Diseño y Caso de Aplicación del Sistema de Cámara de Extinción de Arco para Interruptor de 252kV Dead Tank SF6
Introducción
En los últimos años, la demanda de electricidad en Nigeria ha aumentado con el desarrollo de su economía y sociedad. Un sistema de transmisión de energía estable y confiable es crucial para su desarrollo. Las líneas de transmisión de alta tensión de 252kV desempeñan un papel importante en la red eléctrica de Nigeria, y el rendimiento de los interruptores juega un papel directo en la seguridad y estabilidad de estas líneas. ABB, como fabricante líder mundial de equipos eléctricos, ha desarrollado un interruptor de SF6 de tanque muerto de 252kV con un sistema de cámara de extinción de arco avanzado, que está diseñado para satisfacer las necesidades específicas de la red eléctrica de Nigeria y ha obtenido la certificación SONCAP, asegurando su cumplimiento con las normas locales.
Diseño del Sistema de Cámara de Extinción de Arco
Diseño de Serie de Doble Interrupción
La cámara de extinción de arco del interruptor de SF6 de tanque muerto de 252kV adopta un diseño de serie de doble interrupción. En este diseño, dos interrumpidores están conectados en serie, y cada interrumpidor está diseñado para soportar aproximadamente el 50% del voltaje total, es decir, 126kV. Este enfoque innovador reduce significativamente la presión de recuperación dieléctrica en una sola interrupción.
Cuando ocurre un fallo de cortocircuito en la red eléctrica, se genera un arco de corriente grande en el interruptor. En el interruptor de interrupción única tradicional, el voltaje total de 252kV debe ser soportado por un solo interrumpidor durante el proceso de extinción de arco, lo que pone una gran presión en la recuperación dieléctrica del interrumpidor. Sin embargo, en el diseño de serie de doble interrupción, el voltaje se comparte entre los dos interrumpidores. Esto no solo reduce la tensión eléctrica en cada interrumpidor, sino que también acorta el tiempo necesario para la recuperación dieléctrica. Como resultado, la eficiencia de extinción de arco se mejora, y el riesgo de reencendido del arco después de la extinción se reduce considerablemente.
Para garantizar el funcionamiento estable del sistema de serie de doble interrupción, ABB también ha desarrollado un conjunto de tecnologías de control de reparto de voltaje preciso. Se instalan capacitores paralelos especiales en ambos extremos de cada interrumpidor. Estos capacitores están cuidadosamente calibrados para asegurar que la distribución de voltaje entre los dos interrumpidores sea lo más equilibrada posible, incluso bajo condiciones de fallo transitorio complejas. Este mecanismo de reparto de voltaje mejora aún más la confiabilidad del sistema de cámara de extinción de arco.
Estructura de Cilindro de Presión con Pistón en Forma de T
El cilindro de presión en el sistema de cámara de extinción de arco está diseñado con una estructura de pistón en forma de T, que es un componente clave para generar un flujo de gas SF6 de alta velocidad. Cuando el interruptor recibe una orden de apertura, el pistón en forma de T comienza a moverse. Durante el proceso de apertura, el pistón comprime el gas SF6 en el cilindro a una presión de 1.2MPa.
Este proceso de compresión está controlado de manera precisa para asegurar que se pueda generar un flujo de gas de alta velocidad de 600m/s. El flujo de gas SF6 de alta velocidad juega un papel vital en el proceso de extinción de arco. Cuando se genera el arco, el flujo de gas de alta velocidad puede enfriar rápidamente el plasma del arco, reducir la temperatura del arco y eliminar las partículas ionizadas en el canal del arco. De esta manera, acelera el proceso de recuperación de la resistencia dieléctrica en la brecha de extinción de arco, permitiendo al interruptor cortar rápidamente la corriente de fallo y completar la tarea de extinción de arco.
La estructura de pistón en forma de T también tiene las ventajas de una estructura simple, alta resistencia mecánica y buen rendimiento de sellado. La estructura simple es favorable para la fabricación y mantenimiento del cilindro de presión, mientras que la alta resistencia mecánica asegura que el pistón pueda soportar el movimiento de alta presión y alta velocidad durante el proceso de operación. El buen rendimiento de sellado del cilindro de presión asegura que el gas SF6 no se escape, manteniendo el funcionamiento normal del interruptor y garantizando la seguridad de la red eléctrica.
Boquillas de Fibra de Carbono Reforzada con PTFE
La boquilla es una parte importante de la cámara de extinción de arco, y su rendimiento material afecta directamente la vida útil y el rendimiento de extinción de arco del interruptor. ABB ha seleccionado fibra de carbono reforzada con PTFE como material para las boquillas de la cámara de extinción de arco del interruptor de SF6 de tanque muerto de 252kV.
