252kV Tank Tipi Yüksek Gerilimli Kestirici için Üç Fazlı Mekanik İletim Şeması Tasarımı

Çin'in Yüksek Gerilimli Elektrik Ağındaki 252kV Tank Tipi SF₆ Kesici Anahtarlarda Üç Fazlı Mekanik Bağlantı Tasarımı ve Uygulaması

Çin'in yüksek gerilimli iletim ağında, üç fazlı güç iletim sistemleri yaygın olarak kullanılmaktadır ve yüksek gerilimli elektrik ekipmanları da üç fazlı yapılandırmalara sahiptir. Mevcut çoğu 252kV tank tipi SF₆ kesici anahtar, her fazın bağımsız bir motor yay mekanizmasına sahip olan faz ayrı tasarımıyla üretilmiştir. Üç fazlı mekanik bağlantının sağlanması, bir bağlantı kontrol kutusu aracılığıyla elektriksel bağlantılarla gerçekleştirilir. Ancak, elektriksel bağlantılar dış etkenlere karşı hassas olabilir ve bu durum, tam faz çalışmayışı ve zayıf üç fazlı anahtarlamayla ilgili sorunlara yol açabilir. Bu sorunlar, iletim hatlarında artan ani yükler nedeniyle elektrik ağı istikrarına önemli etki yaratmaktadır. Bu zorlukların üstesinden gelmek ve işlem güvenilirliğini artırmak için, tek bir mekanizma tarafından senkronize sürükleme sağlayarak üç fazlı senkronizasyonu iyileştiren ve faz kaybı hatalarını önleyen bir üç fazlı mekanik bağlantı yapısı geliştirilmiştir.

Tasarım Şeması
Elektriksel ve Mekanik Bağlantılar Arasındaki Karşılaştırma

• Üç Fazlı Elektriksel Bağlantı: Üç bağımsız çalışma mekanizması (örneğin, LW24-252 ürünleri için CT20 motor yay mekanizmaları) kullanılır ve fazlar arası koordinasyon, bağlantı kutusundaki elektriksel bağlantılar aracılığıyla sağlanır. Her fazın sürme şaftı doğrudan kendi kemerleme odasına bağlanır. Koruma sistemleri, triplamayı tetiklemek için üç faz pozisyon uyuşmazlığı rölelerini kullanır.

• Üç Fazlı Mekanik Bağlantı: Tek bir hidrolik yay mekanizması kullanılır ve üç fazlı kemerleme odaları mekanik bağlantı çubukları aracılığıyla birbirine bağlanır. Yatay kemerleme odası düzenine sahip (genellikle açık hava alt istasyonlarında kullanılan) 252kV tank tipi kesici anahtarlarda, çalışma mekanizması ve sürme sistemi odaların önünde yer alır ve mekanizma montajı, sürme trenleri ve destek yapıları için yeniden optimize edilmiş bir tasarım gerekir.

LW24-252 Kesici Anahtarlarının Modernizasyonu

Orijinal LW24-252, üç CT20 mekanizması ile faz ayrı çalışmayı sunar. Mekanik bağlantı sağlamak için:

• Güncellenmiş Çalışma Mekanizması: Artan işlem enerji gereksinimlerini karşılamak için güçlü bir hidrolik yay mekanizması (örneğin, CYA5-5) ile değiştirildi (hesaplanan tek faz anahtarlama enerjisi, sağlam bir hidrolik tasarım gerektirmektedir).

• Kalıp Yapısının İyileştirilmesi: Yüksek sürtünme ve maliyetli sıkıştırılmış PTFE V-kalıp kullanılarak doğrudan hareketli kalıplardan, daha düşük çalışma gücü ve daha iyi güvenilirlik sağlayan dönen lip kalıplara geçiş yapıldı.

• Sert Faz Arası Sabitleme: Faz arası boşluğu koruyacak ve sürme sertliğini artıracak bağlantı plakaları monte edildi.

• Çift Çubuk Sistemi: Anahtarlama sırasında deformasyonu önlemek ve senkronize hareketi sağlamak için çift çubuk kullanıldı.

• Tek parça Mekanizma Kutusu: Tek hidrolik mekanizmayı barındıracak şekilde yeniden tasarlandı, kontrol ve mekanik arayüzler birleştirildi.

