雙碳目標(biāo)、新質(zhì)生產(chǎn)力,都需要改變現(xiàn)在普遍資源消耗大、質(zhì)量差、智能化落后、使用壽命不長的中壓開關(guān)設(shè)備,不從材料、技術(shù)等本質(zhì)上對產(chǎn)品進(jìn)行革新,很難改變現(xiàn)在產(chǎn)品的簡單重復(fù)。
國外開關(guān)設(shè)備一直在推動可重復(fù)使用材料應(yīng)用,環(huán)氧樹脂生產(chǎn)過程中能耗高、拆解困難、不能重復(fù)使用只能填埋,都不利于雙碳美標(biāo)實(shí)現(xiàn),固封極柱除了材料問題,熱量不易散發(fā),增加運(yùn)行過程發(fā)熱損耗,不利于安全。因此國外最新斷路器普遍采用可重復(fù)使用壓鑄材料,生產(chǎn)效率高,可拆解,可再生利用,敞開式極柱,有利于減少導(dǎo)電回路材料利用率,提高安全性。
對于開關(guān)柜絕緣件同樣采用可降解材料,減少碳足跡。同樣,把接地開關(guān)靜觸頭直接設(shè)置在觸頭盒上,無需單獨(dú)的絕緣子支撐,減少材料使用,更加簡單可靠。對于開關(guān)柜內(nèi)部元件,需要優(yōu)化回路,優(yōu)化材料,優(yōu)化電場,簡單、高效、可靠,簡單,回路清晰明了,元器件布置輕盈,電子式傳感器取代電磁式電流電壓互感器,不論從體積到材料使用再到功率損耗都非常低碳綠色。高效不論銅母線還是接地開關(guān)的元件都可以在使用材料最少,最經(jīng)濟(jì)的條件下實(shí)現(xiàn)功能。
工業(yè)領(lǐng)域,電動機(jī)控制不必要一定要使用斷路器,采用接觸器+熔斷器或是中壓軟啟動器,更加節(jié)能環(huán)保,而且壽命長,可靠性高。新質(zhì)生產(chǎn)力需要高效快速實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)保護(hù),對于一般馬達(dá)控制,6kV電動機(jī)功率大于1250kW,由于電流超過一般熔斷器的電流規(guī)格,國內(nèi)則建議使用斷路器。而國外中壓馬達(dá)控制柜,額定電流達(dá)1000A,通過2個或3個高壓熔斷器并聯(lián),固定安裝,則可以實(shí)現(xiàn)較大電流應(yīng)用。
熔斷器短路保護(hù)動作速度遠(yuǎn)快于真空斷路器,一般幾個到十幾個毫秒即可切斷短路電流,對系統(tǒng)的沖擊極小,現(xiàn)代電動機(jī)出現(xiàn)短路故障的機(jī)會很少,因此采用機(jī)械、電氣壽命長的接觸器實(shí)現(xiàn)靈活系統(tǒng)控制,而固定式熔斷器用于保護(hù),經(jīng)濟(jì)性高。
當(dāng)然,變頻啟動也是現(xiàn)代電動機(jī)提高能效、提高安全運(yùn)行的重要保證,如國外企業(yè)已開發(fā)了中壓200Hz變頻器用于電動機(jī)啟停控制,當(dāng)電動機(jī)運(yùn)行在高頻率下時(shí),內(nèi)部的風(fēng)扇葉片轉(zhuǎn)速相應(yīng)增加,這大大改善了散熱效果。散熱改善意味著電動機(jī)可以在更高的負(fù)載下運(yùn)行而不會超過溫度限制,從而允許使用更大的電流,進(jìn)一步提高電動機(jī)的性能。雖然高頻啟動可能會降低電動機(jī)的過載能力,但通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)和管理,可以確保電動機(jī)在高頻運(yùn)行時(shí)仍然穩(wěn)定可靠。
在高頻運(yùn)行條件下,電動機(jī)的有效轉(zhuǎn)矩表現(xiàn)出恒功率特性,這意味著可以在高頻下維持穩(wěn)定的輸出功率,適用于需要高速運(yùn)行的應(yīng)用。高頻啟動特別適用于需要快速加速和減速的應(yīng)用,因?yàn)楦哳l下的電動機(jī)響應(yīng)速度更快,可以更有效地適應(yīng)負(fù)載變化。因此電動機(jī)控制的斷路器需要具有高頻分合能力。高頻真空電弧頻率升高導(dǎo)致電流過零前等離子體密度降低時(shí)間縮短,過零后弧隙內(nèi)剩余等離子體密度較高,這不利于電弧熄滅后介質(zhì)強(qiáng)度的恢復(fù)。
雖然半波時(shí)間較短,向弧隙注入的能量較低,一定程度上有利于降低弧隙等離子體密度和觸頭溫升,對電弧熄滅也具有一定的幫助。但是開斷時(shí)較高的di/dt也會縮短過零點(diǎn)處的零休時(shí)間,進(jìn)一步降低了弧后介質(zhì)恢復(fù)強(qiáng)度。這兩方面的因素導(dǎo)致高頻電流的開斷難度整體增加,更易發(fā)生開斷失敗,導(dǎo)致電弧重燃。另外高頻導(dǎo)致溫升加劇也是需要考慮的,一定程度上的以大代小是可以滿足應(yīng)用要求的。