Disenyo ng Pamamaraan ng Tatlong Phase na Mekanikal na Pagpapadala para sa 252kV Tank-type High-voltage Sulfur Hexafluoride Circuit Breaker

Pagsisikap at Paggamit ng Tatlong Phase na Mekanikal na Linkage para sa 252kV Tank-Type SF₆ Circuit Breakers sa Mataas na Voltaheng Power Grid ng Tsina

Sa mataas na voltaheng sistema ng paglipad ng kuryente sa Tsina, ang tatlong phase na sistema ng paglipad ng kuryente ay lubhang ginagamit, kasama ang mga mataas na voltaheng kagamitan ng kuryente na naka-configure sa tatlong phase. Ang karamihan sa umiiral na 252kV tank-type SF₆ circuit breakers ay may disenyo na hiwalay sa bawat phase, kung saan ang bawat phase ay may sariling motor-spring operating mechanism. Ang tatlong phase na mekanikal na linkage ay natutukoy sa pamamagitan ng elektrikal na linkages via junction control box. Gayunpaman, ang mga elektrikal na linkages ay maaaring maapektuhan ng panlabas na impluwensiya, na madalas nagdudulot ng mga isyu tulad ng hindi full-phase na operasyon at mahinang tatlong phase switching synchronization. Ang mga problema na ito ay nagbibigay ng malaking epekto sa estabilidad ng power grid dahil sa pagtaas ng surge stresses sa transmission lines. Upang harapin ang mga hamon na ito at mapataas ang operational reliability, isang tatlong phase na mekanikal na linkage structure ang inihanda upang tiyakin ang synchronized drive ng iisang mechanism, na siyang nagpapabuti ng tatlong phase synchronization at nagbabawas ng mga pagkakamali sa phase.

Disenyo ng Pamamaraan
Karagdagan sa Elektrikal at Mekanikal na Linkages

• Tatlong Phase na Elektrikal na Linkage: Gumagamit ng tatlong independent na operating mechanisms (halimbawa, CT20 motor-spring mechanisms para sa LW24-252 products), na may interphase coordination na natutukoy sa pamamagitan ng elektrikal na koneksyon sa junction box. Ang drive shaft ng bawat phase ay direkta naka-attach sa kanyang respective arc-quenching chamber. Ang mga system ng proteksyon ay gumagamit ng tatlong phase position mismatch relays upang triggerin ang tripping.

• Tatlong Phase na Mekanikal na Linkage: Gumagamit ng iisang hydraulic-spring operating mechanism, na ang tatlong phase na arc-quenching chambers ay naka-link sa pamamagitan ng mekanikal na connecting rods. Para sa 252kV tank-type circuit breakers na may horizontal na layout ng arc-quenching chamber (karaniwan sa outdoor substations), ang operating mechanism at drive system ay naka-position sa harap ng chambers, na nangangailangan ng re-optimized design para sa mounting ng mechanism, drive trains, at support structures.

Renovation ng LW24-252 Circuit Breakers

Ang orihinal na LW24-252 ay may hiwalay na operasyon ng phase na may tatlong CT20 mechanisms. Upang makamit ang mekanikal na linkage:

• Nai-upgrade na Operating Mechanism: Pinalitan ng high-power hydraulic-spring mechanism (halimbawa, CYA5-5) upang matugunan ang pinakahihinging operational energy requirements (nakalkula ang single-phase switching energy na nangangailangan ng robust na hydraulic design).

• Pag-improve ng Seal Structure: Binago mula sa direct-acting seals (na gumagamit ng compressed PTFE V-gaskets na may mataas na friction at gastos) sa rotary lip seals upang mabawasan ang operating force at mapataas ang reliabilidad.

• Matibay na Interphase Fixing: Ininstall ang connecting plates upang panatiliin ang interphase spacing at mapataas ang drive rigidity.

