Disenyo sa Patalas ng Tres-Phase Mechanical Transmission para sa 252kV Tank-type High-voltage Sulfur Hexafluoride Circuit Breaker

Pagdisenyo ug Pagtumong sa Tres-Phase Mechanical Linkage alang sa 252kV Tank-Type SF₆ Circuit Breakers sa High-Voltage Power Grid sa Tsina

Sa high-voltage transmission network sa Tsina, ang tres-phase power transmission systems adunay gamit sa tanang lugar, uban ang high-voltage electrical equipment gisulay sa tres-phase layouts. Ang daghang umol nga 252kV tank-type SF₆ circuit breakers adunay disenyong phase-separated, diin ang kada phase gipaghatag og independent motor-spring operating mechanism. Ang tres-phase mechanical interlocking nahimo pinaagi sa electrical linkages pinaagi sa junction control box. Apan, ang mga electrical linkages madaling mapadagos sa external influences, kasagaran nagresulta sa mga problema sama sa non-full-phase operation ug dili maayo nga tres-phase switching synchronization. Kini nga mga problema nagpadali sa power grid stability tungod sa pagtaas sa surge stresses sa transmission lines. Aron matubagon kini nga mga hamubo ug mapalig-on ang operational reliability, gi-develop ang tres-phase mechanical linkage structure aron sigurado ang synchronized drive pinaagi sa usa ka mechanism, sukad pa makapalig-on ang tres-phase synchronization ug ipahibalo ang mga phase-loss faults.

Design Scheme
Contrast Between Electrical and Mechanical Linkages

• Tres-Phase Electrical Linkage: Nagamit ang tulo ka independent operating mechanisms (e.g., CT20 motor-spring mechanisms para sa LW24-252 products), diin ang interphase coordination nahimo pinaagi sa electrical connections sa junction box. Ang drive shaft sa kada phase direkta gipaghatag sa iyang respective arc-quenching chamber. Ang protection systems nagamit og tres-phase position mismatch relays aron mag-trigger og tripping.

• Tres-Phase Mechanical Linkage: Nagamit ang usa ka hydraulic-spring operating mechanism, diin ang tres-phase arc-quenching chambers gipaghatag pinaagi sa mechanical connecting rods. Para sa 252kV tank-type circuit breakers nga may horizontal arc-quenching chamber layouts (common sa outdoor substations), ang operating mechanism ug drive system gihimong positioned sa front sa chambers, gigikanan nang kinahanglan og re-optimized design para sa mechanism mounting, drive trains, ug support structures.

Retrofit of LW24-252 Circuit Breakers

Ang orihinal nga LW24-252 adunay phase-separated operation pinaagi sa tulo ka CT20 mechanisms. Aron mahimo ang mechanical linkage:

• Upgraded Operating Mechanism: Gipalit ngadto sa usa ka high-power hydraulic-spring mechanism (e.g., CYA5-5) aron mapasabot ang increased operational energy requirements (calculated single-phase switching energy necessitates a robust hydraulic design).

• Seal Structure Improvement: Ginawas gikan sa direct-acting seals (using compressed PTFE V-gaskets with high friction and cost) ngadto sa rotary lip seals aron makabawas sa operating force ug mapalig-on ang reliability.

• Rigid Interphase Fixing: Gipasabot ang connecting plates aron mapabilin ang interphase spacing ug mapalig-on ang drive rigidity.

• Dual-Tie Rod System: Gipasabot ang dual tie rods aron matransmit ang torque ug ipahibalo ang deformation during switching, sukad pa masiguro ang synchronized movement.

• Integrated Mechanism Box: Gisulay uli aron mapasabot ang usa ka hydraulic mechanism, sukad pa maoos ang control ug mechanical interfaces.

Working Principle and Structure

Ang hydraulic-spring mechanism gipasabot sa piston rod sa linear motion, diin gipaghatag sa rotational motion pinaagi sa drive crank arm. Kini nga motion gipaghatag pinaagi sa tie rods aron masiguro ang synchronized three phases. Ang crank arm box pagkatapos gipaghatag sa rotational motion balik sa linear motion aron mag-operate sa moving contacts sa arc-quenching chambers.

• Closing Process: Ang piston rod moguli sa rightward, gipasabot sa crank arm aron mag-rotate ang drive shaft counterclockwise. Kini nga motion gipaghatag pinaagi sa tie rods sa tanang tulo ka phases, gipugos ang internal tie rods inward hangtod ang contacts mohuman sa pag-close.

• Opening Process: Ang motions gi-reverse, diin ang piston rod moguli pinaagi sa pag-retract aron mapugos ang contacts apart.

Strength Design of Drive Components

Arong mapasabot ang original nga mechanical characteristics under tres-phase linkage, ang hydraulic-spring mechanism's high operational energy (e.g., 10,000J total switching energy) nagpasabot sa reinforced crank arms ug tie rods. Ang finite element analysis masiguro ang stress distribution within material limits during high-energy operations.

Mechanism Selection and Debugging
Hydraulic-Spring Mechanism Features

• Advantages: Compact design, high integration, large operating energy (2540J for closing, 10005J for tripping), minimal temperature impact, ug high reliability.

• Technical Parameters:

• Rated operation cycle: Open - 0.3s - Close-open - 180s - Close-open

• Rated oil pressure: 48.7MPa ±3MPa

• Energy storage time: ≤60s per cycle

• Mechanical life: 5000 cycles (M2 grade: 10,000 cycles)

Debugging and Performance

• Energy Matching: Ang CYA5-5 mechanism (10,000J total energy) naa sa requirement sa 252kV circuit breaker (6500J for tripping, 3500J for closing), sukad pa may safety margins.

• Synchronization: Ang tres-phase switching synchronization gipalig-on ngadto sa ≤3ms (vs. conventional LW24-252's 3ms baseline), gipasabot pinaagi sa hydraulic flow regulation in solenoid valves.

• Cost Efficiency: Ang pagpalit sa tulo ka separate mechanisms ngadto sa usa ka mechanism nagbawas sa costs by ~15% (85% of conventional phase-separated designs) sukad pa nag-increase sa sales value by 1.5x tungod sa enhanced reliability.

Type Testing

• Standards: Compliant with DL/T593, GB1984, IEC62271-100.

• Key Tests:

• Dynamic/thermal stability: 50kA for 3s; 125kA for 0.3s

• Terminal fault tests (T100s): 50kA

• Mechanical life: Successfully completed 5000 cycles

• IP rating: Mechanism box passes protection level tests.

Conclusion

Ang gi-develop nga tres-phase mechanical linkage system alang sa 252kV tank-type SF₆ circuit breakers nagtubag sa critical reliability issues sa high-voltage grids. Pinaagi sa pag-eliminate sa phase synchronization errors ug pagbawas sa component count, kini nga innovation nagpalig-on sa grid stability sukad pa nakapahimulos sa cost savings. Ug may international leading technical standards ug independent intellectual property rights, kini nga solution nagfill sa domestic technological gap, naghatag og robust equipment support alang sa China's power grid expansion ug naghatag og broad market prospects, kasagaran ang potential applications sa hybrid switchgear systems.