Design og anvendelsescase for 252kV Dead Tank SF6 Kredsløbsbryder Bueudslukningskammer System

Introduktion

I de seneste år har Nigerias strømbehov været stigende i takt med landets økonomiske og samfundsmæssige udvikling. En stabil og pålidelig strømtransmissionsystem er afgørende for dets udvikling. De 252kV højspændingsledninger spiller en vigtig rolle i Nigerias strømnet, og kredsløbsbrydernes ydeevne påvirker direkte sikkerheden og stabilitетet af disse ledninger. ABB, som er en verdensledende producent af elektrisk udstyr, har udviklet et 252kV død tank SF6 kredsløbsbryder med et avanceret bueafslukningskammer-system, der er designet til at opfylde de specifikke behov for Nigerias strømnet og har opnået SONCAP-certificering, hvilket sikrer overholdelse af lokale standarder.

Design af bueafslukningskammer-systemet
Dobbeltserie bueafslukningsdesign

Bueafslukningskammeret i 252kV død tank SF6 kredsløbsbryder anvender et dobbeltserie design. I dette design er to afbrydere forbundet i serie, og hver afbryder er designet til at bære cirka 50% af den samlede spænding, det vil sige 126kV. Denne innovative tilgang reducerer betydeligt dielektrisk genopretningspres på en enkelt afbryder.

Når der opstår en kortslutning i strømnettet, dannes en storstrømsbue i kredsløbsbryderen. I den traditionelle enkeltserie kredsløbsbryder skal hele 252kV spændingen modstås af en enkelt afbryder under bueafslukningsprocessen, hvilket lægger en enorm pres på dielektrisk genopretningsforholdet for afbryderen. Men i det dobbelte serie design deles spændingen mellem de to afbrydere. Dette reducerer ikke blot elektrisk stress på hver afbryder, men forkorter også tid for dielektrisk genopretningsforhold. Som resultat bliver bueafslukningseffektiviteten forbedret, og risikoen for genoptrykning af bue efter afslukning reduceres betydeligt.

For at sikre stabil drift af det dobbelte serie system har ABB også udviklet et sæt præcise spændingsfordelingskontrolteknologier. Specielle parallelle kondensatorer er installeret på begge ender af hver afbryder. Disse kondensatorer er nøje kalibreret for at sikre, at spændingsfordelingen mellem de to afbrydere er så balanceret som muligt, selv under komplekse midlertidige fejltilstande. Dette spændingsfordelingsmekanisme forbedrer yderligere pålideligheden af bueafslukningskammer-systemet.

T-type kolbepres cylinderstruktur

Prescylinderen i bueafslukningskammer-systemet er designet med en T-type kolbestruktur, som er en nøglekomponent for at generere højhastighed SF6 gasflow. Når kredsløbsbryderen modtager en trip kommando, begynder T-type kolben at bevæge sig. Under åbningsprocessen comprimerer kolben SF6 gassen i cylindren til en pres på 1.2MPa.

Denne komprimeringsproces er præcist kontrolleret for at sikre, at en højhastigheds gasflow på 600m/s kan genereres. Den højhastighed SF6 gasflow spiller en afgørende rolle i bueafslukningsprocessen. Når bue dannes, kan den højhastigheds gasflow hurtigt køle bueplasmaet, reducere temperaturen af bue, og fjerne ioniserede partikler i buen kanal. Derved accelererer den processen for dielektrisk styrkegenopretningsforholdet i bueudslukningskløften, hvilket giver kredsløbsbryderen mulighed for hurtigt at skære af fejlstrømmen og fuldføre bueafslukningsopgaven.

T-type kolbestruktur har også fordele som enkel struktur, høj mekanisk styrke, og god tætningsydeevne. Den simple struktur er gunstig for produktion og vedligeholdelse af prescylinderen, mens den høje mekaniske styrke sikrer, at kolben kan modstå højpres og højhastighedsbevægelser under driftsprocessen. Den gode tætningsydeevne af prescylinderen sikrer, at SF6 gassen ikke leder ud, hvilket opretholder normal drift af kredsløbsbryderen og sikrer sikkerheden af strømnettet.

PTFE-forstærket kulstof fiber mundstykker

Mundstykket er en vigtig del af bueafslukningskammeret, og dets materialeegenskaber påvirker direkte servicelevetiden og bueafslukningsydeevnen af kredsløbsbryderen. ABB har valgt PTFE-forstærket kulstof fiber som materiale til mundstykkerne i 252kV død tank SF6 kredsløbsbryder bueafslukningskammeret.

PTFE-forstærket kulstof fiber har fremragende egenskaber som høj temperatur modstand, slid modstand, og stærk bue-erosionsmodstand. Under bueafslukningsprocessen kan temperaturen i bueområdet nå ekstremt høje værdier, ofte over 10.000 °C. Høj temperatur modstanden hos PTFE-forstærket kulstof fiber gør, at mundstykket kan opretholde sin strukturelle integritet og ydeevnestabilitet under sådan hårde forhold.

