Thiết kế và Phát triển Cầu chì chân không WVT-12

I. Nghiên cứu thị trường và kỹ thuật

Từ năm 2003, tôi đã tham gia vào dự án quan trọng về việc địa phương hóa công nghệ cắt điện chân không WVT-12 cho Công ty Anhui Longbo. Khi đó, trong lớp điện áp 12kV, các công tắc cắt điện chân không đã chiếm hơn 98% tổng số công tắc cắt điện. Với sự phát triển của hệ thống lưới điện và nhu cầu điện ngày càng tăng của ngành công nghiệp và dân cư, thị trường trong nước và quốc tế đã thể hiện xu hướng tăng liên tục về nhu cầu đối với công tắc cắt điện chân không 12kV tiên tiến.

Công nghệ dòng WVT đã được thành công giới thiệu từ Ba Lan vào năm 1997. Công nghệ tổng thể của nó đạt trình độ tiên tiến thế giới và thống lĩnh thị trường ở Đông Âu, Trung Âu, Cộng đồng các Quốc gia Độc lập (CIS) và các khu vực khác. Qua nghiên cứu kỹ thuật sâu sắc, chúng tôi nhận thấy rằng các công tắc cắt điện chân không đang chuyển hướng tới kích thước nhỏ gọn, hoạt động tối thiểu (hoặc không cần bảo dưỡng) và độ tin cậy cao. Trong đó, công nghệ đúc cực đã xuất hiện, đúc chung buồng dập hồ quang và mạch chính bằng nhựa epoxy, đạt được hiệu suất tuyệt vời của việc không cần bảo dưỡng trong suốt chu kỳ sống của sản phẩm, và đã trở thành xu hướng phát triển chủ đạo trong ngành.

Về tuân thủ tiêu chuẩn, các công tắc cắt điện chân không trong nước chủ yếu tuân theo các tiêu chuẩn như JP3855-96 Điều kiện kỹ thuật chung cho công tắc cắt điện chân không AC 3.6～40.5kV và DL403-91 Điều kiện kỹ thuật đặt hàng cho công tắc cắt điện AC 10～35kV trong nhà. Trên bình diện quốc tế, mặc dù không có tiêu chuẩn cụ thể nào hoàn toàn tương ứng với JB3855 của Trung Quốc, nhưng tiêu chuẩn IEC 56 Công tắc cắt điện AC cao áp thường được áp dụng. Đáng chú ý là các tiêu chuẩn của Trung Quốc về mức cách điện, mức chịu điện áp sau khi thử nghiệm tuổi thọ điện của buồng dập hồ quang chân không, thời gian nảy tiếp xúc đóng, và dòng điện thử nghiệm cho phép tăng nhiệt đều cao hơn hoặc nghiêm ngặt hơn so với các tiêu chuẩn IEC.

II. Thiết kế giải pháp kỹ thuật
(A) Xác định khái niệm giải pháp kỹ thuật

Chúng tôi đã phân tích kỹ lưỡng các công nghệ công tắc cắt điện chân không điển hình trong lớp điện áp 12kV, và so sánh ba sản phẩm: ZN28, VEP, và VD4:

• ZN28: Có phạm vi thị trường rộng và giá thấp, thuộc loại kinh tế, phù hợp cho các trường hợp thông thường;

• VD4: Công nghệ ABB, đứng đầu thế giới, phù hợp cho các nơi yêu cầu cao về thông số và độ tin cậy;

• VEP: Tiêu hóa công nghệ Đức và tuân theo cả tiêu chuẩn quốc gia Trung Quốc và tiêu chuẩn công nghiệp Đức.

Khái niệm giải pháp kỹ thuật của chúng tôi là: hiệu suất điện và kích thước bên ngoài đạt mức của VD4, hiệu suất cơ chế vận hành tốt hơn VEP và VD4, với cấu trúc chặt chẽ hơn, hiệu suất đáng tin cậy hơn, và đồng thời, có giá cạnh tranh trên thị trường.

(B) Thiết kế giải pháp cụ thể

• Thiết kế tổng thể: Kích thước bên ngoài có thể hoán đổi với VD4, VEP, và loại ZN□-12, và các thông số điện cơ bản và chỉ số hiệu suất chính nhất quán với VD4 và VEP.

• Mạch dẫn điện chính: Sử dụng cực bọc. Thông qua công nghệ tạo hình APG, các thành phần mạch chính như buồng dập hồ quang chân không được nhúng trong nhựa epoxy và đúc thành một khối, đơn giản hóa lắp ráp, giảm điện trở mạch dẫn điện chính, cải thiện hiệu suất cách điện, và đạt được kích thước nhỏ gọn và không cần bảo dưỡng.

• Buồng dập hồ quang chân không: Được trang bị buồng dập hồ quang chân không gốm kín giữa, tiếp điểm đồng-chromium, và cấu trúc từ trường dọc hình cốc, có đặc điểm chịu điện áp cao, tỷ lệ mòn điện thấp, tuổi thọ điện dài, v.v.

• Cơ chế vận hành: Sắp xếp trước và sau với buồng dập hồ quang chân không, là cơ chế tích năng lượng lò xo phẳng có chức năng tích năng lượng bằng tay và điện. Nó sử dụng thiết kế mô-đun, giảm các khâu trung gian trong cơ chế truyền động, và sử dụng cơ chế chốt nửa trục thứ cấp để giữ đóng. Cơ chế tích năng lượng sử dụng thiết kế giảm tốc tua-bin và vít, v.v. Cuộn dây trip là cấu trúc trực tiếp kín, và điều chỉnh quá trình đi qua được kết nối với cơ chế thông qua thanh kéo cách điện, giúp điều chỉnh quá trình đi qua của công tắc mà không cần tháo mạch chính.

• Thiết kế tiếp điểm: Sử dụng tiếp điểm từ trường dọc hình cốc. Trong quá trình hồ quang, dòng điện tạo ra từ trường dọc, làm hồ quang phân tán và phân bố đều. Khi dòng điện đi qua zero, cường độ cách điện phục hồi nhanh chóng để đạt được việc ngắt.

III. Phân tích lợi ích kinh tế và xã hội

Cuối tháng 2 năm 2006, chúng tôi đã sản xuất công tắc cắt điện chân không WVT trong nhà theo phương án thiết kế. Sau khi kiểm tra chất lượng, nó được gửi đến trung tâm kiểm tra quốc gia để thực hiện các cuộc thử nghiệm mẫu vào ngày 2 tháng 3. Ngày 13 tháng 4, báo cáo kiểm tra đã được nhận, và kết quả đáp ứng yêu cầu, thỏa mãn tiêu chuẩn của các công tắc M2 và C2.

Sản phẩm này có công nghệ tiên tiến và quyền sở hữu trí tuệ độc lập, tuổi thọ dài và không cần bảo dưỡng, giảm tổn thất kinh tế do bảo dưỡng điện. Nó có hiệu suất cách điện tốt, có thể sử dụng trong môi trường khắc nghiệt, có thể thay thế các sản phẩm nhập khẩu, và có giá thấp hơn. Nhu cầu thị trường trong nước hàng năm khoảng 350.000 đơn vị, cho thấy triển vọng thị trường rộng lớn và lợi ích kinh tế và xã hội tốt.