Háromfázisú mechanikai átadás sématervezése 252kV tárcaalakú magasfeszültségi szénhexafluorid vezetékmondóhoz

A háromfázisú mechanikai összeköttetés tervezése és alkalmazása 252kV tartálytípusú SF₆ áramközi kapcsolókban Kínai nagyfeszültségű hálózatokban

Kína nagyfeszültségű átviteli hálózatában széles körben alkalmazzák a háromfázisú áramátviteli rendszereket, amelyekben a nagyfeszültségű elektromos berendezések is háromfázisú elrendezésben vannak. A legtöbb meglévő 252kV tartálytípusú SF₆ áramközi kapcsoló fázis-szétválasztott tervezéssel rendelkezik, ahol minden fázishoz egy önálló motor-érnyős működési mechanizmus tartozik. A háromfázisú mechanikai összeköttetést elektrikus kapcsolattal érik el csomópont-irányító doboz révén. Azonban az elektrikus összeköttetések sebezhetőek külső hatásokra, ami gyakran vezet olyan problémákhoz, mint a nem teljes fázis működés és a rossz háromfázisú kapcsolási szinkronizáció. Ezek a problémák jelentős hatással lehetnek a hálózati stabilitásra, mivel növelik a vonalakon lévő impulzusnyomásokat. Ezért, hogy ezekkel a kihívásokkal foglalkozzanak és javítsanak a működési megbízhatóságon, fejlesztették ki a háromfázisú mechanikai összeköttetési szerkezetet, amely egyetlen mechanizmussal biztosítja a szinkronizált hajtást, így javítva a háromfázisú szinkronizációt és megelőzve a fázisvesztési hibákat.

Tervezési terv
Összehasonlítás az elektrikus és mechanikus összeköttetések között

• Háromfázisú elektrikus összeköttetés: Három független működési mechanizmust használ (pl. CT20 motor-érnyős mechanizmus LW24-252 termékekhez), ahol a fázisok közötti koordinációt a csomópont-irányító dobozban található elektrikus kapcsolatok biztosítják. Minden fázis hajtóhengere közvetlenül kapcsolódik a saját tüzeléseltüntető kamrához. A védelmi rendszerek háromfázisú pozíciós eltérés relék segítségével indítják el a lekapcsolást.

• Háromfázisú mechanikus összeköttetés: Egyetlen hidraulikus-érnyős működési mechanizmust használ, a háromfázisú tüzeléseltüntető kamrákat mechanikus kapcsoló rudakkal köti össze. A 252kV tartálytípusú áramközi kapcsolóknál, ahol a horizontális tüzeléseltüntető kamrák elrendezése (ami gyakori a kinti alagútakban), a működési mechanizmus és a hajtórendszer a kamrák előtt helyezkedik el, ami újraszámított tervezést igényel a mechanizmus rögzítésére, a hajtórendszerekre és a támogató szerkezetekre.

A LW24-252 áramközi kapcsolók frissítése

Az eredeti LW24-252 fázis-szétválasztott működésrel rendelkezik három CT20 mechanizmussal. A mechanikus összeköttetés eléréséhez:

• Frissített működési mechanizmus: Cseréltek egy nagyerejű hidraulikus-érnyős mechanizmussal (pl. CYA5-5) a növekvő működési energiaigények kielégítésére (a kiszámított egyfázisú kapcsolási energia robust hidraulikus tervezést igényel).

• Szivárgásvédő szerkezet javítása: Áttértek közvetlen hatású szivárgásvédőkről (sugározott PTFE V-alakú csomagolók magas súrlódással és költséggel) forgó ajtogomb szivárgásvédőkre, amelyek csökkentik a működési erőt és javítják a megbízhatóságot.

• Rugalmas fázis közötti rögzítés: Telepítettek kapcsolólapokat a fázisok közötti távolság fenntartására és a hajtó rigidezum javítására.

• Kétkapcsoló rudrendszer: Alkalmaztak kétkapcsoló rudakat a nyomaték továbbítására és a deformáció megelőzésére a kapcsoláskor, így biztosítva a szinkronizált mozgást.

• Egyesített mechanizmusdoboz: Újraterveztek, hogy elfogadják az egyetlen hidraulikus mechanizmust, egyszerűsítve a vezérlési és mechanikai interfészeket.

