Проектиране и приложение на система за изгасяване на дъга в 252кВ бездействащ резервоар SF6 прекъсвач

Въведение

През последните години потреблението на електроенергия в Нигерия е нарастващо с развитието на икономиката и обществото. Стабилна и надеждна система за предаване на електроенергия е от решаващо значение за нейното развитие. Високонапрегнатите линии за предаване на 252 кВ играят важна роля в електропреносната мрежа на Нигерия, а производителността на прекъсвачите директно влияе върху безопасността и стабилността на тези линии. ABB, като световен лидер в производството на електрическо оборудване, е разработила 252-кВ прекъсвач с изолирана камера и SF6 с напредъкна система за гасене на дъга, който е проектиран да удовлетворява специфичните нужди на електропреносната мрежа на Нигерия и е получил сертификат SONCAP, гарантиращ спазването на местните стандарти.

Проектуване на системата за гасене на дъга
Дизайн на двойно прекъсване в серия

Камерата за гасене на дъга на 252-кВ прекъсвача с изолирана камера и SF6 използва дизайн на двойно прекъсване в серия. В този дизайн два прекъсвача са свързани в серия, а всеки прекъсвач е проектиран да поема приблизително 50% от общата напрегнатост, тоест 126 кВ. Този иновативен подход значително намалява диелектричното възстановяване на налягането върху единично прекъсване.

Когато в електропреносната мрежа се появи краткосрочно коротко съединение, в прекъсвача се генерира голяма дъга. В традиционния прекъсвач с единично прекъсване, цялата напрегнатост от 252 кВ трябва да бъде поета от един прекъсвач по време на процеса на гасене на дъга, което оказва огромно налягане върху диелектричното възстановяване на прекъсвача. Обаче, в дизайна на двойно прекъсване в серия, напрегнатостта е разделена между двата прекъсвача. Това не само намалява електрическото напрежение върху всеки прекъсвач, но и съкращава времето, необходимо за диелектричното възстановяване. В резултат на това, ефективността на гасенето на дъга се подобрява, а рискът от повторно запалване на дъгата след гасене е значително намален.

За да се осигури стабилната работа на системата на двойно прекъсване в серия, ABB е разработила набор от прецизни технологии за контрол на деленето на напрегнатостта. Специални паралелни кондензатори са инсталирани на двете страни на всеки прекъсвач. Тези кондензатори са внимателно калибрирани, за да се гарантира, че деленето на напрегнатостта между двата прекъсвача е колкото се може по-балансирано, дори при сложни преходни условия на повреда. Този механизъм за делене на напрегнатостта допълнително подобрява надеждността на системата за гасене на дъга.

Структура на цилиндър с Т-образен поршнен пресър

Цилиндърът в системата за гасене на дъга е проектиран с Т-образна поршнена структура, която е ключов компонент за генериране на високоскоростен поток на газ SF6. Когато прекъсвачът получи команда за прекъсване, Т-образният поршнен пресър започва да се движи. По време на процеса на откриване, поршнен пресърът компресира газа SF6 в цилиндъра до налягане от 1,2 МПа.

Този процес на компресия е прецизно контролиран, за да се гарантира, че може да бъде генериран високоскоростен поток на газ с 600 м/с. Високоскоростният поток на газ SF6 играе жизненоважна роля в процеса на гасене на дъга. Когато се генерира дъга, високоскоростният поток на газа може бързо да охлади плазмата на дъгата, да намали температурата на дъгата и да премахне йонизираните частици в каналa на дъгата. По този начин, ускорява процеса на възстановяване на диелектричната сила в празнината за гасене на дъга, позволявайки на прекъсвача бързо да прекъсне дефектния ток и да завърши задачата по гасене на дъга.

Структурата на Т-образния поршнен пресър има още преимущества като проста конструкция, висока механична здравина и добра герметичност. Простата конструкция е благоприятна за производството и поддръжката на цилиндъра, докато високата механична здравина гарантира, че поршнен пресърът може да поеме високото налягане и високоскоростното движение по време на експлоатация. Добрата герметичност на цилиндъра гарантира, че газът SF6 няма да изтече, поддържайки нормалната работа на прекъсвача и осигурявайки безопасността на електропреносната мрежа.

Издувачи от PTFE-подсилено въглеродно влакно

Издувачът е важен компонент на камерата за гасене на дъга, а неговите материали директно влияят на срока на ползване и производителността на гасене на дъга на прекъсвача. ABB е избрала PTFE-подсилено въглеродно влакно като материал за издувачите на камерата за гасене на дъга на 252-кВ прекъсвача с изолирана камера и SF6.

