252kV säiliömuotoisen korkeajännitehuppurikuljettimen kolmivaiheisen mekaanisen siirtymän suunnittelu

Suunnittelu ja soveltaminen kolmivaiheiselle mekaaniselle kytkentälle 252kV säiliömuotoisissa SF₆ katkoilla Kiinan korkeanpaineisessa sähköverkossa

Kiinan korkeanpaineisessa sähköverkossa on yleisesti käytössä kolmivaiheinen sähköjärjestelmä, ja korkeanpaineiset sähkölaitteet ovat myös asennettu kolmivaiheiseen kokoonpanoon. Useimmat nykyiset 252kV säiliömuotoiset SF₆ katkaisimet perustuvat vaiheittaiseen suunnitteluun, jossa jokainen vaihe on varustettu itsenäisellä moottori-ja kevytjänisytyksellä. Kolmivaiheinen mekaaninen kytkentä toteutetaan sähköisesti yhdistämällä vaiheet keskusohjauslaitteessa. Sähköiset kytkennät ovat kuitenkin alttiita ulkopuolisille vaikutuksille, mikä usein johtaa ongelmiin kuten epätäydelliseen vaihekokonaisuuteen ja huonoon kolmivaiheiseen kytkemissynkronisaatioon. Nämä ongelmat aiheuttavat merkittäviä vaikutuksia sähköverkon vakautukseen lisäämällä purkauksen aiheuttamaa stressiä siirtolinjoissa. Näiden haasteiden kohtaamiseksi ja toiminnan luotettavuuden parantamiseksi on kehitetty kolmivaiheinen mekaaninen kytkentä, joka takaa synkronoidun ajon yhdellä mekanismilla, parantaa kolmivaiheista synkronointia ja estää vaiheongelmia.

Suunnitteluratkaisu
Sähköisen ja mekaanisen kytkennän vertailu

• Kolmivaiheinen sähköinen kytkentä: Käyttää kolmea itsenäistä toimintamekanismia (esim. CT20 moottori-ja kevytjänisytyksiä LW24-252 tuotteille), ja vaiheiden väliset yhteydet toteutetaan sähköisesti keskusohjauslaitteessa. Jokaisen vaiheen kuljetusalusta yhdistetään suoraan vastaavaan tuleksen sammutussilomuun. Suojajärjestelmät käyttävät kolmivaiheisia sijainnin epäyhteneväisyyden relaaseja trippausmekanismiin.

• Kolmivaiheinen mekaaninen kytkentä: Käyttää yhtä hydraulisi-kevytjänimekanismia, ja kolmen vaiheen tuleksen sammutussilot yhdistetään mekaanisilla levynsijoituskoneilla. 252kV säiliömuotoisissa katkaisimissa, joissa on vaakasuuntaiset tuleksen sammutussilot (yleistä avoimissa alueellisissa sähköasemissa), toimintamekanismi ja kuljetusjärjestelmä sijoitetaan silojen edessä, mikä vaatii uudelleensuunnittelua mekanismin kiinnitykselle, kuljetuslinjoille ja tukirakenteille.

LW24-252 katkaisimen muutos

Alkuperäisessä LW24-252-mallissa on vaiheittainen toiminta kolmella CT20-mekanismilla. Mekaanisen kytkennän saavuttamiseksi:

• Päivitetty toimintamekanismi: Korvattu vahvalla hydraulisi-kevytjänimekanismilla (esim. CYA5-5) vastaamaan lisääntyneisiin toimintavalta-tarpeisiin (yksivaiheen kytkemisen energian laskenta edellyttää vahvaa hydraulista suunnittelua).

• Tiiviste-rakenteen parantaminen: Muutettu suoratoimisesta tiivistestä (käyttäen painostettua PTFE V-nastaa, jolla on korkea kitka ja hinta) pyöräytysnapeaksi pienentääksä toimintavoimaa ja parantaaks taipumusta.

• Vaiheiden välinen jäykä kiinnitys: Asennettu yhdistävät levynsijoituskoneet ylläpitääksä vaiheiden välistä etäisyyttä ja parantaaks taipumusta.

• Kaksinkertainen napake: Käytetty kaksinkertaista napea torque:n siirtämiseen ja muodonmuutoksen estämiseen kytkemisen aikana, varmistaen synkronoidun liikkeen.

• Yhteenveto mekanismi-laatikosta: Uudelleensuunniteltu yhden hydraulismekanismiin sopimaan, yksinkertaistaen ohjaus- ja mekaanisia rajapintoja.

