Návrh a vývoj vakuového spínace WVT-12

I. Výzkum trhu a technologií

Od roku 2003 jsem se zabýval klíčovým projektem lokálního uplatnění technologie vakuového vypínače WVT-12 pro společnost Anhui Longbo. V té době třída napětí 12 kV obsahovala více než 98 % všech vypínačů. S rozvojem elektrizační sítě a růstem poptávky po elektřině v průmyslu a bytovém sektoru ukazuje domácí i mezinárodní trh stálý nárůst poptávky po pokročilých vakuových vypínačích na 12 kV.

Technologie řady WVT byla úspěšně zavedena z Polska v roce 1997. Celková technologie je na světově pokročilé úrovni a dominuje na trzích východní a střední Evropy, Společenství nezávislých států (CIS) a dalších regionech. Díky hlubokému technickému výzkumu jsme pozorovali, že vakuové vypínače se ubírají směrem k miniaturizaci, minimální (nebo bezpečné) operaci a vysoké spolehlivosti. Mezi nimi se objevila technologie odlitých polí, která chytře odlévá komoru pro uhašení oblouku a hlavní obvod do epoxidové hmoty jedním tahem, dosahující vynikající výkonnosti bezpečné operace po celou dobu životnosti produktu, a již se stala hlavním trendem v průmyslu.

Co se týče dodržování standardů, domácí vakuové vypínače se hlavně řídí standardy jako JP3855-96 Obecné technické podmínky pro vysokonapěťové vakuové vypínače AC 3,6～40,5 kV a DL403-91 Technické podmínky pro objednávání vnitřních vysokonapěťových vypínačů AC 10～35 kV. Na mezinárodní úrovni, i když neexistuje specifický standard plně odpovídající čínskému JB3855, se často používá standard IEC 56 AC High-Voltage Circuit Breakers. Je vhodné zmínit, že čínské standardy v oblasti izolační úrovně, výdrže proti napětí po testech elektrického životnosti komory pro uhašení oblouku, času odrazu při zavírání kontaktů a proudů pro testy teplotního zvýšení jsou všechny vyšší nebo přísnější než IEC standardy.

II. Návrh technického řešení
(A) Stanovení konceptu technického řešení

Rozdělili jsme a analyzovali typické technologie vakuových vypínačů v třídě napětí 12 kV a porovnali tři produkty: ZN28, VEP a VD4:

• ZN28: Má široké tržní zastoupení a nízkou cenu, patří do ekonomické kategorie, vhodné pro běžné situace;

• VD4: Technologie ABB, světově vedoucí, vhodná pro místa s vysokými parametry a vysokou spolehlivostí;

• VEP: Přijímá německou technologii a splňuje jak čínské národní standardy, tak německé průmyslové standardy.

Koncept našeho technického řešení je: elektrické vlastnosti a vnější rozměry dosahují úrovně VD4, výkon mechanismu je lepší než u VEP a VD4, s kompaktnější strukturou, spolehlivějším výkonem a zároveň konkurenceschopnými tržními cenami.

(B) Konkrétní návrh řešení

• Celkový návrh: Vnější rozměry jsou vzájemně zaměnitelné s VD4, VEP a ZN□-12, základní elektrické parametry a hlavní výkonné ukazatele jsou shodné s VD4 a VEP.

• Hlavní vodičový obvod: Používá odlité póly. Pomocí technologie APG formování jsou hlavní součásti obvodu, jako jsou komory pro uhašení oblouku, vloženy do epoxidové hmoty a odlity do jednotného tělesa, což zjednodušuje montáž, snižuje odpor hlavního vodičového obvodu, zlepšuje izolační vlastnosti a dosahuje miniaturizace a bezúdržbové operace.

• Komora pro uhašení oblouku: Je vybavena středně uzavřenou keramickou komorou pro uhašení oblouku, měděno-chromovými kontakty a válcovou strukturem s longitudinálním magnetickým polem, s vysokou výdrží proti napětí, nízkou sazbou elektrického opotřebení, dlouhou elektrickou životností atd.

• Mechanismus provozu: Je umístěn před a za komorou pro uhašení oblouku, je to rovinný pružinový mechanismus pro uchování energie s manuální a elektrickou funkci uchování energie. Používá modulární návrh, snižuje mezilehlé spoje v přenosovém mechanismu a používá sekundární mechanismus s polovinou hřebene pro uchování zavírání. Mechanismus uchování energie používá turbínový a hřebenový design pro zpomalení, atd. Cívek pro vypnutí je plně uzavřená přímá struktura, a přestup nadbytku je spojen s mechanismem prostřednictvím izolovaného tažného tyče, což usnadňuje nastavení přestupu nadbytku vypínače bez odstranění hlavního obvodu.

• Návrh kontaktů: Používá válcové kontakty s longitudinálním magnetickým polem. Během oblouku generuje proud longitudinální magnetické pole, což způsobí, že oblouk se rozprostře a rovnoměrně distribuuje. Když proud prochází nulou, izolační síla rychle obnoví, což umožňuje uhasit.

III. Analýza ekonomických a sociálních přínosů

Na konci února 2006 jsme vyrobili vnitřní vysokonapěťový vakuový vypínač WVT podle návrhu. Po kontrolě kvality byl odeslán do národního testovacího centra pro typové testy 2. března. 13. dubna byl získán kontrolní zpráva, a výsledky splňovaly požadavky, odpovídající standardům vypínačů M2 a C2.

Tento produkt má pokročilou technologii a nezávislé duševní vlastnictví, s dlouhou životností a bezúdržbovou operací, což snižuje ekonomické ztráty z elektrické údržby. Má dobré izolační vlastnosti, lze ho použít v nepříznivých podmínkách, může nahradit dovážené produkty a má nižší cenu. Roční domácí poptávka je přibližně 350 000 ks, což ukazuje široké tržní perspektivy a dobré ekonomické a sociální přínosy.