Проектирование и разработка вакуумного выключателя WVT-12

I. Исследование рынка и техники

С 2003 года я участвовал в ключевом проекте по локализации технологии вакуумного выключателя WVT-12 для компании Anhui Longbo. В то время, в классе напряжения 12 кВ, доля вакуумных выключателей составляла более 98% от общего числа выключателей. С развитием строительства электросетей и ростом спроса на электроэнергию в промышленном и жилом секторах, как на внутреннем, так и на международном рынках, наблюдается непрерывный рост спроса на передовые вакуумные выключатели на 12 кВ.

Технология серии WVT была успешно внедрена из Польши в 1997 году. Общая технология находится на передовом уровне в мире и доминирует на рынках Восточной Европы, Центральной Европы, Содружества Независимых Государств (СНГ) и других регионов. Благодаря глубокому техническому исследованию, мы заметили, что вакуумные выключатели движутся в сторону миниатюризации, минимального (или безотказного) обслуживания и высокой надежности. В частности, появилась технология заливки полюсов, которая позволяет за один раз залить камеру дугогашения и главную цепь эпоксидной смолой, обеспечивая отличное безотказное обслуживание на протяжении всего жизненного цикла продукта, и уже стала основным направлением развития в отрасли.

Что касается соответствия стандартам, то отечественные вакуумные выключатели в основном следуют стандартам, таким как JP3855-96 Общие технические условия для вакуумных выключателей переменного тока на 3,6～40,5 кВ и DL403-91 Технические условия на заказ вакуумных выключателей внутренней установки на 10～35 кВ. На международном уровне, хотя нет конкретного стандарта, полностью соответствующего китайскому JB3855, часто применяется стандарт IEC 56 Высоковольтные вакуумные выключатели переменного тока. Стоит отметить, что китайские стандарты в отношении уровня изоляции, уровня выдерживаемого напряжения камеры дугогашения после испытаний на электрический ресурс, времени отскока контактов при закрытии, а также тока для испытаний на нагрев выше или строже, чем стандарты IEC.

II. Разработка технической схемы
(A) Определение концепции технической схемы

Мы разобрали и проанализировали типичные технологии вакуумных выключателей в классе напряжения 12 кВ, сравнив три продукта: ZN28, VEP и VD4:

• ZN28: имеет широкое распространение на рынке и низкую цену, относится к экономичному типу, подходит для общих случаев;

• VD4: технология ABB, находится на передовом мировом уровне, подходит для мест с высокими параметрами и высокой надежностью;

• VEP: адаптирована на основе немецкой технологии и соответствует как китайским национальным стандартам, так и немецким промышленным стандартам.

Наша концепция технической схемы заключается в следующем: электрические характеристики и внешние размеры достигают уровня VD4, производительность привода лучше, чем у VEP и VD4, с более компактной конструкцией, более надежными характеристиками, и при этом конкурентоспособная цена на рынке.

(B) Конкретная разработка схемы

• Общая конструкция: внешние размеры взаимозаменяемы с VD4, VEP и ZN□-12, основные электрические параметры и основные показатели производительности соответствуют VD4 и VEP.

• Основная проводящая цепь: используется заливка полюсов. С помощью технологии формирования APG, такие компоненты, как камера дугогашения, встраиваются в эпоксидную смолу и заливаются в одно целое, упрощая сборку, снижая сопротивление основной проводящей цепи, улучшая изоляционные характеристики и достигая миниатюризации и безотказного обслуживания.

• Камера дугогашения: оснащена среднеплотной керамической камерой дугогашения, контактами из медно-хромового сплава и структурой продольного магнитного поля в виде чашки, обладает высоким уровнем выдерживаемого напряжения, низким уровнем электрического износа, длительным электрическим ресурсом и т.д.

• Привод: расположен перед и за камерой дугогашения, это плоскопружинный механизм накопления энергии с функциями ручного и электрического накопления энергии. Используется модульный дизайн, сокращаются промежуточные звенья в механизме передачи, и применяется механизм вторичного полуосевого штифта для удержания в закрытом состоянии. Механизм накопления энергии использует редуктор червячного типа, катушка расцепителя имеет полностью закрытую конструкцию прямого действия, и регулировка перегрузки осуществляется через изолированную тягу, что облегчает регулировку перегрузки выключателя без демонтажа основной цепи.

• Контактная система: используется контактная система с продольным магнитным полем в виде чашки. При горении дуги ток создает продольное магнитное поле, которое делает дугу рассеянной и равномерно распределенной. Когда ток проходит через ноль, восстанавливается изоляционная прочность, что обеспечивает разрыв.

III. Анализ экономических и социальных выгод

В конце февраля 2006 года мы изготовили вакуумный высоковольтный выключатель WVT в соответствии с разработанной схемой. После контроля качества он был отправлен на национальный испытательный центр для проведения типовых испытаний 2 марта. 13 апреля был получен протокол испытаний, результаты которого соответствовали требованиям, удовлетворяя стандартам выключателей M2 и C2.

Этот продукт обладает передовой технологией и собственными интеллектуальными правами, имеет длительный срок службы и не требует обслуживания, что снижает экономические потери от электрического обслуживания. Он обладает хорошими изоляционными характеристиками, может использоваться в сложных условиях, может заменить импортные продукты и имеет более низкую цену. Годовой спрос на внутреннем рынке составляет около 350 000 единиц, что свидетельствует о широких рыночных перспективах и хороших экономических и социальных выгодах.