Pagsasadya ng disenyo para sa tatlong-phase na mekanikal na transmisyon para sa 252kV Tank-type High-voltage sulfur Hexafluoride Circuit Breaker

Pagsusunod at Paggamit ng Tatlong-Phase na Mekanikal na Linkage para sa 252kV Tank-Type SF₆ Circuit Breakers sa Mataas na Volt na Grid ng Kuryente sa Tsina

Sa mataas na volt na network ng kuryente sa Tsina, ang tatlong-phase na sistema ng paghahatid ng kuryente ay lubhang ginagamit, kasama ang mga mataas na volt na electrical equipment na naka-configure sa tatlong-phase na layout. Ang karamihan sa umiiral na 252kV tank-type SF₆ circuit breakers ay may disenyo ng phase-separated, kung saan bawat phase ay may sariling motor-spring operating mechanism. Ang tatlong-phase na mekanikal na interlocking ay natutugunan sa pamamagitan ng elektrikal na linkages sa pamamagitan ng junction control box. Gayunpaman, ang mga elektrikal na linkages ay madaling maapektuhan ng panlabas na impluwensya, kaya madalas nagiging sanhi ng mga isyu tulad ng non-full-phase operation at mahinang three-phase switching synchronization. Ang mga problema na ito ay nagbibigay ng malaking epekto sa estabilidad ng grid ng kuryente dahil sa pagtaas ng surge stresses sa transmission lines. Upang tugunan ang mga hamon na ito at mapataas ang operational reliability, isang tatlong-phase na mekanikal na linkage structure ang nalikha upang matiyak ang synchronized drive ng iisang mechanism, kaya nagpapabuti ng three-phase synchronization at pinapawi ang phase-loss faults.

Disenyo ng Pagsusunod
Kontrast sa Elektrikal at Mekanikal na Linkages

• Tatlong-Phase na Elektrikal na Linkage: Gumagamit ng tatlong independent na operating mechanisms (halimbawa, CT20 motor-spring mechanisms para sa LW24-252 products), na may interphase coordination na natutugunan sa pamamagitan ng elektrikal na connections sa junction box. Ang drive shaft ng bawat phase ay direkta na konektado sa kanyang respective arc-quenching chamber. Ang mga protection systems ay gumagamit ng three-phase position mismatch relays upang trigger ang tripping.

• Tatlong-Phase na Mekanikal na Linkage: Gumagamit ng iisang hydraulic-spring operating mechanism, na may tatlong-phase na arc-quenching chambers na konektado sa pamamagitan ng mekanikal na connecting rods. Para sa 252kV tank-type circuit breakers na may horizontal arc-quenching chamber layouts (karaniwan sa outdoor substations), ang operating mechanism at drive system ay naka-position sa harap ng chambers, kaya kinakailangan ng re-optimized design para sa mechanism mounting, drive trains, at support structures.

Pag-upgrade ng LW24-252 Circuit Breakers

Ang orihinal na LW24-252 ay may phase-separated operation na may tatlong CT20 mechanisms. Upang matiyak ang mekanikal na linkage:

• Upgraded Operating Mechanism: Inalis at palitan ng high-power hydraulic-spring mechanism (halimbawa, CYA5-5) upang matugunan ang increased operational energy requirements (calculated single-phase switching energy necessitates a robust hydraulic design).

• Improvement ng Seal Structure: Binago mula sa direct-acting seals (gumagamit ng compressed PTFE V-gaskets na may mataas na friction at cost) patungo sa rotary lip seals upang mabawasan ang operating force at mapataas ang reliability.

• Rigid Interphase Fixing: Ininstall ang connecting plates upang mapanatili ang interphase spacing at mapataas ang drive rigidity.

• Dual-Tie Rod System: Ginamit ang dual tie rods upang ilipat ang torque at mapawi ang deformation during switching, tiyak na synchronized movement.