Toimintaperiaate ja rakenne

Hydraulisi-kevytjänimekanismi kuljettaa työnjalkaa lineaarisesti, joka muunnetaan pyöreäksi liikkeeksi kuljetuslevyn käsivarsella. Tämä liike siirretään napeilla synkronoimaan kolme vaihetta. Kuljetuslevyn laatikko muuttaa sitten pyöreän liikkeen lineaariseksi liikkeeksi aktivoimaan liikkuvia yhteyksiä tuleksen sammutussiloissa.

• Sulkemisprosessi: Työnjalka liikkuu oikealle, kuljettaen levyn käsivartta kiertämään kuljetusalusta vastapäivään. Tämä liike siirretään napeilla kaikkiin kolmeen vaiheeseen, painaen sisäisiä napeita sisään kunnes yhteydet sulkeutuvat täysin.

• Avausprosessi: Liikkeet kääntyvät, ja työnjalka vetäytyy erottaakseen yhteydet.

Kuljetuskomponenttien voimakkuussuunnittelu

Kolmivaiheisen kytkennän ylläpitämiseksi alkuperäisten mekaanisten ominaisuuksien ollessa samana, hydraulisi-kevytjänimekanismin korkea toimintavalta (esim. 10,000J kokonaissyöttöenergia) edellyttää vahvistettuja kuljetuslevyjä ja napeita. Elementtimenetelmäanalyysi varmistaa materiaalin stressijakauman rajoissa korkean energiaoperaatioiden aikana.

Mekanismin valinta ja virheenkorjaus
Hydraulisi-kevytjänimekanismin ominaisuudet

• Eduet: Kompakti suunnittelu, korkea integraatio, suuri toimintavalta (2540J sulkemiseen, 10005J avaukseen), vähäinen lämpövaikutus ja korkea luotettavuus.

• Tekniset parametrit:

• Nominoidtu toimintakierto: Avo - 0.3s - Sulje-avo - 180s - Sulje-avo

• Nominoidtu öljypaine: 48.7MPa ±3MPa

• Varastointiaika: ≤60s kierrosta kohden

• Mekaaninen elinkaari: 5000 kierrosta (M2 luokka: 10,000 kierrosta)

Virheenkorjaus ja suorituskyky

• Energian yhteensopivuus: CYA5-5-mekanismi (10,000J kokonaissyöttöenergia) täyttää 252kV katkaisimen vaatimukset (6500J avaukseen, 3500J sulkemiseen), turvamarginaalit huomioiden.

• Synkronointi: Kolmivaiheisen kytkemisen synkronointi on parannettu ≤3ms (vastaavasti perinteisellä LW24-252-mallilla 3ms), saavutettu magneettivalvontavalmisteen avulla.

• Kustannustehokkuus: Kolmen erillisen mekanismin korvaaminen yhdellä vähentää kustannuksia noin 15% (85% perinteisistä vaiheittaisista suunnitelmista) ja lisää myyntiarvoa 1.5-kertaiseksi parantuneen luotettavuuden ansiosta.

Tyyppitestejä

• Standardit: DL/T593, GB1984, IEC62271-100 mukaiset.

• Avainsisältävät testit:

• Dynaaminen/termodynamiikka: 50kA 3s; 125kA 0.3s

• Päätepistevikat (T100s): 50kA

• Mekaaninen elinkaari: Onnistuneesti suoritettu 5000 kierrosta

• IP-arvio: Mekanismi-laatikko hyväksytty suojausluokkatesteissä.

Johtopäätös

Kehitetty kolmivaiheinen mekaaninen kytkentäjärjestelmä 252kV säiliömuotoisille SF₆ katkaisimille ratkaisee kriittisiä luotettavuusongelmia korkeanpaineisissa sähköverkoissa. Vaiheiden synkronointiongelmien poistamisella ja komponenttimäärän vähentämisellä tämä innovaatio parantaa sähköverkon vakautta ja säästää kustannuksia. Kansainvälisillä teknologisilla standardeilla ja itsenäisillä immateriaali-oikeuksilla tämä ratkaisu täyttää kotimaisen teknologian aukon, tarjoten vahvan laitepohjan Kiinan sähköverkon laajentumiselle ja tarjoaa laajan markkinanäkymän, mukaan lukien mahdolliset sovellukset hybridikatkaisijajärjestelmissä.