Működési elv és szerkezet

A hidraulikus-érnyős mechanizmus lineáris mozgással hajtja a pistonhuzalt, amelyet egy hajtó kerékkar átalakít forgó mozgássá. Ez a mozgás kapcsoló rudakon keresztül továbbítódik a három fázis szinkronizálására. A kerékkar dobozban a forgó mozgást visszaállítják lineáris mozgássá, hogy beindítsák a tüzeléseltüntető kamrák belső kontaktjeit.

• Bezárási folyamat: A pistonhuzal jobbra mozdul, hajtva a kerékkart, ami a hajtóhengert óramutató járásával ellentétes irányba fordítja. Ez a mozgás kapcsoló rudakon keresztül továbbítódik a három fázisra, behúzzák a belső kapcsoló rudakat, amíg a kontaktok teljesen bezáródnak.

• Kinyitási folyamat: A mozgások fordítva történnek, a pistonhuzal visszahúzza a kontaktokat.

Hajtóelemek erősségi tervezése

A háromfázisú összeköttetés mellett a hidraulikus-érnyős mechanizmus nagy működési energiája (pl. 10,000J teljes kapcsolási energia) erősített kerékkarokat és kapcsoló rudakat igényel. A véges elem analízis biztosítja, hogy a anyagban lévő nyomás-eloszlás a határértékek között maradjon a magasenergia működések során.

Mechanizmus kiválasztása és hibaelhárítás
Hidraulikus-érnyős mechanizmus jellemzői

• Előnyök: Kompakt tervezés, nagy integráció, nagy működési energia (2540J bezárás, 10005J lekapcsolás), minimális hőmérsékleti hatás, és nagy megbízhatóság.

• Műszaki paraméterek:

• Szabványos működési ciklus: Nyit - 0.3s - Bezár-nyit - 180s - Bezár-nyit

• Szabványos olajnyomás: 48.7MPa ±3MPa

• Energia tárolási idő: ≤60s per ciklus

• Mechanikai élettartam: 5000 ciklus (M2 osztály: 10,000 ciklus)

Hibaelhárítás és teljesítmény

• Energia illeszkedés: A CYA5-5 mechanizmus (10,000J teljes energia) megfelel a 252kV áramközi kapcsoló igényeinek (6500J lekapcsolás, 3500J bezárás), biztonsági margókkal.

• Szinkronizáció: A háromfázisú kapcsolási szinkronizáció javítva lett ≤3ms (konvencionális LW24-252 3ms alapvonala), a hidraulikus áramlási szabályozás solenoid vázon keresztül.

• Költséghatékonyság: A három különálló mechanizmus cseréje egyetlen mechanizmussal ~15%-kal csökkenti a költségeket (85% konvencionális fázis-szétválasztott tervezésekhez képest), miközben a megbízhatóság miatt a értékesítési érték 1.5x-es növekedést mutat.

Típus tesztelés

• Szabványok: Megfelelő DL/T593, GB1984, IEC62271-100.

• Kulcsfontosságú tesztek:

• Dinamikus/hőstabilitás: 50kA 3s-ra; 125kA 0.3s-re

• Végponti hiba tesztek (T100s): 50kA

• Mechanikai élettartam: Sikeresen befejezett 5000 ciklust

• IP besorolás: A mechanizmusdoboz védelmi szint teszteken sikeres volt.

Következtetés

A fejlesztett háromfázisú mechanikai összeköttetési rendszer 252kV tartálytípusú SF₆ áramközi kapcsolók esetében kezeli a nagyfeszültségű hálózatokban fellépő megbízhatósági problémákat. A fázis-szinkronizációs hibák kiküszöbölésével és a komponensszám csökkentésével ez az innováció javítja a hálózati stabilitást, miközben költségcsökkentést is elér. Nemzetközileg vezető technikai szabványokkal és önálló szellemi tulajdonjoggal ezen a megoldáson keresztül kitöltik a hazai technológiai üres helyet, erős berendezésekkel támogatva Kína hálózatának bővítését, és széles kereskedelmi kilátásokat nyújt, beleértve a hibrid kapcsolórendszer alkalmazásának potenciális lehetőségeit is.