עיצוב ודוגמה ליישום של מערכת כיבוי קשת לחוטך מעגל מסוג SF6 בקופסה מתה 252kV

הקדמה

בשנים האחרונות, דרישת החשמל בניגריה עלה עם התפתחות כלכלתה והחברה שלה. מערכת העברת חשמל יציבה ומאמינה היא חיונית עבור התפתחותה. קווי העברת מתח גבוה של 252kV משחקים תפקיד חשוב ברשת החשמל בניגריה, וביצועי המפסקים משפיעים ישירות על הבטיחות והיציבות של הקווים הללו. ABB, כיצרן מוביל של ציוד חשמלי בעולם, פיתחה מפסק 252kV ללא טנק חיה עם מערכת כיבוי חשמלית מתקדמת, שתוכנן כדי לעמוד בדרישות הספציפיות של רשת החשמל בניגריה וקיבל אישור SONCAP, המבטיח את התאמה לסטנדרטים מקומיים.

עיצוב מערכת הכיבוי החשמלי
עיצוב כיבוי סדרתי דו-משבר

חדר הכיבוי החשמלי של מפסק 252kV ללא טנק חיה אימץ עיצוב כיבוי סדרתי דו-משבר. בעיצוב זה, שני מפרקים מחוברים בשרשרת, וכל מפרק מתוכנן לספוג כ-50% מהמתח הכולל, כלומר 126kV. גישה חדשנית זו מפחיתה באופן משמעותי את לחץ השחזור הדיאלקטרי על מפרק בודד.

כאשר מתרחש תקלה קצרה במערכת החשמל, נוצר קשת חשמלית בעוצמה גבוהה במפסק. במפסק המשבר הבודד המסורתי, המתח של 252kV כולו צריך להישאר על מפרק אחד במהלך תהליך הכיבוי, מה שמייצר לחץ גדול על השחזור הדיאלקטרי של המפרק. לעומת זאת, בעיצוב הסדרתי הדו-משבר, המתח מופץ בין שני המפרקים. הדבר מפחית לא רק את הלחץ החשמלי על כל מפרק, אלא גם מפחית את הזמן הנדרש לשחזור דיאלקטרי. כתוצאה מכך, יעילות הכיבוי משתפרת, והסיכון להתלקחות מחדש של הקשת לאחר כיבוי מופחת secara signifikan.

כדי להבטיח את הפעולה המתונה של המערכת הסדרתית הדו-משבר, ABB פיתחה גם טכנולוגיות שליטה מדויקות בשיתוף מתח. קבלות מקביליות מיוחדות מותקנות בשני קצות כל מפרק. הקבלים מכוונים בזהירות כדי להבטיח שהפיצול המתח בין שני המפרקים יהיה מאוזן ככל האפשר, אפילו בתנאי תקלות מעבר מורכבים. מנגנון שיתוף המתח הזה מגביר עוד יותר את האמינות של מערכת חדר הכיבוי החשמלי.

מבנה צינור לחץ עם פיסטון בצורת T

צינור הלחץ במערכת חדר הכיבוי החשמלי מתוכנן עם מבנה פיסטון בצורת T, שהוא רכיב מפתח לייצור זרם גז SF6 במהירות גבוהה. כאשר המפסק מקבל פקודה להיפטר, הפיסטון בצורת T מתחיל לנוע. במהלך תהליך הפתיחה, הפיסטון מדחס את הגז SF6 בצינור ללחץ של 1.2MPa.

תהליך הדחיסה מושג בצורה מדויקת כדי להבטיח שייווצר זרם גז במהירות של 600m/s. זרם הגז המהיר משחק תפקיד חיוני בתהליך הכיבוי. כאשר נוצרת הקשת, זרם הגז המהיר יכול לקקר את פלזמת הקשת במהירות, להפחית את הטמפרטורה של הקשת ולמחוק את החלקיקים המיוניים בנתיב הקשת. בכך הוא מואץ את תהליך השחזור של חוזק הדיאלקטרי במרווח הכיבוי, מאפשר למפסק לנתק במהירות את זרם התקלה ולהשלים את משימת הכיבוי.

מבנה הפיסטון בצורת T גם يتميز במבנה פשוט, חוזק מכני גבוה ובביצועים טובים של חיטוי. המבנה הפשוט מסייע בייצור ובתחזוקה של צינור הלחץ, בעוד שהחוזק המכני הגבוה מבטיח שהפיסטון יוכל לעמוד בלחץ גבוה ומהירות גבוהה במהלך פעולת המערכת. ביצועי החיטוי הטובים של צינור הלחץ מבטיחים שלא יקרה דליפה של גז SF6, ושומר על הפעולה הנורמלית של המפסק ועל הבטיחות של רשת החשמל.

