Luftisolationsschaltanlagen nutzen Luft als Isolationsmedium und realisieren durch die offene Struktur die Isolations- und Lichtbogenlöschfunktion elektrischer Komponenten. Das Funktionsprinzip lässt sich wie folgt zusammenfassen:
1. Isolationsmechanismus: Luft als natürliche Barriere
Luftspaltisolierung
Elektronische Komponenten automatischer Identifikationssysteme wie Leistungsschalter und Leistungsschalter sind direkt der Luft ausgesetzt und nutzen Luftmoleküle als Isolatoren. Wenn Spannung zwischen Komponenten angelegt wird, bildet der Luftspalt eine natürliche Barriere für den freien Stromfluss. Das Design erfordert kein eingeschlossenes Gas oder feste Isoliermaterialien und ist daher einfach im Aufbau und kostengünstig.
Gleichmäßigkeit des elektrischen Feldes
Die Konzentration elektrischer Felder und das Risiko von Teilentladungen werden durch die Optimierung der Leiterform (z. B. Verwendung abgerundeter Ecken und gleichmäßiger elektrischer Feldstrukturen) und der Komponentenanordnung verringert. Beispielsweise ist der Hauptstromkreis, eine metallverkleidete abnehmbare Schaltanlage, mit einem gleichmäßigen elektrischen Feld ausgestattet, um einen stabilen Betrieb auch bei hoher Spannung zu gewährleisten.
2. Lichtbogenlöschmechanismus: Verlängerung des Lichtbogens und natürliche Kühlung
Lichtbogenerzeugung und Gefahren
Beim Einschalten des Leistungsschalters entsteht ein Lichtbogen, wenn der bewegliche Kontakt vom statischen Kontakt getrennt wird. Lichtbogentemperaturen können Tausende von Grad Celsius erreichen und Kontaktpunkte beschädigen, was zu Explosionen oder Bränden führen kann, die schnell gelöscht werden müssen.
Prinzip der Lichtbogenlöschung
Automatische Identifikationssysteme nutzen eine Kombination aus Lichtbogenverlängerung und natürlicher Abkühlung, um Brände zu löschen:
Lichtbogenverlängerung: Metallgitter in der Rille unterteilen die Länge des Lichtbogens in kurze Knoten, die sich auf ihrem Weg zwischen den Metallgittern jeweils weiter verlängern.
Natürliche Kühlung: Mit zunehmender Lichtbogenlänge wird die Wärme abgeführt, wodurch die Wärme schnell an die Luft abgegeben wird, wodurch die Lichtbogentemperatur unter den für die Aufrechterhaltung der Verbrennung erforderlichen Schwellenwert sinkt und der Lichtbogen schließlich gelöscht wird.
Typische Anwendungsszenarien
Wenn ein Leistungsschalter (z. B. ein Leistungsschalter mit Druckgehäuse) den Kurzschlussstrom unterbricht, ziehen Sie den Lichtbogen zum Lichtbogenschlitz und löschen Sie den Lichtbogen mit dem oben genannten Mechanismus schnell. Diese Methode ist kostengünstig und eignet sich für Nieder- und Mittelspannungsanwendungen (z. B. 6-kV- bis 750-kV-Stromnetze).
III. Strukturelle Vorteile: Offene Designflexibilität.
Modulare Kombination
Das AIS-Produktportfolio umfasst Komponenten wie Leistungsschalter, Messwandler und Leistungsschalter und ermöglicht eine flexible Konfiguration entsprechend den spezifischen Anforderungen. Beispielsweise unterstützt die NXAirS-Serie von Siemens Spannungsebenen von 12 kV bis 40,5 kV und verfügt über eine neue Panelbreitenoption von 1400 mm, um unterschiedlichen Kapazitätsanforderungen gerecht zu werden.
Bequeme Wartung und Erweiterung
Die offene Struktur ermöglicht eine direkte Beobachtung des Zustands von Reparatur- und Austauschkomponenten. Beispielsweise können abnehmbare Schalter mit Metallverkleidung und Schubladen oder Plug-Ins problematische Module schnell isolieren, um Stromausfälle zu minimieren.
Umweltanpassungsfähigkeit
Geeignet für ein Industriepark-Umspannwerk mit schöner Umgebung und viel Platz. Seine offene Struktur ist gut für den Wärmeverlust, muss jedoch in rauen Umgebungen wie Feuchtigkeit und Salznebel vor Teilekorrosion geschützt werden.
IV. EINFÜHRUNG EINFÜHRUNG Typische Produkt- und Technologieentwicklung
Traditionelle AIS-Ausrüstung
Struktur: offener Stahlrahmen, freiliegendes Element.
Stärken: Geringe Kosten, einfache Installation, hohe Flexibilität.
Einschränkungen: Großer Platzbedarf, Zuverlässigkeit wird durch Umwelteinflüsse beeinflusst.
Moderne AIS-Innovationen
Kompaktes Design: Beispielsweise nutzt die ABB UniSafe-Serie die Verbundisolationstechnologie, um die Gesamtgröße und den Bauaufwand zu reduzieren. Intelligentes Upgrade: Integrierte intelligente ABB AbilityTM-Lösungen für Gefahrenwarnung und Gerätegesundheitsmanagement.
Umweltfreundliche-Materialien: Reduzieren Sie den Kohlenstoffausstoß durch die Verwendung recycelbarer und biologisch abbaubarer PT-Materialien.
V. Anwendungsszenarien und Marktpositionierung.
Hauptakteure bei Mittelspannungsnetzen-
AI) wird bis 2024 weiterhin eine bedeutende Position auf dem Markt für Mittelspannungs-Schaltgeräte einnehmen und wird häufig in digitalen 6-kV-750-kV-Umspannwerken, Kraftwerken, industriellen Umspannwerken usw. eingesetzt.
Komplementarität mit GIS-Geräten
Künstliche Intelligenz: Geringe Kosten, hohe Flexibilität, geeignet für weitläufige Weltraumanwendungen.
GIS (Gas-Isolierte Schaltanlage): SF6-Gasisolierung, geringe Größe, hohe Zuverlässigkeit, geeignet für große Höhen, hohe Luftfeuchtigkeit und andere raue Umgebungen. Im Bereich der Mittelspannung ergänzen sich beide, und aufgrund der Kostenvorteile werden industrielle Umspannwerke immer noch von der automatischen Steuerung dominiert.
