चीन के उच्च वोल्टता बिजली ग्रिड में 252kV टैंक-टाइप SF₆ सर्किट ब्रेकर के लिए तीन-फेज मैकेनिकल लिंकेज का डिज़ाइन और अनुप्रयोग
चीन के उच्च वोल्टता प्रसारण नेटवर्क में, तीन-फेज विद्युत प्रसारण प्रणालियों का सार्वभौमिक रूप से उपयोग किया जाता है, जहाँ उच्च वोल्टता विद्युत उपकरण भी तीन-फेज व्यवस्था में व्यवस्थित किए जाते हैं। अधिकांश वर्तमान 252kV टैंक-टाइप SF₆ सर्किट ब्रेकर फेज-संयुक्त डिज़ाइन वाले होते हैं, जहाँ प्रत्येक फेज को एक स्वतंत्र मोटर-स्प्रिंग संचालन मैकेनिज्म से लैस किया जाता है। तीन-फेज मैकेनिकल लिंकेज जंक्शन नियंत्रण बॉक्स के माध्यम से विद्युत लिंकेज के माध्यम से प्राप्त किया जाता है। हालांकि, विद्युत लिंकेज बाहरी प्रभावों के लिए संवेदनशील होते हैं, जो अक्सर गैर-पूर्ण-फेज संचालन और खराब तीन-फेज स्विचिंग संक्रमण के मुद्दों को लाते हैं। ये समस्याएँ प्रसारण लाइनों पर उत्तेजना तनाव के वृद्धि के कारण बिजली ग्रिड की स्थिरता पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालती हैं। इन चुनौतियों को दूर करने और संचालन की विश्वसनीयता में सुधार करने के लिए, एक तीन-फेज मैकेनिकल लिंकेज संरचना विकसित की गई है, जो एकल मैकेनिज्म द्वारा संक्रमणित चालन की गारंटी देती है, जिससे तीन-फेज संक्रमण में सुधार होता है और फेज-हानि दोषों को रोका जा सकता है।
डिज़ाइन योजना
विद्युत और मैकेनिकल लिंकेज के बीच तुलना
तीन-फेज विद्युत लिंकेज: तीन स्वतंत्र संचालन मैकेनिज्म (जैसे, LW24-252 उत्पादों के लिए CT20 मोटर-स्प्रिंग मैकेनिज्म) का उपयोग करता है, जहाँ फेजों के बीच की समन्वय जंक्शन बॉक्स में विद्युत कनेक्शन के माध्यम से प्राप्त किया जाता है। प्रत्येक फेज का ड्राइव शाफ्ट अपने संबंधित आर्क-क्वेंचिंग चेम्बर से सीधे जुड़ा होता है। सुरक्षा प्रणालियाँ तीन-फेज स्थिति मेल न मिलने के रिले का उपयोग करके ट्रिपिंग को ट्रिगर करती हैं।
तीन-फेज मैकेनिकल लिंकेज: एक एकल हाइड्रोलिक-स्प्रिंग संचालन मैकेनिज्म का उपयोग करता है, जहाँ तीन-फेज आर्क-क्वेंचिंग चेम्बर मैकेनिकल कनेक्टिंग रोड्स के माध्यम से जुड़े होते हैं। 252kV टैंक-टाइप सर्किट ब्रेकरों के लिए (खुले उपकेंद्रों में सामान्य), आर्क-क्वेंचिंग चेम्बर के अनुक्रमणिक लेआउट (आर्क-क्वेंचिंग चेम्बर) के साथ, संचालन मैकेनिज्म और ड्राइव सिस्टम चेम्बरों के सामने स्थित होते हैं, जिसके लिए मैकेनिज्म माउंटिंग, ड्राइव ट्रेन, और सपोर्ट स्ट्रक्चर के लिए पुनर्विन्यास की आवश्यकता होती है।
LW24-252 सर्किट ब्रेकरों का रीट्रोफिट
मूल LW25-252 फेज-संयुक्त संचालन के साथ तीन CT20 मैकेनिज्म वाला होता है। मैकेनिकल लिंकेज प्राप्त करने के लिए:
अपग्रेड संचालन मैकेनिज्म: एक उच्च-शक्ति वाले हाइड्रोलिक-स्प्रिंग मैकेनिज्म (जैसे, CYA5-5) के साथ प्रतिस्थापित किया गया है, जो बढ़ी हुई संचालन ऊर्जा की आवश्यकताओं (एकल-फेज स्विचिंग ऊर्जा की गणना एक रबस्ट हाइड्रोलिक डिज़ाइन की आवश्यकता रखती है) को पूरा करता है।
सील संरचना सुधार: डायरेक्ट-एक्शन सील (उच्च घर्षण और लागत वाले कंप्रेस्ड PTFE V-गास्केट का उपयोग करके) से रोटरी लिप सीलों को बदल दिया गया है, जिससे संचालन बल कम हो गया है और विश्वसनीयता में सुधार हुआ है।
स्थिर फेज-संयुक्त निर्धारण: कनेक्टिंग प्लेट्स को स्थापित किया गया है, जिससे फेज-स्पेसिंग को बनाए रखा गया है और ड्राइव रिगिडिटी में सुधार किया गया है।
दोहरा टाय-रोड सिस्टम: दोहरे टाय-रोड्स का उपयोग किया गया है, जो टोक को प्रसारित करते हैं और स्विचिंग के दौरान विकृति को रोकते हैं, संक्रमित गति को सुनिश्चित करते हैं।
