Dizajn i primena trofazne mehaničke veze za prekidače sa SF₆ u rezervoaru od 252kV u visokonaponskoj mreži u Kini
U visokonaponskoj mreži u Kini univerzalno se koriste trofazni sistemi prijenosa struje, a visokonaponska električna oprema je takođe konfigurisana u trofaznim rasporedu. Većina postojećih prekidača sa SF₆ u rezervoaru od 252kV ima faza razdvojene dizajnove, gde svaka faza ima nezavisnu motor-springsku operativnu mehanizmu. Trofazna mehanička vezivanja postižu se putem električnih vezivanja preko kutijskog kontrolopnog okvira. Međutim, električna vezivanja su podložna vanjskim uticajima, što često dovodi do problema poput nedovoljnog radnog stanja sve tri faze i loše sinhronizacije prekidanja u tri faze. Ovi problemi imaju značajan uticaj na stabilnost mreže zbog povećanih talasnih napona na vodovima. Da bi se ovi izazovi rešili i poboljšala pouzdanost rada, razvijen je dizajn trofazne mehaničke veze kako bi se osiguralo sinhronizovano pokretanje jednom mehanizmom, time se poboljšava sinhronizacija tri faze i sprečavaju greške izgube faze.
Dizajnska shema
Uspon električnih i mehaničkih vezivanja
Trofazno električno vezivanje: Koristi tri nezavisne operativne mehanizme (npr. CT20 motor-springske mehanizme za LW24-252 proizvode), s koordinacijom između faza dostignutom kroz električne vezove u kontrolopnom okviru. Vrtnja svake faze direktno se povezuje sa svojom odgovarajućom komorom za gasenje lukova. Sistemi zaštite koriste releje za neusklađenost položaja tri faze kako bi se aktiviralo prekid.
Trofazno mehaničko vezivanje: Koristi jednu hidrauličko-springsku operativnu mehanizmu, s trofaznim komorama za gasenje lukova povezanima preko mehaničkih spojnih štapova. Za prekidače sa SF₆ u rezervoaru od 252kV sa horizontalnim rasporedom komora za gasenje lukova (što je uobičajeno u otvorenim pretvorama), operativna mehanizma i pogonski sistem su pozicionirani ispred komora, što zahteva ponovno optimizovanje dizajna za montažu mehanizama, pogonske lanca i nosačne konstrukcije.
Rekonstrukcija prekidača LW24-252
Originalni LW24-252 ima faze razdvojene operacije sa tri CT20 mehanizama. Da bi se postiglo mehaničko vezivanje:
Nadograđena operativna mehanizma: Zamenjena je sa moćnim hidrauličko-springskim mehanizmom (npr. CYA5-5) kako bi se ispuni potrebe za povećanom operativnom energijom (izračunata energija za prekid jedne faze zahteva robustan hidraulički dizajn).
Poboljšanje sigurnosne strukture: Konvertovano iz direktnih sigurnosnih struktura (koristeći stisnut PTFE V-profilne štapiće sa viskom trenja i cenom) u rotacijske usne sigurnosne strukture kako bi se smanjila operativna sila i poboljšala pouzdanost.
Čvrsto fiksiranje između faza: Instalirane su spojne ploče kako bi se održao prostor između faza i poboljšala čvrstoća pogona.
Dvostruki sustav štapova: Koriste se dva štapa za prenos momenta i sprečavanje deformacije tokom preključivanja, osiguravajući sinhronizovano kretanje.
Integrirana kutijska mehanizma: Redizajnirana je da bi pružila prostor za jednu hidrauličku mehanizmu, pojednostavljivajući kontrolne i mehaničke interfejsa.
Princip rada i struktura
Hidrauličko-springska mehanizma pokreće pistonski štap u linearnom kretanju, koje se pretvara u rotacijsko kretanje preko pogonskog kraka. Ovo kretanje se prenosi kroz štape kako bi se sinhronizovalo u tri faze. Kutija krakova zatim pretvara rotacijsko kretanje natrag u linearno kretanje kako bi se aktivirale pokretna kontakta unutar komora za gasenje lukova.
Proces zatvaranja: Pistonski štap se kreće desno, pokrećući krak da vrati pogonski valjak u suprotnom smeru. Ovo kretanje se prenosi kroz štape na sve tri faze, guranjem unutrašnjih štapova unutra dok se kontakti potpuno zatvore.
Proces otvaranja: Kretanja su obrnuta, s povlačenjem pistonskog štapa da se kontakti razdvoje.
Jačina dizajna pogonskih elemenata
Da bi se održali originalni mehanički karakteristike pod trofaznim vezivanjem, visoka operativna energija hidrauličko-springske mehanizme (npr. ukupna energija preključivanja od 10,000J) zahteva pojačane krake i štape. Analiza metodom konačnih elemenata osigurava distribuciju naprezanja unutar granica materijala tokom radnji sa visokom energijom.
Izbor i ispitivanje mehanizama
Osobine hidrauličko-springske mehanizme
Prednosti: Kompaktan dizajn, visoka integracija, velika operativna energija (2540J za zatvaranje, 10005J za prekid), minimalan uticaj temperature i visoka pouzdanost.
Tehnički parametri:
Nominovani ciklus rada: Otvaranje - 0.3s - Zatvaranje-otvaranje - 180s - Zatvaranje-otvaranje
Nominovani tlak ulja: 48.7MPa ±3MPa
Vreme akumulacije energije: ≤60s po ciklusu
Mehanički život: 5000 ciklusa (Klasa M2: 10,000 ciklusa)
Ispitivanje i performanse
Podudaranje energije: Mechanizam CYA5-5 (ukupna energija od 10,000J) zadovoljava zahteve prekidača od 252kV (6500J za prekid, 3500J za zatvaranje), s obezbeđenim sigurnosnim margincima.
Sinhronizacija: Sinhronizacija preključivanja u tri faze je poboljšana na ≤3ms (u poređenju sa konvencionalnim LW24-252 bazom od 3ms), dostignuto kroz regulaciju hidrauličkog toka u magnetnih ventila.
Efikasnost troškova: Zamena tri posebna mehanizama sa jednim smanjuje troškove za ~15% (85% od konvencionalnih dizajna sa razdvojenim fazama) dok se prodajna vrednost povećava 1.5 puta zbog poboljšane pouzdanosti.
Tip testiranja
Zaključak
Razvijeni sistem trofazne mehaničke veze za prekidače sa SF₆ u rezervoaru od 252kV rešava ključne probleme pouzdanosti u visokonaponskoj mreži. Eliminiranjem grešaka sinhronizacije faza i smanjenjem broja komponenti, ova inovacija poboljšava stabilnost mreže dok ostvaruju smanjenje troškova. Sa međunarodnim vodećim tehničkim standardima i nezavisnim intelektualnim svojinama, ovo rešenje popunjava tehnološku prazninu u zemlji, pružajući čvrstu opremu za proširenje elektromreže u Kini i šire perspektive tržišta, uključujući potencijalne primene u hibridnim uređajima za prekid.