La fibra de carbono reforzada con PTFE tiene excelentes propiedades como resistencia a altas temperaturas, resistencia al desgaste y fuerte resistencia a la erosión por arco. Durante el proceso de extinción de arco, la temperatura en la zona del arco puede alcanzar valores extremadamente altos, a menudo superando los 10,000 °C. La resistencia a altas temperaturas de la fibra de carbono reforzada con PTFE permite que la boquilla mantenga su integridad estructural y estabilidad de rendimiento en tales condiciones adversas.
En términos de resistencia a la erosión por arco, este material puede soportar al menos 2000 interrupciones a plena capacidad (50kA), lo que extiende considerablemente el ciclo de mantenimiento del interruptor. En comparación con los materiales de boquilla tradicionales, las boquillas de fibra de carbono reforzada con PTFE tienen una vida útil más larga, reduciendo la frecuencia de mantenimiento y reemplazo del equipo, y, por lo tanto, reduciendo los costos totales de operación y mantenimiento de la red eléctrica.
Certificación SONCAP y Cumplimiento
Para entrar en el mercado nigeriano, el sistema de cámara de extinción de arco del interruptor de SF6 de tanque muerto de 252kV desarrollado por ABB ha pasado con éxito el proceso de certificación SONCAP. La certificación SONCAP es un estricto programa de evaluación implementado por la Organización de Normas de Nigeria para asegurar que los productos eléctricos importados cumplan con las normas locales de seguridad, salud y protección ambiental.
Durante el proceso de certificación, el producto de ABB ha sido sometido a pruebas exhaustivas en varios aspectos, incluyendo rendimiento eléctrico, rendimiento mecánico, rendimiento de seguridad y adaptabilidad ambiental. El diseño de serie de doble interrupción, la estructura de cilindro de presión con pistón en forma de T y las boquillas de fibra de carbono reforzada con PTFE han soportado un escrutinio y verificación rigurosos.
Por ejemplo, en las pruebas de rendimiento eléctrico, el rendimiento de reparto de voltaje del sistema de doble interrupción, la capacidad de extinción de arco del interruptor bajo diferentes corrientes de fallo y las características de recuperación dieléctrica han cumplido o superado los requisitos de las normas nigerianas. En las pruebas de rendimiento mecánico, la resistencia y durabilidad de la estructura de pistón en forma de T, así como la confiabilidad de la operación mecánica del interruptor, también han sido plenamente reconocidas.
La obtención exitosa de la certificación SONCAP no solo demuestra la alta calidad y confiabilidad del sistema de cámara de extinción de arco del interruptor de SF6 de tanque muerto de 252kV de ABB, sino que también proporciona una garantía sólida para su amplia aplicación en la red eléctrica de Nigeria.
Aplicación en la Red Eléctrica de Nigeria
El interruptor de SF6 de tanque muerto de 252kV con este avanzado sistema de cámara de extinción de arco se ha aplicado con éxito en varios proyectos de transmisión de energía clave en Nigeria. En estos proyectos, los interruptores han mostrado un excelente rendimiento.
Durante el proceso de operación, el diseño de serie de doble interrupción ha manejado eficazmente múltiples fallos de cortocircuito, asegurando la rápida aislación de los fallos y minimizando el impacto en la red eléctrica. La estructura de cilindro de presión con pistón en forma de T ha generado de manera estable un flujo de gas SF6 de alta velocidad, permitiendo a los interruptores completar la tarea de extinción de arco en un corto período de tiempo. Las boquillas de fibra de carbono reforzada con PTFE también han mantenido un buen rendimiento, y no se ha producido ninguna erosión o daño significativo incluso después de muchas operaciones.
Gracias al funcionamiento confiable de estos interruptores, la confiabilidad y estabilidad de la red eléctrica de Nigeria se han mejorado significativamente. Las interrupciones de energía causadas por fallos de interruptores se han reducido considerablemente, proporcionando un suministro de energía más estable para la producción industrial y la vida diaria de las personas en Nigeria. Al mismo tiempo, la larga vida útil y los bajos requisitos de mantenimiento de los interruptores también han reducido los costos de operación y mantenimiento del departamento de energía local, lo cual es de gran importancia para el desarrollo sostenible de la industria eléctrica de Nigeria.
Conclusión
El diseño del sistema de cámara de extinción de arco del interruptor de SF6 de tanque muerto de 252kV de ABB, con su innovador diseño de serie de doble interrupción, estructura de cilindro de presión con pistón en forma de T y boquillas de fibra de carbono reforzada con PTFE, proporciona una excelente solución para la transmisión de alta tensión en Nigeria. La obtención de la certificación SONCAP asegura su cumplimiento con las normas locales, y su aplicación exitosa en la red eléctrica de Nigeria ha verificado su alta confiabilidad y excelente rendimiento. Este caso de diseño no solo satisface las necesidades actuales de desarrollo de la red eléctrica de Nigeria, sino que también proporciona una valiosa experiencia y referencia para el diseño y aplicación de interruptores de alta tensión similares en otras regiones. En el futuro, ABB continuará optimizando y mejorando esta tecnología para contribuir aún más al desarrollo de la industria eléctrica global.
