанието врз животната средина на различни медиуми за прекин

II. Високонапонска вакуумска технологија: од „тренд“ до „инженерска валидација“

Примената на вакуумските прекинувачи на напонските нивоа на пренос бара надминување на неколку клучни технички предизвици.

Прво, изолациската способност на вакуумските прекинувачи. Како што се зголемуваат нивоата на напон, карактеристиките пред ударот на вакуумската празнина, состојбата на површината на контактот и униформноста на електричното поле имаат значително засилено влијание врз перформансите на изолацијата. Вообичаените технички пристапи вклучуваат оптимизирање на контактните структури (како што се контактите со аксијално магнетно поле), подобрување на нивото на вакуум на прекинувачот и користење на композитни изолациски структури.

Второ, одговор на оперативниот механизам со голема брзина. Високонапонските вакуумски прекинувачи обично бараат пократки вкупни времиња на прекин, поставувајќи повисоки барања за механичките карактеристики на работниот механизам. Механизмите со пружини, постојаните магнетни активатори и механизмите за електромагнетна одбивност имаат свои предности и недостатоци во однос на брзото отворање, почетната брзина на отворање и контролата на дисперзијата.

Трето, споделување на напон во сериските врски со повеќе прекини. На нивоа на напон од 126 kV и погоре, техничката тешкотија и цената на вакуумските прекинувачи со едно прекинување значително се зголемуваат, што го прави сериското поврзување со повеќе прекини практична инженерска опција. Сепак, поврзувањата од сериите со повеќе прекини се соочуваат со предизвици и со статички и динамички дисбаланси на дистрибуција на напон, кои бараат решенија како што се кондензатори за оценување или технологија за синхрона контрола.

Според јавно достапните информации од индустријата, неколку домашни и меѓународни производители на разводни уреди и истражувачки институции го завршија развојот на прототипот на ниво од 126 kV и влегоа во фазата на инженерска валидација. Овој напредок во индустријата се смета за значителен чекор кон проширување на технологијата за вакуумско префрлување во апликации со висок напон.

Технички карактеристики на вакуумските прекинувачи по напонско ниво

III. Паметна интеграција: VCB еволуира од „Префрлување на елемент“ во „Јазол на перцепција“

Во рамките на автоматизацијата на дистрибуцијата и интелигентните системи за ракување/одржување, вакуумските прекинувачи се нова улога. Традиционалните VCB се фокусираат на изолација на дефекти и заштита на линијата. Новата генерација на примарно-секундарни интегрирани VCB длабоко ги интегрира функциите за сензори за струја/напон, собирање моќност, следење на состојбата, комуникација и контрола на заштитата.

Поточно, техничкиот консензус во индустријата вклучува: компактен интегриран дизајн на трансформатори на електронски инструменти со вакуумски прекинувач; способноста на контролорот брзо да ги идентификува и расчисти дефектите на краток спој (обично во рок од неколку циклуси); поддршка за брзо автоматско затворање; и можности за снимање на дефекти и далечинска комуникација.

Понатаму, со зголемената побарувачка за интеграција на мрежата за обновлива енергија, се зголемува и барањето VCB да ги прекинуваат компонентите со висок DC. Струите на краток спој на страната на соларниот, ветерот и системот за складирање енергија често содржат значителен дел од компонентите на еднонасочна струја, што претставува технички предизвици надвор од оние на традиционалните системи со наизменична струја.

Функционални модули на примарно-секундарни интегрирани паметни VCB

Споредба на различни нивоа на паметна интеграција

IV. Екстремна приспособливост кон животната средина: заштитата со висока навлегување станува клучна за производите на отворено

Вакуумските прекинувачи монтирани на отворено функционираат во сложени и променливи средини. Влагата, кондензацијата, солената магла, екстремните температури и прашината се вообичаени причини за дефект на опремата. Меѓу нив, деградацијата на изолацијата и корозијата на механизмот предизвикани од кондензација се најистакнатите прашања.

Решавајќи се на оваа болна точка, зголемувањето на вкупната рејтинг за заштита од навлегување (IP) стана главна насока за техничка надградба за надворешни VCB во последниве години. Водечките практики во индустријата ги подигнаа оценките за заштита од традиционалните IP54 на IP67 или дури и IP68. IP67 значи дека опремата може да издржи привремено потопување во вода без оштетување, додека IP68 означува способност да работи додека е постојано потопена под одредени услови.

Клучните технологии за постигнување високи IP рејтинзи вклучуваат: дизајн на интерфејс за запечатување помеѓу прекинувачот и куќиштето на механизмот, третман отпорен на корозија на работниот механизам и оптимизација на заптивните структури помеѓу изолаторите на черупката и куќиштето.

Споредба на надворешни VCB по рејтинг за заштита од навлегување