Reka Bentuk Skim Penyampaian Mekanikal Tiga Fasa untuk Pemutus Litar Sulfur Heksafloorida Tekanan Tinggi 252kV

Reka Bentuk dan Aplikasi Tiga Fasa Mekanikal untuk Pemutus Litar SF₆ Jenis Tank 252kV dalam Grid Tenaga Tinggi China

Dalam rangkaian penghantaran tenaga tinggi China, sistem penghantaran tiga fasa digunakan secara meluas, dengan peralatan elektrik tenaga tinggi juga dikonfigurasikan dalam susunan tiga fasa. Kebanyakan pemutus litar SF₆ jenis tank 252kV yang sedia ada mempunyai reka bentuk berasingan fasa, di mana setiap fasa dilengkapi dengan mekanisme operasi motor-spring yang bebas. Penghubungan mekanikal tiga fasa dicapai melalui hubungan elektrik melalui kotak kawalan jangkaan. Walau bagaimanapun, hubungan elektrik mudah dipengaruhi oleh faktor luar, sering menyebabkan masalah seperti operasi tidak penuh fasa dan sinambungan beralih fasa yang buruk. Masalah ini memberi kesan besar kepada kestabilan grid tenaga kerana tekanan gelombang semula naik pada laluan penghantaran meningkat. Untuk mengatasi cabaran ini dan meningkatkan kebolehpercayaan operasi, struktur penghubungan mekanikal tiga fasa telah dibangunkan untuk memastikan pemanduan bersamaan oleh satu mekanisme, dengan itu meningkatkan sinambungan tiga fasa dan mencegah kegagalan hilang fasa.

Skim Reka Bentuk
Perbandingan Antara Hubungan Elektrik dan Mekanikal

• Hubungan Elektrik Tiga Fasa: Menggunakan tiga mekanisme operasi bebas (contohnya, mekanisme CT20 motor-spring untuk produk LW24-252), dengan koordinasi antara fasa dicapai melalui hubungan elektrik dalam kotak jangkaan. Setiap poros pemandu fasa terhubung langsung ke ruang padam busur masing-masing. Sistem perlindungan menggunakan relai ketidaksesuaian kedudukan tiga fasa untuk memicu pengecutan.

• Hubungan Mekanikal Tiga Fasa: Menggunakan satu mekanisme operasi hidrolik-spring, dengan ruang padam busur tiga fasa dihubungkan melalui batang penghubung mekanikal. Untuk pemutus litar jenis tank 252kV dengan susunan ruang padam busur mendatar (biasa di substasi luar), mekanisme operasi dan sistem pemandu diletakkan di hadapan ruang-ruang tersebut, memerlukan reka bentuk semula yang dioptimumkan untuk pemasangan mekanisme, rangkaian pemandu, dan struktur sokongan.

Penambahbaikan Pemutus Litar LW24-252

Pemutus litar LW24-252 asal mempunyai operasi berasingan fasa dengan tiga mekanisme CT20. Untuk mencapai penghubungan mekanikal:

• Mekanisme Operasi Dinaiktaraf: Digantikan dengan mekanisme hidrolik-spring kuasa tinggi (contohnya, CYA5-5) untuk memenuhi keperluan tenaga operasi yang meningkat (tenaga beralih fasa tunggal yang dikira memerlukan reka bentuk hidrolik yang kukuh).

• Peningkatan Struktur Penyegelan: Ditukar dari penyegelan bertindak langsung (menggunakan segel V PTFE tertekan dengan geseran dan kos tinggi) kepada segel bibir putaran untuk mengurangkan daya operasi dan meningkatkan kebolehpercayaan.

• Penetapan Rigid Antar Fasa: Plat penghubung dipasang untuk mengekalkan jarak antara fasa dan meningkatkan keteguhan pemandu.

• Sistem Batang Pengikat Berganda: Menggunakan dua batang pengikat untuk menghantar tork dan mencegah deformasi semasa beralih, memastikan pergerakan bersamaan.

• Kotak Mekanisme Terpadu: Direka bentuk semula untuk menampung mekanisme hidrolik tunggal, menyederhanakan antara muka kawalan dan mekanikal.