• Integrated Mechanism Box: Redesigned upang makatampok ang iisang hydraulic mechanism, simplifying control at mechanical interfaces.

Prinsipyong Paggana at Estruktura

Ang hydraulic-spring mechanism ay nagdradrive ng piston rod sa linear motion, na ina-convert sa rotational motion sa pamamagitan ng drive crank arm. Ang motion na ito ay inililipat sa pamamagitan ng tie rods upang synchronized ang tatlong phases. Ang crank arm box ay ina-convert ulit ang rotational motion sa linear motion upang aktuwalin ang moving contacts sa loob ng arc-quenching chambers.

• Closing Process: Ang piston rod ay lumilipat pakanan, nagdrive ng crank arm upang i-rotate ang drive shaft counterclockwise. Ang motion na ito ay inililipat sa pamamagitan ng tie rods sa lahat ng tatlong phases, pumipindot sa internal tie rods pabilanggo hanggang sa mabuksan ang contacts nang buo.

• Opening Process: Ang motions ay inireverse, ang piston rod ay nare-retract upang ibukas ang contacts.

Strength Design ng Drive Components

Upang mapanatili ang orihinal na mekanikal na characteristics under three-phase linkage, ang high operational energy (halimbawa, 10,000J total switching energy) ng hydraulic-spring mechanism ay nangangailangan ng reinforced crank arms at tie rods. Ang finite element analysis ay nag-aaseguro ng stress distribution sa loob ng material limits during high-energy operations.

Pagpili at Debugging ng Mechanism
Mga Karunungan ng Hydraulic-Spring Mechanism

• Advantages: Compact design, mataas na integration, malaking operating energy (2540J para sa closing, 10005J para sa tripping), minimal temperature impact, at mataas na reliability.

• Technical Parameters:

• Rated operation cycle: Open - 0.3s - Close-open - 180s - Close-open

• Rated oil pressure: 48.7MPa ±3MPa

• Energy storage time: ≤60s per cycle

• Mechanical life: 5000 cycles (M2 grade: 10,000 cycles)

Debugging at Performance

• Energy Matching: Ang CYA5-5 mechanism (10,000J total energy) ay tumutugon sa 252kV circuit breaker requirements (6500J para sa tripping, 3500J para sa closing), na may safety margins na assegurado.

• Synchronization: Ang three-phase switching synchronization ay nabawasan hanggang ≤3ms (vs. conventional LW24-252's 3ms baseline), na natutugunan sa pamamagitan ng hydraulic flow regulation sa solenoid valves.

• Cost Efficiency: Ang pagpalit ng tatlong separate mechanisms sa iisang mechanism ay binawasan ang costs ng ~15% (85% ng conventional phase-separated designs) habang tinataas ang sales value ng 1.5x dahil sa enhanced reliability.

Type Testing

• Standards: Compliant sa DL/T593, GB1984, IEC62271-100.

• Key Tests:

• Dynamic/thermal stability: 50kA for 3s; 125kA for 0.3s

• Terminal fault tests (T100s): 50kA

• Mechanical life: Matagumpay na natapos ang 5000 cycles

• IP rating: Ang mechanism box ay pumasa sa protection level tests.

Kaklusion

Ang nilikhang tatlong-phase na mekanikal na linkage system para sa 252kV tank-type SF₆ circuit breakers ay tumutugon sa critical na isyu ng reliablity sa mataas na volt na grids. Sa pamamagitan ng pag-alis ng phase synchronization errors at pagbawas ng bilang ng mga component, ang inobasyon na ito ay nagpapabuti ng grid stability habang nakakamit ng cost savings. Kasama ang international leading technical standards at independent intellectual property rights, ang solusyon na ito ay punan ang teknolohikal na gap sa bansa, nagbibigay ng matibay na equipment support para sa expansion ng grid ng kuryente sa Tsina at nagbibigay ng malawak na market prospects, kasama ang potensyal na aplikasyon sa hybrid switchgear systems.