Deseño e caso de aplicación do sistema de cámara de extinción de arco do interruptor de corrente SF6 de 252kV con tanque morto

Introdución

Nas últimas décadas, a demanda de enerxía en Nixeria aumentou co desenvolvemento da súa economía e sociedade. Un sistema de transmisión de enerxía estable e fiable é crucial para o seu desenvolvemento. As liñas de transmisión de alta tensión de 252kV xogan un papel importante na rede eléctrica de Nixeria, e o rendemento dos interruptores directamente afecta a seguridade e estabilidade destas liñas. ABB, como fabricante líder mundial de equipos eléctricos, desenvolveu un interruptor SF6 de depósito morto de 252kV con un sistema avanzado de cámara de extinción de arco, que está deseñado para satisfacer as necesidades específicas da rede eléctrica nixeriana e obteve a certificación SONCAP, garantindo a súa conformidade cos estándares locais.

Deseño do Sistema de Cámara de Extinción de Arco
Deseño de Interrupción Dual en Serie

A cámara de extinción de arco do interruptor SF6 de depósito morto de 252kV adopta un deseño de interrupción dual en serie. Neste deseño, dous interrumpidores están conectados en serie, e cada interrumpidor está deseñado para soportar aproximadamente o 50% da tensión total, isto é, 126kV. Esta abordaxe innovadora reduce significativamente a presión de recuperación dieléctrica nunha única interrupción.

Cando ocorre un fallo de cortocircuito na rede eléctrica, xénese un arco de corrente grande no interruptor. No interruptor de interrupción única tradicional, a tensión total de 252kV debe ser soportada por un único interrumpidor durante o proceso de extinción de arco, o que supón unha gran presión sobre a recuperación dieléctrica do interrumpidor. Pero no deseño de interrupción dual en serie, a tensión está compartida entre os dous interrumpidores. Isto non só reduz a tensión eléctrica en cada interrumpidor, senón que tamén acorta o tempo necesario para a recuperación dieléctrica. Como resultado, a eficiencia de extinción de arco mellora, e o risco de reencendido do arco despois da extinción diminúe considerablemente.

Para asegurar o funcionamento estable do sistema de interrupción dual en serie, ABB tamén desenvolveu un conxunto de tecnoloxías de control de reparto de tensión precisas. Capacitores paralelos especiais están instalados en ambos os extremos de cada interrumpidor. Estes capacitores están calibrados cuidadosamente para asegurar que a distribución de tensión entre os dous interrumpidores sexa o máis equilibrada posible, incluso baixo condicións de fallos transitórios complexos. Este mecanismo de reparto de tensión aínda mellora a fiabilidade do sistema de cámara de extinción de arco.

Estrutura de Cilindro de Presión con Pistón en T

O cilindro de presión no sistema de cámara de extinción de arco está deseñado cunha estrutura de pistón en T, que é un compoñente clave para xerar un fluxo de gas SF6 de alta velocidade. Cando o interruptor recibe un comando de disparo, o pistón en T comeza a moverse. Durante o proceso de apertura, o pistón comprime o gas SF6 no cilindro a unha presión de 1,2MPa.

Este proceso de compresión está controlado precisamente para asegurar que se poida xerar un fluxo de gas de alta velocidade de 600m/s. O fluxo de gas SF6 de alta velocidade xoga un papel vital no proceso de extinción de arco. Cando se xenere o arco, o fluxo de gas de alta velocidade pode resfriar rapidamente o plasma do arco, reducir a temperatura do arco e eliminar as partículas ionizadas no canal do arco. Con isto, acelera o proceso de recuperación da resistencia dieléctrica na brecha de extinción de arco, permitindo que o interruptor corte rapidamente a corrente de fallo e complete a tarefa de extinción de arco.

A estrutura de pistón en T tamén ten as vantaxes de ter unha estrutura simple, alta resistencia mecánica e boa capacidade de selado. A estrutura simple favorece a fabricación e manutención do cilindro de presión, mentres que a alta resistencia mecánica asegura que o pistón poida soportar o movemento de alta presión e alta velocidade durante o proceso de operación. A boa capacidade de selado do cilindro de presión asegura que o gas SF6 non se escape, mantendo a operación normal do interruptor e garantindo a seguridade da rede eléctrica.

Bocais de Fibra de Carbono Reforzada con PTFE

Os bocais son unha parte importante da cámara de extinción de arco, e o seu rendemento de material afecta directamente á vida útil e ao rendemento de extinción de arco do interruptor. ABB seleccionou fibra de carbono reforzada con PTFE como material para os bocais da cámara de extinción de arco do interruptor SF6 de depósito morto de 252kV.