• Dual-Tie Rod System: Ginamit ang dual tie rods upang ilipat ang torque at maiwasan ang deformation sa panahon ng switching, na siyang nag-aasure sa synchronized movement.

• Integrated Mechanism Box: Redesigned upang makatampok ang iisang hydraulic mechanism, na nagpapa-simple ng control at mechanical interfaces.

Prinsipyong Paggana at Struktura

Ang hydraulic-spring mechanism ay nagdradrive ng piston rod sa linear motion, na isinasalin sa rotational motion sa pamamagitan ng drive crank arm. Ang motion na ito ay inililipat sa pamamagitan ng tie rods upang mag-sync ang tatlong phases. Ang crank arm box ay inililipat muli ang rotational motion sa linear motion upang aktuwalin ang moving contacts sa loob ng arc-quenching chambers.

• Closing Process: Ang piston rod ay lumilipat pakanan, nagdidrive ng crank arm upang i-rotate ang drive shaft counterclockwise. Ang motion na ito ay inililipat sa pamamagitan ng tie rods sa lahat ng tatlong phases, nagpu-push ng internal tie rods pabalakang hanggang ang mga contact ay ligtas na nagsasara.

• Opening Process: Ang mga motion ay binabaligtad, ang piston rod ay naga-retract upang i-pull ang mga contact apart.

Strength Design ng mga Component ng Drive

Upang panatilihin ang orihinal na mekanikal na katangian sa ilalim ng tatlong phase linkage, ang mataas na operational energy ng hydraulic-spring mechanism (halimbawa, 10,000J total switching energy) nangangailangan ng reinforced crank arms at tie rods. Ang finite element analysis ay sigurado na ang stress distribution ay nasa limit ng materyales sa panahon ng high-energy operations.

Paggamit at Debugging ng Mechanism
Karunungan ng Hydraulic-Spring Mechanism

• Advantages: Compact na disenyo, mataas na integration, malaking operating energy (2540J para sa closing, 10005J para sa tripping), minimal na temperature impact, at mataas na reliabilidad.

• Teknikal na 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 at Performance

• Energy Matching: Ang CYA5-5 mechanism (10,000J total energy) ay tumutugon sa mga pangangailangan ng 252kV circuit breaker (6500J para sa tripping, 3500J para sa closing), na may safety margins na naseguro.

• Synchronization: Ang tatlong phase switching synchronization ay naimprove sa ≤3ms (vs. conventional LW24-252's 3ms baseline), na nakuha sa pamamagitan ng hydraulic flow regulation sa solenoid valves.

• Cost Efficiency: Ang pagpalit ng tatlong separate mechanisms sa iisang mechanism ay nagbabawas ng cost ng ~15% (85% ng conventional phase-separated designs) habang nagdagdag ng halaga ng benta ng 1.5x dahil sa mas mataas na reliabilidad.

Type Testing

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

• Key Tests:

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

• Terminal fault tests (T100s): 50kA

• Mechanical life: Matagumpay na natapos ang 5000 cycles

• IP rating: Ang mechanism box ay nagsagawa ng protection level tests.

Kasimpulan

Ang inihandang tatlong phase na mekanikal na linkage system para sa 252kV tank-type SF₆ circuit breakers ay tumutugon sa mga kritikal na isyu ng reliabilidad sa mataas na voltaheng grids. Sa pamamagitan ng pagtanggal ng mga pagkakamali sa phase synchronization at pagbawas ng bilang ng komponente, ang inobasyon na ito ay nagpapabuti ng estabilidad ng grid habang nagpapababa ng gastos. Mayroong internasyonal na leading na teknikal na standards at independent na intellectual property rights, ang solusyon na ito ay nagpupuno ng lokal na teknolohikal na puwang, nagbibigay ng matibay na suporta ng kagamitan para sa ekspansyon ng power grid ng Tsina at nagbibigay ng malawak na market prospects, kasama ang potensyal na aplikasyon sa hybrid switchgear systems.