Conception et cas d'application du système de chambre d'extinction d'arc pour disjoncteur SF6 252kV à cuve morte

Introduction

Ces dernières années, la demande en électricité au Nigeria a augmenté avec le développement de son économie et de sa société. Un système de transmission d'énergie stable et fiable est crucial pour son développement. Les lignes de transmission haute tension de 252 kV jouent un rôle important dans le réseau électrique nigérian, et les performances des disjoncteurs ont un impact direct sur la sécurité et la stabilité de ces lignes. ABB, en tant que fabricant mondial leader d'équipements électriques, a développé un disjoncteur SF6 de cuve morte de 252 kV avec un système de chambre d'extinction d'arc avancé, conçu pour répondre aux besoins spécifiques du réseau électrique nigérian et a obtenu la certification SONCAP, garantissant sa conformité aux normes locales.

Conception du système de chambre d'extinction d'arc
Conception en série à double interruption

La chambre d'extinction d'arc du disjoncteur SF6 de cuve morte de 252 kV adopte une conception en série à double interruption. Dans cette conception, deux interrupteurs sont connectés en série, et chaque interrupteur est conçu pour supporter environ 50% de la tension totale, soit 126 kV. Cette approche innovante réduit considérablement la pression de récupération diélectrique sur une seule interruption.

Lorsqu'une faute de court-circuit se produit dans le réseau électrique, un arc de courant élevé est généré dans le disjoncteur. Dans le disjoncteur traditionnel à simple interruption, la tension totale de 252 kV doit être supportée par un seul interrupteur pendant le processus d'extinction d'arc, ce qui exerce une pression énorme sur la récupération diélectrique de l'interrupteur. Cependant, dans la conception en série à double interruption, la tension est partagée entre les deux interrupteurs. Cela réduit non seulement la contrainte électrique sur chaque interrupteur, mais raccourcit également le temps nécessaire à la récupération diélectrique. Par conséquent, l'efficacité de l'extinction d'arc est améliorée, et le risque de réallumage de l'arc après l'extinction est grandement réduit.

Pour assurer le fonctionnement stable du système en série à double interruption, ABB a également développé un ensemble de technologies de contrôle précis de partage de tension. Des condensateurs parallèles spéciaux sont installés aux deux extrémités de chaque interrupteur. Ces condensateurs sont soigneusement calibrés pour garantir que la distribution de tension entre les deux interrupteurs soit aussi équilibrée que possible, même dans des conditions de fautes transitoires complexes. Ce mécanisme de partage de tension renforce encore la fiabilité du système de chambre d'extinction d'arc.

Structure de cylindre de pression à piston en T

Le cylindre de pression dans le système de chambre d'extinction d'arc est conçu avec une structure de piston en T, qui est un composant clé pour générer un flux de gaz SF6 à haute vitesse. Lorsque le disjoncteur reçoit une commande de déconnexion, le piston en T commence à se déplacer. Pendant le processus d'ouverture, le piston compresse le gaz SF6 dans le cylindre jusqu'à une pression de 1,2 MPa.

Ce processus de compression est précisé pour s'assurer qu'un flux de gaz à haute vitesse de 600 m/s peut être généré. Le flux de gaz SF6 à haute vitesse joue un rôle vital dans le processus d'extinction d'arc. Lorsque l'arc est généré, le flux de gaz à haute vitesse peut refroidir rapidement le plasma de l'arc, réduire la température de l'arc et éliminer les particules ionisées dans le canal de l'arc. De cette manière, il accélère le processus de récupération de la résistance diélectrique dans l'interstice d'extinction d'arc, permettant au disjoncteur de couper rapidement le courant de faute et de terminer la tâche d'extinction d'arc.

La structure de piston en T présente également des avantages tels qu'une structure simple, une forte résistance mécanique et une bonne étanchéité. La structure simple facilite la fabrication et la maintenance du cylindre de pression, tandis que la forte résistance mécanique assure que le piston puisse supporter le mouvement à haute pression et à haute vitesse pendant le processus de fonctionnement. La bonne étanchéité du cylindre de pression garantit que le gaz SF6 ne fuira pas, maintenant le fonctionnement normal du disjoncteur et assurant la sécurité du réseau électrique.

Buses en fibre de carbone renforcée PTFE

Les buses sont une partie importante de la chambre d'extinction d'arc, et leurs performances matérielles affectent directement la durée de vie et les performances d'extinction d'arc du disjoncteur. ABB a choisi la fibre de carbone renforcée PTFE comme matériau pour les buses de la chambre d'extinction d'arc du disjoncteur SF6 de cuve morte de 252 kV.

