Design und Anwendungsfall des 252kV Dead Tank SF6 Schalters Bogenlöschsystem

Einführung

In den letzten Jahren ist die Stromnachfrage in Nigeria aufgrund der wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Entwicklung gestiegen. Ein stabiles und zuverlässiges Stromübertragungssystem ist entscheidend für diese Entwicklung. Die 252kV-Hochspannungsleitung spielt eine wichtige Rolle im nigerianischen Stromnetz, und die Leistung der Schaltgeräte beeinflusst direkt die Sicherheit und Stabilität dieser Leitungen. ABB, als weltweit führender Hersteller von elektrischem Gerät, hat einen 252kV-Dichter-SF6-Schalter mit einem fortschrittlichen Bögenlöschsystem entwickelt, das speziell auf die Bedürfnisse des nigerianischen Stromnetzes zugeschnitten ist und die SONCAP-Zertifizierung erhalten hat, was seine Konformität mit den lokalen Standards gewährleistet.

Design des Bögenlöschsystems
Doppelschnittreihe-Bögenlösch-Design

Das Bögenlöschsystem des 252kV-Dichter-SF6-Schalters verwendet ein Doppelschnittreihe-Design. In diesem Design sind zwei Unterbrecher in Reihe geschaltet, und jeder Unterbrecher ist so konzipiert, dass er etwa 50% der Gesamtspannung, also 126kV, trägt. Dieser innovative Ansatz reduziert signifikant den dielektrischen Wiederherstellungsdruck auf einen einzelnen Schnitt.

Wenn im Stromnetz ein Kurzschlussfehler auftritt, entsteht im Schalter ein starkes Strombogen. Im traditionellen Einzelunterbrecher muss während des Bögenlöschenprozesses der gesamte Spannung von 252kV von einem einzigen Unterbrecher getragen werden, was einen enormen Druck auf die dielektrische Wiederherstellung des Unterbrechers ausübt. Im Doppelschnittreihe-Design wird jedoch die Spannung zwischen den beiden Unterbrechern geteilt. Dies reduziert nicht nur den elektrischen Stress auf jeden Unterbrecher, sondern verkürzt auch die Zeit, die für die dielektrische Wiederherstellung benötigt wird. Als Ergebnis wird die Bögenlösch-Effizienz verbessert, und das Risiko einer Wiederentzündung des Bogens nach dem Löschen wird erheblich reduziert.

Um den stabilen Betrieb des Doppelschnittreihe-Systems sicherzustellen, hat ABB auch eine Reihe präziser Spannungsteilungskontrolltechnologien entwickelt. Besondere parallele Kondensatoren sind an beiden Enden jedes Unterbrechers installiert. Diese Kondensatoren sind sorgfältig kalibriert, um sicherzustellen, dass die Spannungsaufteilung zwischen den beiden Unterbrechern auch unter komplexen transitorischen Fehlbedingungen so ausgeglichen wie möglich ist. Dieses Spannungsteilungsmechanismus erhöht die Zuverlässigkeit des Bögenlöschsystems weiter.

T-förmige Kolben-Druckzylinderverbundstruktur

Der Druckzylinder im Bögenlöschsystem ist mit einer T-förmigen Kolbenstruktur konzipiert, die ein wesentlicher Bestandteil zur Erzeugung eines hochgeschwindigen SF6-Gasstroms ist. Wenn der Schalter einen Abschaltbefehl erhält, beginnt der T-förmige Kolben sich zu bewegen. Während des Öffnungsprozesses komprimiert der Kolben das SF6-Gas im Zylinder auf einen Druck von 1,2MPa.

Dieser Kompressionsprozess wird präzise gesteuert, um sicherzustellen, dass ein hochgeschwindiger Gasstrom von 600m/s erzeugt werden kann. Der hochgeschwindige SF6-Gasstrom spielt eine entscheidende Rolle im Bögenlöschenprozess. Wenn der Bogen entsteht, kann der hochgeschwindige Gasstrom das Bogenplasma schnell abkühlen, die Temperatur des Bogens senken und die ionisierten Teilchen im Bogenkanal entfernen. Auf diese Weise wird der Prozess der dielektrischen Wiederherstellung im Bögenlöschenraum beschleunigt, sodass der Schalter den Fehlerstrom schnell abschalten und die Bögenlöschaufgabe vollenden kann.

Die T-förmige Kolbenstruktur hat auch Vorteile wie einfache Struktur, hohe mechanische Festigkeit und gute Dichtheit. Die einfache Struktur fördert die Herstellung und Wartung des Druckzylinders, während die hohe mechanische Festigkeit sicherstellt, dass der Kolben die hohen Drücke und Geschwindigkeiten während des Betriebs überstehen kann. Die gute Dichtheit des Druckzylinders stellt sicher, dass das SF6-Gas nicht austreten kann, was den normalen Betrieb des Schalters gewährleistet und die Sicherheit des Stromnetzes sicherstellt.

PTFE-verstärkte Kohlenstofffasernozzeln

Die Düse ist ein wichtiger Bestandteil des Bögenlöschraums, und ihre Materialleistung beeinflusst direkt die Lebensdauer und die Bögenlöschleistung des Schalters. ABB hat PTFE-verstärkte Kohlenstofffaser als Material für die Düsen des 252kV-Dichter-SF6-Schalters im Bögenlöschraum ausgewählt.

PTFE-verstärkte Kohlenstofffaser hat exzellente Eigenschaften wie Hitzebeständigkeit, Verschleißfestigkeit und starke Bogenabriebresistenz. Während des Bögenlöschenprozesses kann die Temperatur im Bogenbereich extrem hohe Werte erreichen, oft über 10.000 °C. Die Hitzebeständigkeit von PTFE-verstärkter Kohlenstofffaser ermöglicht es der Düse, ihre strukturelle Integrität und Leistungsstabilität unter solch harschen Bedingungen aufrechtzuerhalten.