A fibra de carbono reforzada con PTFE ten propiedades excelentes como resistencia a altas temperaturas, resistencia ao desgaste e forte resistencia á erosión por arco. Durante o proceso de extinción de arco, a temperatura na área do arco pode alcanzar valores extremadamente altos, a miúdo superiores a 10.000 °C. A resistencia a altas temperaturas da fibra de carbono reforzada con PTFE permite que o bocal mantenga a súa integridade estrutural e a estabilidade do rendemento baixo tales condicións adversas.

En termos de resistencia á erosión por arco, este material pode soportar polo menos 2000 interrupcións a capacidade completa (50kA), o que prolonga significativamente o ciclo de manutención do interruptor. En comparación coas materias tradicionais de bocais, os bocais de fibra de carbono reforzada con PTFE teñen unha maior vida útil, reducindo a frecuencia de manutención e substitución do equipo, e así reducindo os custos globais de operación e manutención da rede eléctrica.

Certificación SONCAP e Cumprimento

Para entrar no mercado nixeriano, o sistema de cámara de extinción de arco do interruptor SF6 de depósito morto de 252kV desenvolvido por ABB superou con éxito o proceso de certificación SONCAP. A certificación SONCAP é un programa de avaliación rigoroso implementado pola Organización de Normas de Nixeria para asegurar que os produtos eléctricos importados cumpran cos estándares locais de seguridade, saúde e protección ambiental.

Durante o proceso de certificación, o produto de ABB foi sometido a ensaios comprehensivos en varios aspectos, incluíndo o rendemento eléctrico, o rendemento mecánico, o rendemento de seguridade e a adaptabilidade ao medio ambiente. O deseño de interrupción dual en serie, a estrutura de cilindro de presión con pistón en T e os bocais de fibra de carbono reforzada con PTFE foron todos sometidos a un escrutinio e verificación estritos.

Por exemplo, nos ensaios de rendemento eléctrico, o rendemento de reparto de tensión do sistema de interrupción dual, a capacidade de extinción de arco do interruptor baixo diferentes correntes de fallo e as características de recuperación dieléctrica cumples ou superaron os requisitos dos estándares nixerianos. Nos ensaios de rendemento mecánico, a resistencia e durabilidade da estrutura de pistón en T, así como a fiabilidade da operación mecánica do interruptor, tamén foron plenamente recoñecidas.

A obtención exitosa da certificación SONCAP non só proba a alta calidade e fiabilidade do sistema de cámara de extinción de arco do interruptor SF6 de depósito morto de 252kV de ABB, senón que tamén proporciona unha garantía sólida para a súa amplia aplicación na rede eléctrica de Nixeria.

Aplicación na Rede Eléctrica de Nixeria

O interruptor SF6 de depósito morto de 252kV con este sistema avanzado de cámara de extinción de arco foi aplicado con éxito en varios proxectos clave de transmisión de enerxía en Nixeria. Nestes proxectos, os interruptores demostraron un rendemento excelente.

Durante o proceso de operación, o deseño de interrupción dual en serie lidou eficazmente con múltiples fallos de cortocircuito, asegurando a rápida isolación dos fallos e minimizando o impacto na rede eléctrica. A estrutura de cilindro de presión con pistón en T xerou de forma estable un fluxo de gas SF6 de alta velocidade, permitindo que os interruptores completaran a tarefa de extinción de arco en pouco tempo. Os bocais de fibra de carbono reforzada con PTFE tamén mantiveron un rendemento ótimo, sen que se producise erosió ou danos significativos mesmo despois de moitas operacións.

Grazas ao funcionamento fiable destes interruptores, a fiabilidade e estabilidade da rede eléctrica de Nixeria melloraron significativamente. As interrupcións de enerxía causadas por fallos de interruptores reducíronse enormemente, proporcionando un suministro de enerxía máis estable para a produción industrial e a vida cotiá da xente en Nixeria. Ao mesmo tempo, a longa vida útil e os baixos requisitos de manutención dos interruptores tamén reduciron os custos de operación e manutención do departamento de enerxía local, o que é de gran importancia para o desenvolvemento sustentable da industria de enerxía de Nixeria.

Conclusión

O deseño do sistema de cámara de extinción de arco do interruptor SF6 de depósito morto de 252kV de ABB, co seu innovador deseño de interrupción dual en serie, estrutura de cilindro de presión con pistón en T e bocais de fibra de carbono reforzada con PTFE, ofrece unha solución excelente para a transmisión de alta tensión en Nixeria. Obtener a certificación SONCAP asegura o seu cumprimento cos estándares locais, e a súa aplicación exitosa na rede eléctrica de Nixeria verificou a súa alta fiabilidade e rendemento excelente. Este caso de deseño non só atende as actuais necesidades de desenvolvemento da rede eléctrica de Nixeria, senón que tamén proporciona experiencia e referencia valiosa para o deseño e aplicación de interruptores de alta tensión similares noutras rexións. No futuro, ABB continuará optimizando e mellorando esta tecnoloxía para contribuír máis ao desenvolvemento da industria de enerxía global.