Σχεδιασμός και Περίπτωση Εφαρμογής του Συστήματος Ανάκτησης Τόξου 252kV Dead Tank SF6 Circuit Breaker

Εισαγωγή

Τα τελευταία χρόνια, η ζήτηση για ηλεκτρική ενέργεια στη Νιγηρία έχει αυξηθεί με την ανάπτυξη της οικονομίας και της κοινωνίας. Ένα σταθερό και αξιόπιστο σύστημα μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας είναι βασικό για την ανάπτυξή της. Οι υψηλής τάσης 252kV γραμμές μεταφοράς παίζουν σημαντικό ρόλο στο δίκτυο ηλεκτρισμού της Νιγηρίας, και η απόδοση των ανατροχών έχει άμεση επίδραση στην ασφάλεια και σταθερότητα αυτών των γραμμών. Η ABB, ως παγκόσμιος ηγέτης στην κατασκευή ηλεκτρικού εξοπλισμού, έχει αναπτύξει έναν 252kV ανατροχή dead tank SF6 με προηγμένο σύστημα αφανιστήρα, σχεδιασμένο να ανταποκρίνεται στις συγκεκριμένες ανάγκες του δικτύου ηλεκτρισμού της Νιγηρίας και έχει λάβει πιστοποίηση SONCAP, εξασφαλίζοντας τη συμμόρφωσή του με τα τοπικά πρότυπα.

Σχεδιασμός του Συστήματος Αφανιστήρα
Σχεδιασμός Διπλής Σειριακής Αφάνισης

Ο αφανιστήρας της 252kV ανατροχής dead tank SF6 χρησιμοποιεί ένα σχεδιασμό διπλής σειριακής αφάνισης. Σε αυτό το σχεδιασμό, δύο ανατροχές είναι συνδεδεμένες σε σειρά, και κάθε ανατροχή είναι σχεδιασμένη να φέρει περίπου το 50% της συνολικής τάσης, δηλαδή 126kV. Αυτή η καινοτόμος προσέγγιση μειώνει σημαντικά την πίεση ανάκτησης διηλεκτρικής σε μία μόνη ανατροχή.

Όταν συμβαίνει σύντομη σύνδεση στο δίκτυο ηλεκτρισμού, παράγεται ένα μεγάλο ρεύμα τόξου στην ανατροχή. Στην παραδοσιακή μονή ανατροχή, η συνολική τάση 252kV πρέπει να αντιμετωπιστεί από μία μόνη ανατροχή κατά τη διάρκεια της διαδικασίας αφάνισης, το οποίο θέτει μεγάλη πίεση στην ανάκτηση της διηλεκτρικής. Ωστόσο, στο σχεδιασμό διπλής σειριακής αφάνισης, η τάση κατανέμεται μεταξύ των δύο ανατροχών. Αυτό μειώνει την ηλεκτρική ένταση σε κάθε ανατροχή και συντομεύει το χρόνο ανάκτησης της διηλεκτρικής. Ως αποτέλεσμα, η απόδοση αφάνισης βελτιώνεται, και το ρίσκο ανα-εμφάνισης του τόξου μετά την αφάνιση μειώνεται σημαντικά.

Για να εξασφαλιστεί η σταθερή λειτουργία του συστήματος διπλής σειριακής αφάνισης, η ABB έχει αναπτύξει ένα σύνολο ακριβών τεχνολογιών ελέγχου κατανομής τάσης. Ειδικά παράλληλα καταναλωτικά κατανεμητικά καταστήματα είναι εγκατεστημένα στα δύο άκρα κάθε ανατροχής. Αυτά τα κατανεμητικά καταστήματα είναι επιμελώς ρυθμισμένα ώστε να εξασφαλίζεται η όσο το δυνατόν πιο ισορροπημένη κατανομή τάσης μεταξύ των δύο ανατροχών, ακόμη και κατά τη διάρκεια περίπλοκων μεταβατικών συνθηκών σφάλματος. Αυτός ο μηχανισμός κατανομής τάσης ενισχύει περαιτέρω την αξιοπιστία του συστήματος αφανιστήρα.

Δομή Τύπου Πίστονα T

Η δομή της στενής εντύπωσης στο σύστημα αφανιστήρα έχει σχεδιαστεί με δομή πίστονα T, η οποία είναι ένα βασικό στοιχείο για την παραγωγή υψηλής ταχύτητας ροής αερίου SF6. Όταν η ανατροχή λαμβάνει έναν εντολή τροποποίησης, ο πίστωνα T ξεκινά να κινείται. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ανοίγματος, ο πίστωνα συμπιέζει το αέριο SF6 στην στενή εντύπωση σε πίεση 1.2MPa.