Çalışma Prensibi ve Yapısı

Hidrolik yay mekanizması, piston çubuğu doğrusal hareket haline getirir ve bu hareket, sürme krank kol aracılığıyla dönme harekete dönüştürülür. Bu hareket, tüm üç fazda senkronize hareketi sağlamak üzere çubuklar aracılığıyla iletilir. Ardından, krank kol kutusu, dönme hareketi tekrar doğrusal harekete dönüştürerek kemerleme odalarındaki hareketli kontakları aktive eder.

• Kapatma Süreci: Piston çubuğu sağa doğru hareket eder, krank kolunu saat yönünün tersine dönerek sürme şaftını hareket ettirir. Bu hareket, iç çubukları iterek tüm üç fazda kontakların tamamen kapanmasını sağlayacak şekilde çubuklar aracılığıyla iletilir.

• Açma Süreci: Hareketler ters yönde gerçekleşir, piston çubuğu geri çekilerek kontaklar ayrılır.

Sürme Bileşenlerinin Güç Tasarımı

Üç fazlı bağlantı altında orijinal mekanik özelliklerin korunması için, hidrolik yay mekanizmasının yüksek işlem enerjisi (örneğin, toplam 10,000J anahtarlama enerjisi), güçlendirilmiş krank kol ve çubuklar gerektirmektedir. Sonlu eleman analizi, yüksek enerji işlemlerinde malzeme sınırları içindeki gerilme dağılımını garanti eder.

Mekanizma Seçimi ve Ayarlaması
Hidrolik Yay Mekanizmasının Özellikleri

• Avantajlar: Kompakt tasarım, yüksek entegrasyon, büyük işlem enerjisi (kapama için 2540J, triplama için 10005J), minimal sıcaklık etkisi, yüksek güvenilirlik.

• Teknik Parametreler:

• Nominal çalışma döngüsü: Aç - 0.3s - Kapat-aç - 180s - Kapat-aç

• Nominal yağ basıncı: 48.7MPa ±3MPa

• Enerji depolama süresi: ≤60s per cycle

• Mekanik ömür: 5000 döngü (M2 sınıfı: 10,000 döngü)

Ayarlama ve Performans

• Enerji Eşleşmesi: CYA5-5 mekanizması (toplam 10,000J enerji), 252kV kesici anahtar gereksinimlerini (triplama için 6500J, kapama için 3500J) karşılar ve güvenlik marjı sağlar.

• Senkronizasyon: Üç fazlı anahtarlama senkronizasyonu, manyetik valflerde hidrolik akış regülasyonu aracılığıyla, geleneksel LW24-252'nin 3ms temel değerine kıyasla ≤3ms'ye iyileştirildi.

• Maliyet Verimliliği: Üç ayrı mekanizmanın yerine bir tane kullanılması, maliyetleri yaklaşık %15 (%85 konvansiyonel faz ayrı tasarımlarına göre) azaltırken, artırılan güvenilirlik nedeniyle satış değeri 1.5 katına çıkar.

Tip Denemeleri

• Standartlar: DL/T593, GB1984, IEC62271-100 standartlarına uygun.

• Ana Denemeler:

• Dinamik/termal istikrar: 50kA 3s; 125kA 0.3s

• Uç nokta hatası denemeleri (T100s): 50kA

• Mekanik ömür: 5000 döngü başarıyla tamamlandı

• IP derecesi: Mekanizma kutusu, koruma seviyesi testlerini geçti.

Sonuç

Geliştirilen 252kV tank tipi SF₆ kesici anahtarlar için üç fazlı mekanik bağlantı sistemi, yüksek gerilimli ağlardaki kritik güvenilirlik sorunlarını ele alıyor. Faz senkronizasyon hatalarını ortadan kaldırarak ve bileşen sayısını azaltarak, bu yenilik, elektrik ağı istikrarını artırırken maliyet tasarrufu sağlıyor. Uluslararası lider teknik standartlar ve bağımsız fikri mülkiyet haklarıyla, bu çözüm, yerel teknoloji boşluğunu doldurarak, Çin'in elektrik ağı genişlemesi için güçlü ekipman desteği sağlıyor ve hibrit anahtar kavrama sistemlerinde potansiyel uygulamalar dahil olmak üzere geniş pazar fırsatları sunuyor.