La fibre de carbone renforcée PTFE possède d'excellentes propriétés telles que la résistance à haute température, la résistance à l'usure et une forte résistance à l'érosion par l'arc. Pendant le processus d'extinction d'arc, la température dans la zone de l'arc peut atteindre des valeurs extrêmement élevées, souvent dépassant 10 000 °C. La résistance à haute température de la fibre de carbone renforcée PTFE permet aux buses de maintenir leur intégrité structurale et leur stabilité de performance dans de telles conditions sévères.

En termes de résistance à l'érosion par l'arc, ce matériau peut supporter au moins 2000 interruptions à pleine capacité (50 kA), ce qui prolonge considérablement le cycle de maintenance du disjoncteur. Comparé aux matériaux de buses traditionnels, les buses en fibre de carbone renforcée PTFE ont une durée de vie plus longue, réduisant la fréquence de maintenance et de remplacement de l'équipement, et ainsi réduisant les coûts globaux de fonctionnement et de maintenance du réseau électrique.

Certification SONCAP et conformité

Pour pénétrer le marché nigérian, le système de chambre d'extinction d'arc du disjoncteur SF6 de cuve morte de 252 kV développé par ABB a réussi à obtenir la certification SONCAP. La certification SONCAP est un programme d'évaluation strict mis en place par l'Organisation des Normes du Nigeria pour garantir que les produits électriques importés respectent les normes locales de sécurité, de santé et de protection de l'environnement.

Au cours du processus de certification, le produit d'ABB a subi des tests complets dans divers aspects, y compris les performances électriques, mécaniques, de sécurité et l'adaptabilité environnementale. La conception en série à double interruption, la structure de cylindre de pression à piston en T et les buses en fibre de carbone renforcée PTFE ont toutes été soumises à un examen et une vérification rigoureux.

Par exemple, lors des tests de performance électrique, les performances de partage de tension du système à double interruption, la capacité d'extinction d'arc du disjoncteur sous différents courants de faute, et les caractéristiques de récupération diélectrique ont toutes satisfait ou dépassé les exigences des normes nigérianes. Lors des tests de performance mécanique, la robustesse et la durabilité de la structure de piston en T, ainsi que la fiabilité de la fonction mécanique du disjoncteur, ont également été pleinement reconnues.

L'obtention réussie de la certification SONCAP ne prouve pas seulement la haute qualité et la fiabilité du système de chambre d'extinction d'arc du disjoncteur SF6 de cuve morte de 252 kV d'ABB, mais fournit également une garantie solide pour son application large dans le réseau électrique nigérian.

Application dans le réseau électrique nigérian

Le disjoncteur SF6 de cuve morte de 252 kV avec ce système de chambre d'extinction d'arc avancé a été appliqué avec succès dans plusieurs projets de transmission d'énergie clés au Nigeria. Dans ces projets, les disjoncteurs ont montré d'excellentes performances.

Pendant le processus de fonctionnement, la conception en série à double interruption a efficacement géré plusieurs fautes de court-circuit, assurant l'isolement rapide des fautes et minimisant l'impact sur le réseau électrique. La structure de cylindre de pression à piston en T a généré de manière stable un flux de gaz SF6 à haute vitesse, permettant aux disjoncteurs de terminer la tâche d'extinction d'arc en un temps court. Les buses en fibre de carbone renforcée PTFE ont également maintenu de bonnes performances, et aucune érosion ou dommage significatif n'est apparu même après de nombreuses opérations.

Grâce au fonctionnement fiable de ces disjoncteurs, la fiabilité et la stabilité du réseau électrique nigérian ont été considérablement améliorées. Les coupures de courant causées par les pannes de disjoncteurs ont été grandement réduites, fournissant une alimentation en électricité plus stable pour la production industrielle et la vie quotidienne des Nigérians. En outre, la longue durée de vie et les faibles exigences de maintenance des disjoncteurs ont également réduit les coûts de fonctionnement et de maintenance du service local d'électricité, ce qui est d'une grande importance pour le développement durable de l'industrie électrique du Nigeria.

Conclusion

La conception du système de chambre d'extinction d'arc du disjoncteur SF6 de cuve morte de 252 kV par ABB, avec sa conception innovante en série à double interruption, sa structure de cylindre de pression à piston en T et ses buses en fibre de carbone renforcée PTFE, offre une solution excellente pour la transmission d'énergie haute tension au Nigeria. L'obtention de la certification SONCAP garantit sa conformité aux normes locales, et son application réussie dans le réseau électrique nigérian a vérifié sa haute fiabilité et ses excellentes performances. Ce cas de conception ne répond pas seulement aux besoins actuels de développement du réseau électrique nigérian, mais fournit également une expérience et une référence précieuses pour la conception et l'application de disjoncteurs haute tension similaires dans d'autres régions. À l'avenir, ABB continuera d'optimiser et d'améliorer cette technologie pour contribuer davantage au développement de l'industrie électrique mondiale.