Wie nutzt ein SF₆-Leistungsschalter Gas, um den Lichtbogen auszublasen?

Automatische SF₆-Trennschalter nutzen die hohe Spannungsfestigkeit des Gases, um den Strom zu unterbrechen.

Beim Öffnen der Kontakte entsteht ein Lichtbogen, und die hohe Temperatur des Lichtbogens führt dazu, dass die SF₆-Moleküle in Sauerstoff- und Fluoratome zerfallen. Die Fluoratome fangen schnell freie Elektronen ein und bilden schwere negative Ionen, die sich langsam bewegen, was die Leitfähigkeit des Spalts stark verringert.

Gleichzeitig ist der Leistungsschalter mit einem Puffer- oder Selbstblasmechanismus ausgestattet, der während des Öffnungsvorgangs einen Gasstrom mit hoher Geschwindigkeit erzeugt, der die geladenen Partikel im Lichtbogen gewaltsam wegfegt und abkühlt. Dadurch kann sich die Spannungsfestigkeit über den Spalt zum Zeitpunkt des Stromnulldurchgangs schnell erholen und so den Lichtbogen erfolgreich löschen.

Im Gegensatz zu SF₆-LeistungsschalternVakuum-LeistungsschalterVerlassen Sie sich überhaupt nicht auf „Gasblasen“.

Der Druck in ihrer Unterbrecherkammer ist extrem niedrig (etwa 10⁻² bis 10⁻⁴ Pa) und nähert sich einem echten Vakuum. Beim Trennen der Kontakte entsteht der Lichtbogen ausschließlich aus Metalldampf. Da das Vakuummedium eine extrem hohe dielektrische Wiederherstellungsgeschwindigkeit hat (bis zu mehreren zehn kV/μs) und die Dampfpartikel schnell nach außen diffundieren und auf dem Lichtbogenschutz kondensieren, erholt sich die dielektrische Festigkeit über den Spalt nach Stromnullpunkt sofort wieder und der Lichtbogen erlischt auf natürliche Weise.

Der gesamte Prozess erfordert keinen Gasfluss; Stattdessen verlässt es sich auf die hervorragenden Isolationseigenschaften und Diffusionsfähigkeiten des Vakuums.

Obwohl die Lichtbogenlöschmechanismen der beiden Leistungsschaltertypen grundsätzlich unterschiedlich sind, können beide Leistungsschalter Kurzschlussströme wirksam unterbrechen.

Vakuum-LeistungsschalterDa sie keine Gefahr von Gaslecks aufweisen und einfach zu warten sind, werden sie häufig in Mittelspannungsverteilungsnetzen eingesetzt, während SF₆-Leistungsschalter aufgrund ihrer hohen Unterbrechungskapazität hauptsächlich in Hochspannungs- und Höchstspannungsübertragungssystemen eingesetzt werden.

Vor dem Hintergrund der „Dual Carbon“-Ziele umweltfreundlichVakuum-Leistungsschalterersetzen nach und nach einige SF₆-Geräte und werden zu einer wichtigen Wahl für grüne Stromnetze.

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