PTFE-подсиленото въглеродно влакно има отлични свойства, като устойчивост към високи температури, износостойчивост и силна устойчивост към ерозия от дъга. По време на процеса на гасене на дъга, температурата в областта на дъгата може да достигне изключително високи стойности, често над 10 000 °C. Устойчивостта към високи температури на PTFE-подсиленото въглеродно влакно позволява на издувача да поддържа структурната целост и стабилността на производителността в такива сурови условия.

От гледна точка на устойчивостта към ерозия от дъга, този материал може да поеме поне 2000 пълни прекъсвания (50 кА), което значително продължава интервала за поддръжка на прекъсвача. В сравнение с традиционните материали за издувачи, издувачите от PTFE-подсилено въглеродно влакно имат по-дълъг срок на ползване, намаляват честотата на поддръжка и замяна на оборудването и следователно намаляват общи операционни и поддръжкови разходи на електропреносната мрежа.

Сертификат SONCAP и спазване на стандарти

За да влезе на пазара на Нигерия, системата за гасене на дъга на 252-кВ прекъсвача с изолирана камера и SF6, разработена от ABB, успешно е преминала през процеса на сертифициране SONCAP. Сертификатът SONCAP е строг програма за оценка, изпълнявана от Организацията за стандартизиране на Нигерия, за да се гарантира, че вносните електрически продукти спазват местните стандарти за безопасност, здраве и опазване на околната среда.

По време на процеса на сертифициране, продуктът на ABB е подложен на комплексни тестове в различни аспекти, включително електрическа производителност, механична производителност, безопасност и адаптивност към околната среда. Дизайнът на двойно прекъсване в серия, структурата на цилиндър с Т-образен поршнен пресър и издувачите от PTFE-подсилено въглеродно влакно са всички издържали строга проверка и верификация.

Например, в тестовете за електрическа производителност, производителността по делене на напрегнатостта на системата на двойно прекъсване, способността на прекъсвача за гасене на дъга при различни дефектни токове и характеристиките на диелектричното възстановяване са всички отговаряли или надвишавали изискванията на нигерийските стандарти. В тестовете за механична производителност, здравината и издръжливостта на структурата на Т-образен поршнен пресър, както и надеждността на механичната операция на прекъсвача, също са били напълно признати.

Успешното получаване на сертификат SONCAP не само доказва високото качество и надеждност на системата за гасене на дъга на 252-кВ прекъсвача с изолирана камера и SF6 на ABB, но и предоставя твърдо гаранция за нейното широко приложение в електропреносната мрежа на Нигерия.

Приложение в електропреносната мрежа на Нигерия

252-кВ прекъсвача с изолирана камера и SF6 с тази напредъкна система за гасене на дъга вече е успешно приложена в няколко ключови проекта за предаване на електроенергия в Нигерия. В тези проекти прекъсвачите са показали отлична производителност.

По време на експлоатация, дизайнът на двойно прекъсване в серия е ефективно справил с множество короткосрочни коротки съединения, гарантирайки бързото изолиране на дефектите и минимизиране на въздействието върху електропреносната мрежа. Структурата на цилиндър с Т-образен поршнен пресър е стабилно генерирана високоскоростен поток на газ SF6, позволявайки на прекъсвачите да завършат задачата по гасене на дъга в кратък период от време. Издувачите от PTFE-подсилено въглеродно влакно също са поддържали добра производителност, а без значителна ерозия или повреда, дори след много операции.

Благодарение на надеждната работа на тези прекъсвачи, надеждността и стабилността на електропреносната мрежа на Нигерия са значително подобрени. Отказите на електропреносната мрежа, причинени от откази на прекъсвачите, са значително намалени, предоставяйки по-стабилна електроенергия за индустриалното производство и всекидневния живот на населението в Нигерия. Едновременно с това, дългият срок на ползване и ниските изисквания за поддръжка на прекъсвачите също са намалили операционните и поддръжкови разходи на местните електроенергийни органи, което е от голямо значение за устойчивото развитие на електроенергийната индустрия на Нигерия.

Заключение

Проектуването на системата за гасене на дъга на 252-кВ прекъсвача с изолирана камера и SF6 от ABB, с неговия иновативен дизайн на двойно прекъсване в серия, структура на цилиндър с Т-образен поршнен пресър и издувачи от PTFE-подсилено въглеродно влакно, предоставя отлично решение за високонапрегнатото предаване на електроенергия в Нигерия. Получаването на сертификат SONCAP гарантира спазването на местните стандарти, а успешното му приложение в електропреносната мрежа на Нигерия е потвърдило неговата висока надеждност и отлична производителност. Този пример за проектуване не само удовлетворява текущите нужди на електропреносната мрежа на Нигерия, но и предоставя ценен опит и референция за проектирането и приложението на подобни високонапрегнати прекъсвачи в други региони. В бъдеще, ABB ще продължи да оптимизира и подобрява тази технология, за да допринесе още повече за развитието на глобалната електроенергийна индустрия.