Dizajn i primjena trofazne mehaničke veze za prekidnike s SF₆ u rezervoaru od 252kV u visokonaponskoj mreži u Kini
U kineskoj visokonaponskoj mreži za prijenos struje, opće se koriste trofazni sustavi prijenosa, a visokonaponska električna oprema je također konfigurirana u trofaznom rasporedu. Većina postojećih prekidnika s SF₆ u rezervoaru od 252kV ima razdvojene fazne dizajne, gdje svaka faza ima svoju neovisnu pogonsku oprugu-motor mehanizam. Trofazna mehanička vezanost postiže se putem električnih veza kroz kontrolnu kutiju. Međutim, električne veze su osjetljive na vanjske uticaje, što često dovodi do problema poput radnje bez sve tri faze i loše sinkronizacije preklapanja trofazno. Ovi problemi imaju značajan utjecaj na stabilnost mreže zbog povećane napetosti talasa na vodovima. Da bi se ovi izazovi riješili i poboljšala pouzdanost rada, razvijen je trofazni mehanički vezni sustav koji osigurava sinkroniziran pogon jednim mehanizmom, time poboljšavajući sinkronizaciju trofazno i sprečavajući greške u fazama.
Dizajn sheme
Usporedba između električnih i mehaničkih veza
Trofazna električna vezanost: Koristi tri neovisna pogonska mehanizma (npr., CT20 motor-opruga mehanizmi za LW24-252 proizvode), s koordinacijom između faza ostvarenom putem električnih veza u kontrolnoj kutiji. Vodil svake faze direktno se povezuje s njegovom odgovarajućom komorom za ugasištanjem lukova. Sustavi za zaštitu koriste relé za neusklađenost položaja tri faze kako bi inicirali isključivanje.
Trofazna mehanička vezanost: Koristi jedan hidrauličko-opružni pogonski mehanizam, s trofaznim komorama za ugasištanjem lukova povezanima putem mehaničkih spojnica. Za prekidnike s SF₆ u rezervoaru od 252kV s horizontalnim rasporedom komora za ugasištanjem lukova (uobičajeno u vanjskim podstanicama), pogonski mehanizam i pogonski sustav smješteni su ispred komora, što zahtijeva ponovno optimiziranje dizajna za montažu mehanizma, pogonske lanca i nosačne konstrukcije.
Ponovno oblikovanje prekidnika LW24-252
Izvorni LW24-252 ima razdvojenu operaciju po fazama s tri CT20 mehanizma. Da bi se postigla mehanička vezanost:
Nadograđeni pogonski mehanizam: Zamijenjen s visokoenergetskim hidrauličko-opružnim mehanizmom (npr., CYA5-5) kako bi se zadovoljile povećane potrebe za operacijskom energijom (izračunata energija za preklapanje pojedine faze zahtijeva robustan hidraulički dizajn).
Poboljšanje sigurnosne strukture: Pretvoreno s direktnih sigurnosnih uspona (koristeći stisnute PTFE V-uspone s visokim trenjem i troškovima) na rotacijske lipusne uspone kako bi se smanjila operacijska sila i poboljšala pouzdanost.
Čvrsta fiksacija između faza: Instalirane su spojnice kako bi se održao prostor između faza i poboljšala čvrstoća pogona.
Sustav dvostrukih spojnica: Koristio se dvostruki sustav spojnica kako bi se prenosila momenta i spriječilo deformiranje tijekom preklapanja, osiguravajući sinkronizirani pokret.
Integrirana kutija mehanizma: Redizajnirana da bi primitila jedan hidraulički mehanizam, pojednostavljajući kontrole i mehaničke sučelja.
Način rada i struktura
Hidrauličko-opružni mehanizam pokreće šipak u linearnom pokretu, koji se pretvara u rotacijski pokret putem pogonskog kraka. Taj pokret prenosi se putem spojnica kako bi se sinkronizirale sve tri faze. Kutija sa krakom zatim pretvara rotacijski pokret natrag u linearni pokret kako bi se pokrenule pokretna kontakta unutar komora za ugasištanjem lukova.
Postupak zatvaranja: Šipak se pomiče desno, pokrećući krak da vrati pogonski vodil suprotne smjeru kazaljke na satu. Taj pokret prenosi se putem spojnica na sve tri faze, gurajući unutarnje spojnice unutra dok se kontakte potpuno ne zatvore.
Postupak otvaranja: Pokreti su obrnuti, s povlačenjem šipka kako bi se kontakte razmaknule.
Ojačanje pogonskih dijelova
Kako bi se održale originalne mehaničke karakteristike uz trofaznu vezanost, visoka operacijska energija hidrauličko-opružnog mehanizma (npr., ukupna energija preklapanja od 10.000J) zahtijeva ojačane krake i spojnice. Analiza metodom konačnih elemenata osigurava distribuciju naprezanja unutar granica materijala tijekom visokoenergetskih operacija.
Odabir i testiranje mehanizma
Značajke hidrauličko-opružnog mehanizma
Prednosti: Kompaktan dizajn, visoka integracija, velika operacijska energija (2540J za zatvaranje, 10005J za isključivanje), minimalan utjecaj temperature i visoka pouzdanost.
Tehnički parametri:
Nominirani ciklus rada: Otvaranje - 0,3s - Zatvaranje-otvaranje - 180s - Zatvaranje-otvaranje
Nominirano tlak ulja: 48,7MPa ±3MPa
Vrijeme akumulacije energije: ≤60s po ciklusu
Mehanički život: 5000 ciklusa (razina M2: 10.000 ciklusa)
Testiranje i performanse
Usklađenost energije: Mecanism CYA5-5 (ukupna energija od 10.000J) zadovoljava zahtjeve prekidnika od 252kV (6500J za isključivanje, 3500J za zatvaranje), s osiguranim sigurnosnim margama.
Sinkronizacija: Sinkronizacija trofaznog preklapanja poboljšana je na ≤3ms (u usporedbi s bazičnim 3ms konvencionalnog LW24-252), dostignuta regulacijom hidrauličkog toka u elektromagnetnim ventilima.
Kostantnost: Zamjena tri odvojena mehanizma s jednim smanjuje troškove za ~15% (85% konvencionalnih dizajna razdvojenih po fazama), dok se vrijednost prodaje povećava 1,5 puta zbog poboljšane pouzdanosti.
Tip testiranja
Zaključak
Razvijeni trofazni mehanički vezni sustav za prekidnike s SF₆ u rezervoaru od 252kV rješava ključne probleme pouzdanosti u visokonaponskim mrežama. Eliminirajući greške u sinkronizaciji faza i smanjujući broj komponenti, ova inovacija poboljšava stabilnost mreže dok ostvaruju smanjenje troškova. Sa međunarodnim vodećim tehničkim standardima i neovisnim intelektualnim vlasništvom, ovo rješenje ispuni domaću tehnološku prazninu, pružajući robustnu opremu za proširenje kineske mreže struje i nudeći široke tržišne perspektive, uključujući potencijalne primjene u hibridnim sustavima prekidnika.