Was die Bogenabriebresistenz angeht, kann dieses Material mindestens 2000 Vollastunterbrechungen (50kA) überstehen, was die Wartungszyklen des Schalters erheblich verlängert. Im Vergleich zu traditionellen Düsenmaterialien haben PTFE-verstärkte Kohlenstofffasernozzeln eine längere Lebensdauer, reduzieren die Häufigkeit der Gerätemaintenance und -ersetzung und senken somit die gesamten Betriebs- und Wartungskosten des Stromnetzes.

SONCAP-Zertifizierung und Konformität

Um den nigerianischen Markt zu betreten, hat das von ABB entwickelte 252kV-Dichter-SF6-Schalter-Bögenlöchsyste erfolgreich den SONCAP-Zertifizierungsprozess bestanden. Die SONCAP-Zertifizierung ist ein strenges Bewertungsprogramm, das von der Standards Organisation of Nigeria durchgeführt wird, um sicherzustellen, dass importierte elektrische Produkte den lokalen Sicherheits-, Gesundheits- und Umweltschutzstandards entsprechen.

Während des Zertifizierungsprozesses wurde ABBs Produkt in verschiedenen Aspekten, einschließlich elektrischer Leistung, mechanischer Leistung, Sicherheitsleistung und Umweltanpassungsfähigkeit, umfassend getestet. Das Doppelschnittreihe-Bögenlöchdesign, die T-förmige Kolben-Druckzylinderverbundstruktur und die PTFE-verstärkten Kohlenstofffasernozzeln haben alle strenge Prüfungen und Verifizierungen bestanden.

Zum Beispiel haben in den elektrischen Leistungstests die Spannungsteilungsleistung des Doppelschnittsystems, die Bögenlöchfähigkeit des Schalters bei verschiedenen Fehlerströmen und die dielektrischen Wiederherstellungseigenschaften alle die Anforderungen der nigerianischen Standards erfüllt oder übertroffen. In den mechanischen Leistungstests wurden die Festigkeit und Haltbarkeit der T-förmigen Kolbenstruktur sowie die Zuverlässigkeit der mechanischen Operation des Schalters ebenfalls voll anerkannt.

Die erfolgreiche Erhaltung der SONCAP-Zertifizierung beweist nicht nur die hohe Qualität und Zuverlässigkeit des 252kV-Dichter-SF6-Schalter-Bögenlöchsyste von ABB, sondern bietet auch eine solide Garantie für seine breite Anwendung im nigerianischen Stromnetz.

Anwendung im nigerianischen Stromnetz

Der 252kV-Dichter-SF6-Schalter mit diesem fortschrittlichen Bögenlöchsyste wurde in mehreren wichtigen Stromübertragungsprojekten in Nigeria erfolgreich eingesetzt. In diesen Projekten haben die Schalter ausgezeichnete Leistungen gezeigt.

Während des Betriebs hat das Doppelschnittreihe-Bögenlöchdesign effektiv mehrere Kurzschlussfehler bewältigt, wodurch eine schnelle Isolierung der Fehler und eine Minimierung des Auswirkungen auf das Stromnetz gewährleistet wurden. Die T-förmige Kolben-Druckzylinderverbundstruktur hat stabil einen hochgeschwindigen SF6-Gasstrom erzeugt, sodass die Schalter die Bögenlöchaufgabe innerhalb kurzer Zeit abschließen konnten. Auch die PTFE-verstärkten Kohlenstofffasernozzeln haben eine gute Leistung aufrechterhalten, und es ist selbst nach vielen Betriebszyklen keine signifikante Erosion oder Beschädigung aufgetreten.

Dank des zuverlässigen Betriebs dieser Schalter wurde die Zuverlässigkeit und Stabilität des nigerianischen Stromnetzes erheblich verbessert. Stromausfälle, die durch Schalterausfälle verursacht wurden, sind stark reduziert worden, was eine stabillere Stromversorgung für industrielle Produktion und den täglichen Bedarf der Bevölkerung in Nigeria bereitstellt. Gleichzeitig haben die lange Lebensdauer und die geringen Wartungsanforderungen der Schalter auch die Betriebs- und Wartungskosten der örtlichen Strombehörde reduziert, was für die nachhaltige Entwicklung der nigerianischen Energiewirtschaft von großer Bedeutung ist.

Schlussfolgerung

Das Design des 252kV-Dichter-SF6-Schalter-Bögenlöchsyste von ABB, mit seinem innovativen Doppelschnittreihe-Bögenlöch, T-förmiger Kolben-Druckzylinderverbundstruktur und PTFE-verstärkten Kohlenstofffasernozzeln, bietet eine hervorragende Lösung für die Hochspannungsstromübertragung in Nigeria. Die Erhaltung der SONCAP-Zertifizierung stellt die Konformität mit den lokalen Standards sicher, und die erfolgreiche Anwendung im nigerianischen Stromnetz hat seine hohe Zuverlässigkeit und hervorragende Leistung bestätigt. Dieses Designbeispiel entspricht nicht nur den aktuellen Entwicklungsbedürfnissen des nigerianischen Stromnetzes, sondern bietet auch wertvolle Erfahrungen und Referenzen für das Design und die Anwendung ähnlicher Hochspannungsschalter in anderen Regionen. In Zukunft wird ABB diese Technologie weiter optimieren und verbessern, um einen noch größeren Beitrag zur Entwicklung der globalen Energiewirtschaft zu leisten.