Αυτή η διαδικασία συμπίεσης είναι ακριβώς ελεγχόμενη για να εξασφαλίσει ότι μπορεί να παραχθεί μια υψηλή ταχύτητα ροής αερίου 600m/s. Η υψηλή ταχύτητα ροής αερίου SF6 παίζει θεμελιώδη ρόλο στη διαδικασία αφάνισης. Όταν παράγεται τόξο, η υψηλή ταχύτητα ροής αερίου μπορεί να καταψύξει γρήγορα το πλάσμα τού τόξου, να μειώσει τη θερμοκρασία του τόξου και να αφαιρέσει τα ιοντικά σωματίδια στο κανάλι τού τόξου. Με αυτόν τον τρόπο, επιταχύνει τη διαδικασία ανάκτησης της διηλεκτρικής αντοχής στο χάσμα αφάνισης, επιτρέποντας στην ανατροχή να κόψει γρήγορα το ρεύμα σφάλματος και να ολοκληρώσει τη διαδικασία αφάνισης.

Η δομή πίστονα T έχει επίσης τα πλεονεκτήματα της απλής δομής, υψηλής μηχανικής αντοχής και καλής διατηρητικής ικανότητας. Η απλή δομή είναι ευνοϊκή για την κατασκευή και την συντήρηση της στενής εντύπωσης, ενώ η υψηλή μηχανική αντοχή εξασφαλίζει ότι ο πίστωνα μπορεί να αντέξει την υψηλή πίεση και την υψηλή ταχύτητα κίνησης κατά τη διάρκεια της λειτουργίας. Η καλή διατηρητική ικανότητα της στενής εντύπωσης εξασφαλίζει ότι το αέριο SF6 δεν θα διαρρεύσει, διατηρώντας την κανονική λειτουργία της ανατροχής και εξασφαλίζοντας την ασφάλεια του δικτύου ηλεκτρισμού.

Ναζέλες Συνεδρικού Καρβόνιου Ενισχυμένες με PTFE

Το ναζέλ είναι ένα σημαντικό στοιχείο του αφανιστήρα, και οι ιδιότητες του υλικού του επηρεάζουν άμεσα τη διάρκεια ζωής και την απόδοση αφάνισης της ανατροχής. Η ABB έχει επιλέξει συνεδρικό καρβόνιο ενισχυμένο με PTFE ως υλικό για τα ναζέλ του αφανιστήρα της 252kV ανατροχής dead tank SF6.

Το συνεδρικό καρβόνιο ενισχυμένο με PTFE έχει εξαιρετικές ιδιότητες, όπως αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες, αντοχή σε φθορά και ισχυρή αντοχή σε εροσιόν. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας αφάνισης, η θερμοκρασία στην περιοχή τού τόξου μπορεί να φτάσει σε εξαιρετικά υψηλές τιμές, συχνά υπερβαίνοντας τα 10.000 °C. Η αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες του συνεδρικού καρβόνιου ενισχυμένου με PTFE επιτρέπει στο ναζέλ να διατηρεί τη δομική ακεραιότητα και τη σταθερότητα της απόδοσης σε αυτές τις αυστηρές συνθήκες.

Ως προς την αντοχή σε εροσιόν, αυτό το υλικό μπορεί να αντέξει τουλάχιστον 2000 πλήρεις αφανιστικές (50kA), οι οποίες επεκτείνουν σημαντικά το κύκλο συντήρησης της ανατροχής. Σε σύγκριση με τα παραδοσιακά υλικά ναζέλ, τα ναζέλ συνεδρικού καρβόνιου ενισχυμένα με PTFE έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής, μειώνοντας τη συχνότητα συντήρησης και αντικατάστασης του εξοπλισμού, και έτσι μειώνοντας το συνολικό κόστος λειτουργίας και συντήρησης του δικτύου ηλεκτρισμού.

Πιστοποίηση SONCAP και Συμμόρφωση

Για να εισέλθει στην αγορά της Νιγηρίας, το σύστημα αφανιστήρα της 252kV ανατροχής dead tank SF6 που αναπτύχθηκε από την ABB έχει επιτυχώς περάσει τη διαδικασία πιστοποίησης SONCAP. Η πιστοποίηση SONCAP είναι ένα αυστηρό πρόγραμμα αξιολόγησης που εφαρμόζεται από το Οργανισμό Προτύπων της Νιγηρίας για να εξασφαλίσει ότι οι εισαγόμενες ηλεκτρικές προϊόντα συμμορφώνονται με τα τοπικά πρότυπα ασφάλειας, υγείας και προστασίας του περιβάλλοντος.

Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας πιστοποίησης, το προϊόν της ABB έχει υποστεί πλήρεις δοκιμές σε διάφορους τομείς, συμπεριλαμβανομένης της ηλεκτρικής απόδοσης, της μηχανικής απόδοσης, της ασφάλειας και της περιβαλλοντικής προσαρμοστικότητας. Ο σχεδιασμός διπλής σειριακής αφάνισης, η δομή πίστονα T και τα ναζέλ συνεδρικού καρβόνιου ενισχυμένα με PTFE έχουν υποστεί αυστηρές εξετάσεις και επιβεβαιώσεις.

Για παράδειγμα, στις δοκιμές ηλεκτρικής απόδοσης, η απόδοση κατανομής τάσης του συστήματος διπλής αφάνισης, η ικανότητα αφάνισης της ανατροχής υπό διάφορα ρεύματα σφάλματος και οι χαρακτηριστικές ανάκτησης διηλεκτρικής έχουν όλες συμμορφώσει ή υπερέβησαν τα πρότυπα της Νιγηρίας. Στις δοκιμές μηχανικής απόδοσης, η αντοχή και η διάρκεια της δομής πίστονα T, καθώς και η αξιοπιστία της μηχανικής λειτουργίας της ανατροχής, έχουν επίσης αναγνωριστεί πλήρως.

Η επιτυχής απόκτηση πιστοποίησης SONCAP δείχνει όχι μόνο την υψηλή ποιότητα και αξιοπιστία του συστήματος αφανιστήρα 252kV ανατροχής dead tank SF6 της ABB, αλλά παρέχει επίσης σταθερή εγγύηση για την ευρεία εφαρμογή του στο δίκτυο ηλεκτρισμού της Νιγηρίας.

Εφαρμογή στο Δίκτυο Ηλεκτρισμού της Νιγηρίας

Η 252kV ανατροχή dead tank SF6 με αυτό το προηγμένο σύστημα αφανιστήρα έχει εφαρμοστεί επιτυχώς σε αρκετά βασικά έργα μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας στη Νιγηρία. Σε αυτά τα έργα, οι ανατροχές έχουν επιδείξει εξαιρετική απόδοση.

Κατά τη διάρκεια της λειτουργίας, ο σχεδιασμός διπλής σειριακής αφάνισης έχει αντιμετωπίσει αποτελεσματικά πολλά σύντομα συνδεδεμένα σφάλματα, εξασφαλίζοντας την ταχεία απομόνωση των σφαλμάτων και μειώνοντας την επίδραση στο δίκτυο ηλεκτρισμού. Η δομή πίστονα T έχει σταθερά παράγει υψηλή ταχύτητα ροής αερίου SF6, επιτρέποντας στις ανατροχές να ολοκληρώσουν τη διαδικασία αφάνισης σε μικρό χρονικό διάστημα. Τα ναζέλ συνεδρικού καρβόνιου ενισχυμένα με PTFE έχουν επίσης διατηρήσει καλή απόδοση, και δεν έχει σημειωθεί σημαντική εροσιόν ή βλάβη ακόμη και μετά από πολλές λειτουργίες.

Χάρη στην αξιόπιστη λειτουργία αυτών των ανατροχών, η αξιοπιστία και σταθερότητα του δικτύου ηλεκτρισμού της Νιγηρίας έχει βελτιωθεί σημαντικά. Οι διακοπές ηλεκτρισμού λόγω αποτυχίας ανατροχών έχουν μειωθεί σημαντικά, παρέχοντας πιο σταθερή ενέργεια για τη βιομηχανική παραγωγή και την καθημερινή ζωή των ανθρώπων στη Νιγηρία. Παράλληλα, η μεγάλη διάρκεια ζωής και οι χαμηλές απαιτήσεις συντήρησης των ανατροχών έχουν μειώσει το κόστος λειτουργίας και συντήρησης του τοπικού τμήματος ηλεκτρισμού, το οποίο είναι σημαντικό για τη βιώσιμη ανάπτυξη της βιομηχανίας ηλεκτρισμού της Νιγηρίας.

Συμπέρασμα

Ο σχεδιασμός του συστήματος αφανιστήρα 252kV ανατροχής dead tank SF6 της ABB, με τον καινοτόμο σχεδιασμό διπλής σειριακής αφάνισης, τη δομή πίστο