Hvad angår bue-erosionsmodstand, kan dette materiale klare mindst 2000 fuld kapacitet afbrydelser (50kA), hvilket betydeligt forlænger vedligeholdelsescyklen for kredsløbsbryderen. I sammenligning med traditionelle mundstykke materialer har PTFE-forstærket kulstof fiber mundstykker en længere servicelevetid, hvilket reducerer hyppigheden af udstyr vedligeholdelse og udskiftning, og dermed reducerer den samlede drifts- og vedligeholdelsesomkostninger for strømnettet.

SONCAP-certificering og overholdelse

For at komme ind på det nigerianske marked har 252kV død tank SF6 kredsløbsbryder bueafslukningskammer-systemet, udviklet af ABB, succesfuldt passerede SONCAP-certificeringsprocessen. SONCAP-certificering er et strengt vurderingsprogram implementeret af Standards Organization of Nigeria for at sikre, at importerede elektriske produkter overholder lokale sikkerheds-, sundheds- og miljøbeskyttelsesstandarder.

Under certificeringsprocessen har ABB's produkt undergået omfattende tester i forskellige aspekter, herunder elektrisk ydeevne, mekanisk ydeevne, sikkerhedsevne, og miljøtilpasning. Det dobbelte serie bueafslukningsdesign, T-type kolbe pres cylinderstruktur, og PTFE-forstærket kulstof fiber mundstykker har alle overholdt strenge undersøgelser og verificering.

For eksempel, i elektriske ydeevnetests, har spændingsfordelingsydeevnen af det dobbelte system, bueafslukningskapaciteten af kredsløbsbryderen under forskellige fejlstrømmer, og dielektrisk genopretnings karakteristika, alle opfyldt eller overskred kravene i nigerianske standarder. I mekaniske ydeevnetests, har styrken og holdbarheden af T-type kolbestruktur, samt pålideligheden af den mekaniske operation af kredsløbsbryderen, også fuldt anerkendt.

Den succesfulde opnåelse af SONCAP-certificering beviser ikke kun høj kvalitet og pålidelighed af ABB's 252kV død tank SF6 kredsløbsbryder bueafslukningskammer-system, men giver også en solid garanti for dets bred anvendelse i det nigerianske strømnet.

Anvendelse i Nigerias strømnet

252kV død tank SF6 kredsløbsbryder med dette avancerede bueafslukningskammer-system er blevet succesfuldt anvendt i flere vigtige strømtransmissionsprojekter i Nigeria. I disse projekter har kredsløbsbryderne vist fremragende ydeevne.

Under driftsprocessen har det dobbelte serie bueafslukningsdesign effektivt håndteret flere kortslutningsfejl, hvilket har sikret hurtig isolation af fejl og minimaliseret indvirkningen på strømnettet. T-type kolbe pres cylinderstruktur har stabelt genereret højhastighed SF6 gasflow, hvilket har gjort, at kredsløbsbryderne kunne fuldføre bueafslukningsopgaven inden for en kort tid. PTFE-forstærket kulstof fiber mundstykker har også opretholdt god ydeevne, og ingen betydelig erosion eller skade er opstået selv efter mange operationer.

Gennem den pålidelige drift af disse kredsløbsbrydere er pålideligheden og stabiliteten af det nigerianske strømnet blevet betydeligt forbedret. Strømafbrydelser forårsaget af kredsløbsbryderfejl er blevet betydeligt reduceret, hvilket giver en mere stabil strømforsyning for industriel produktion og folks daglige liv i Nigeria. Samtidig har den lange servicelevetid og lave vedligeholdelseskrav for kredsløbsbryderne også reduceret drifts- og vedligeholdelsesomkostninger for den lokale strømdepartement, hvilket er af stor betydning for den bæredygtige udvikling af Nigerias strømbranche.

Konklusion

Designet af 252kV død tank SF6 kredsløbsbryder bueafslukningskammer-systemet af ABB, med dets innovative dobbeltserie bueafsluknings, T-type kolbe pres cylinderstruktur, og PTFE-forstærket kulstof fiber mundstykker, giver en fremragende løsning for Nigerias højspændingsstrømtransmission. Opnåelsen af SONCAP-certificering sikrer overholdelse af lokale standarder, og dens succesfulde anvendelse i Nigerias strømnet har bekræftet dets høje pålidelighed og fremragende ydeevne. Dette design case opfylder ikke kun de nuværende strømnetudviklingsbehov i Nigeria, men giver også værdifuld erfaring og reference for design og anvendelse af lignende højspændingskredsløbsbrydere i andre regioner. I fremtiden vil ABB fortsætte med at optimere og forbedre denne teknologi for at bidrage mere til udviklingen af den globale strømbranche.