एकीकृत मैकेनिज्म बॉक्स: एकल हाइड्रोलिक मैकेनिज्म को समायोजित करने के लिए पुनर्डिज़ाइन किया गया है, जिससे नियंत्रण और मैकेनिकल इंटरफ़ेस को सरल बनाया गया है।
कार्य तंत्र और संरचना
हाइड्रोलिक-स्प्रिंग मैकेनिज्म एक पिस्टन रोड को रेखीय गति में चलाता है, जो ड्राइव क्रैंक आर्म के माध्यम से घूर्णन गति में परिवर्तित हो जाती है। यह गति टाय-रोड्स के माध्यम से प्रसारित होती है, जिससे तीन फेजों का संक्रमण एकीकृत हो जाता है। एक क्रैंक आर्म बॉक्स फिर घूर्णन गति को रेखीय गति में परिवर्तित करता है, जिससे आर्क-क्वेंचिंग चेम्बरों में गतिशील संपर्क को संचालित किया जाता है।
बंद करने की प्रक्रिया: पिस्टन रोड दाईं ओर चलता है, जो क्रैंक आर्म को घूमने के लिए ड्राइव शाफ्ट को वामावर्त दिशा में घूमाता है। यह गति टाय-रोड्स के माध्यम से तीन फेजों में प्रसारित होती है, जिससे आंतरिक टाय-रोड्स अंदर की ओर धकेले जाते हैं, जब तक संपर्क पूरी तरह से बंद नहीं हो जाते।
खोलने की प्रक्रिया: गतियाँ उलट दी जाती हैं, जिसमें पिस्टन रोड वापस खींचा जाता है, जिससे संपर्क अलग-अलग हो जाते हैं।
ड्राइव कम्पोनेंट्स का ताकत डिज़ाइन
तीन-फेज लिंकेज के तहत मूल मैकेनिकल विशेषताओं को बनाए रखने के लिए, हाइड्रोलिक-स्प्रिंग मैकेनिज्म की उच्च संचालन ऊर्जा (जैसे, 10,000J कुल स्विचिंग ऊर्जा) क्रैंक आर्म और टाय-रोड्स को मजबूत करने की आवश्यकता होती है। अंतर्गत ऑपरेशन के दौरान सामग्री की सीमाओं के भीतर तनाव वितरण की गारंटी देने के लिए निमित्त तत्व विश्लेषण किया जाता है।
मैकेनिज्म का चयन और डीबगिंग
हाइड्रोलिक-स्प्रिंग मैकेनिज्म की विशेषताएँ
लाभ: संकुचित डिज़ाइन, उच्च एकीकरण, बड़ी संचालन ऊर्जा (बंद करने के लिए 2540J, ट्रिपिंग के लिए 10005J), न्यूनतम तापमान प्रभाव, और उच्च विश्वसनीयता।
तकनीकी पैरामीटर्स:
निर्धारित संचालन चक्र: खुलना - 0.3s - बंद-खुलना - 180s - बंद-खुलना
निर्धारित तेल दबाव: 48.7MPa ±3MPa
ऊर्जा स्टोरेज समय: ≤60s प्रति चक्र
मैकेनिकल जीवन: 5000 चक्र (M2 ग्रेड: 10,000 चक्र)
डीबगिंग और प्रदर्शन
ऊर्जा मेल: CYA5-5 मैकेनिज्म (कुल 10,000J ऊर्जा) 252kV सर्किट ब्रेकर की आवश्यकताओं (ट्रिपिंग के लिए 6500J, बंद करने के लिए 3500J) को पूरा करता है, जिसमें सुरक्षा मार्जिन सुनिश्चित किया गया है।
संक्रमण: तीन-फेज स्विचिंग संक्रमण ≤3ms (विरोधी LW24-252 के 3ms बेसलाइन की तुलना में) बेसलाइन तक सुधार किया गया है, जो सोलेनॉइड वाल्वों में हाइड्रोलिक फ्लो नियंत्रण के माध्यम से प्राप्त किया गया है।
लागत दक्षता: तीन अलग-अलग मैकेनिज्म को एक से बदलने से लागत में ~15% (पारंपरिक फेज-संयुक्त डिज़ाइनों की 85%) की कमी होती है, जिससे विश्वसनीयता में सुधार होने के कारण बिक्री मूल्य 1.5x बढ़ जाता है।
टाइप टेस्टिंग
निष्कर्ष
252kV टैंक-टाइप SF₆ सर्किट ब्रेकर के लिए विकसित तीन-फेज मैकेनिकल लिंकेज प्रणाली उच्च वोल्टता ग्रिड में महत्वपूर्ण विश्वसनीयता की समस्याओं को संबोधित करती है। फेज संक्रमण त्रुटियों को दूर करके और घटकों की संख्या को कम करके, यह नवाचार ग्रिड की स्थिरता में सुधार करता है और लागत की बचत प्राप्त करता है। अंतर्राष्ट्रीय शीर्ष तकनीकी मानकों और स्वतंत्र बौद्धिक संपदा अधिकारों के साथ, यह समाधान घरेलू तकनीकी रिक्त स्थान को भरता है, चीन के बिजली ग्रिड के विस्तार के लिए मजबूत उपकरण समर्थन प्रदान करता है और व्यापक बाजार की प्रत्याशाओं, जिनमें हाइब्रिड स्विचगियर प्रणालियों के संभावित अनुप्रयोग शामिल हैं, को प्रदान करता है।