Prinsip Kerja dan Struktur

Mekanisme hidrolik-spring mendorong rod piston dalam gerakan linear, yang ditukar kepada gerakan rotari melalui lengan penggerak. Gerakan ini ditransmisikan melalui batang pengikat untuk mensinambungkan tiga fasa. Kotak lengan penggerak kemudian menukar gerakan rotari kembali kepada gerakan linear untuk mengaktifkan kontak bergerak dalam ruang padam busur.

• Proses Penutupan: Rod piston bergerak ke kanan, mendorong lengan penggerak untuk memutar poros pemandu berlawanan arah jam. Gerakan ini ditransfer melalui batang pengikat ke semua tiga fasa, mendorong batang pengikat dalaman ke dalam sehingga kontak tertutup sepenuhnya.

• Proses Pembukaan: Gerakan dibalikkan, dengan rod piston berundur untuk memisahkan kontak.

Reka Bentuk Kekuatan Komponen Pemandu

Untuk mengekalkan ciri-ciri mekanikal asal di bawah penghubungan tiga fasa, tenaga operasi tinggi mekanisme hidrolik-spring (contohnya, 10,000J tenaga beralih total) memerlukan lengan penggerak dan batang pengikat yang diperkuat. Analisis elemen hingga memastikan pembahagian tekanan dalam had bahan semasa operasi tenaga tinggi.

Pilihan Mekanisme dan Penyelesaian
Ciri-Ciri Mekanisme Hidrolik-Spring

• Kelebihan: Reka bentuk padat, integrasi tinggi, tenaga operasi besar (2540J untuk penutupan, 10005J untuk pengecutan), impak suhu minimum, dan kebolehpercayaan tinggi.

• Parameter Teknikal:

• Kitaran operasi terkini: Buka - 0.3s - Tutup-buka - 180s - Tutup-buka

• Tekanan minyak terkini: 48.7MPa ±3MPa

• Masa penyimpanan tenaga: ≤60s setiap kitaran

• Umur mekanikal: 5000 kitaran (Gred M2: 10,000 kitaran)

Penyelesaian dan Prestasi

• Padanan Tenaga: Mekanisme CYA5-5 (10,000J tenaga total) memenuhi keperluan pemutus litar 252kV (6500J untuk pengecutan, 3500J untuk penutupan), dengan marjin keselamatan yang dijamin.

• Sinambungan: Sinambungan beralih tiga fasa ditingkatkan kepada ≤3ms (berbanding LW24-252 konvensional sebanyak 3ms), dicapai melalui peraturan aliran hidrolik dalam katup solenoid.

• Kesannya Ekonomi: Menggantikan tiga mekanisme berasingan dengan satu mengurangkan kos sekitar 15% (85% daripada reka bentuk berasingan fasa konvensional) sambil meningkatkan nilai jualan sebanyak 1.5x kerana kebolehpercayaan yang ditingkatkan.

Ujian Jenis

• Standard: Sesuai dengan DL/T593, GB1984, IEC62271-100.

• Ujian Utama:

• Stabiliti dinamik/termal: 50kA selama 3s; 125kA selama 0.3s

• Ujian kesilapan terminal (T100s): 50kA

• Umur mekanikal: Berjaya menyiapkan 5000 kitaran

• IP rating: Kotak mekanisme lulus ujian tahap perlindungan.

Kesimpulan

Sistem penghubungan mekanikal tiga fasa yang dibangunkan untuk pemutus litar SF₆ jenis tank 252kV menangani isu-isu kebolehpercayaan penting dalam grid tenaga tinggi. Dengan menghapuskan ralat sinambungan fasa dan mengurangkan jumlah komponen, inovasi ini meningkatkan kestabilan grid sambil mencapai penghematan kos. Dengan standard teknikal terkini antarabangsa dan hak intelektual sendiri, penyelesaian ini mengisi jurang teknologi domestik, menyediakan sokongan peralatan yang kukuh untuk peluasan grid tenaga China dan menawarkan prospek pasaran yang luas, termasuk potensi aplikasi dalam sistem switchgear hibrid.