פיות PTFE מחוזקים בפחמן

הפיות הם חלק חשוב של חדר הכיבוי החשמלי, וביצועי החומרים שלהם משפיעים ישירות על חיי ההפעלה והביצועים של המפסק. ABB בחרה בחומר PTFE מחוזק בפחמן לפיות של חדר הכיבוי החשמלי של מפסק 252kV ללא טנק חיה.

PTFE מחוזק בפחמן הוא בעל תכונות מצוינות כגון עמידות בטמפרטורות גבוהות, עמידות לewear, ועמידות חזקה בפני בליעה חשמלית. במהלך תהליך הכיבוי, הטמפרטורה באזור הקשת יכולה להגיע לערכים גבוהים מאוד, לעיתים מעל 10,000 °C. עמידות הטמפרטורה הגבוהה של PTFE מחוזק בפחמן מאפשרת לפיות לשמור על שלמות המבנה וביצועים יציבים בתנאים קשים כאלה.

בנוגע לעמידות בפני בליעה חשמלית, החומר הזה יכול לשאת לפחות 2000 ניתוחי מלא (50kA), מה שמאריך באופן משמעותי את מחזור ההתחזוקה של המפסק. בהשוואה לחומרים מסורתיים לפיות, פיות PTFE מחוזק בפחמן יש להם חיי שימוש ארוכים יותר, מפחיתים את תדירות התחזוקה והחלפה של הציוד, ומכאן מפחיתים את עלויות ההפעלה והתחזוקה הכוללות של רשת החשמל.

אישור SONCAP והתאמה

כדי להיכנס לשוק הניגרי, מערכת חדר הכיבוי החשמלי של מפסק 252kV ללא טנק חיה שפותחה על ידי ABB עבר בהצלחה את תהליך אישור SONCAP. אישור SONCAP הוא תוכנית הערכה קפדנית שמקבלת המארגן התקנים של ניגריה כדי להבטיח שציוד חשמל מיובא עומד בסטנדרטים מקומיים של בטיחות, בריאות ושימור סביבה.

במהלך תהליך האישור, המוצר של ABB עבר מבחנים כוללניים בדרכים שונות, כולל ביצועים חשמליים, ביצועים מכניים, ביצועים של בטיחות ותאימות לסביבה. עיצוב הכיבוי הסדרתי הדו-משבר, מבנה הצינור עם פיסטון בצורת T, ופיות PTFE מחוזקים בפחמן עברו ביקורת ובדיקה קפדניות.

לדוגמה, במבחני ביצועים חשמליים, ביצועי הפיזור המתח של המערכת הדו-משבר, יכולת הכיבוי של המפסק בזרמים שונים של תקלות, וביצועי השחזור הדיאלקטרי עמדו או עלו על הדרישות של הסטנדרטים הניגריים. במבחני ביצועים מכניים, חוזק והימצאותם של מבנה הפיסטון בצורת T, כמו גם אמינות הפעולה המכנית של המפסק, זכו גם הם להכרה מלאה.

קבלת אישור SONCAP בהצלחה לא רק מוכיחה את איכותו והאמינות של מערכת חדר הכיבוי החשמלי של מפסק 252kV ללא טנק חיה של ABB, אלא גם מספקת ערובה מוצקה לשימוש הרחב שלו ברשת החשמל הניגרית.

יישום ברשת החשמל של ניגריה

מפסק 252kV ללא טנק חיה עם מערכת חדר הכיבוי החשמלי המתקדמת הזו הושלמה בהצלחה במספר פרויקטי העברה מרכזיים של חשמל בניגריה. בפרויקטים אלה, המפסקים הראו ביצועים מצוינים.

במהלך תהליך ההפעלה, עיצוב הכיבוי הסדרתי הדו-משבר טיפל בצורה יעילה במספר תקלות קצרות, ובטיח את ההפרדה המהירה של התקלות ומזער את השפעתן על רשת החשמל. מבנה הצינור עם פיסטון בצורת T יצר באופן יציב זרם גז SF6 במהירות גבוהה, אפשר למפסקים להשלים את משימת הכיבוי תוך זמן קצר. הפיות PTFE מחוזקים בפחמן גם שמורים על ביצועים טובים, ולא היו תקלות או נזקים משמעותיים גם אחרי מספר רב של פעולות.

ודות להפעלת המפסקים המהימנה, הוטמעה באופן משמעותי אמינות ויציבות רשת החשמל בניגריה. שביתות חשמל שנגרמו עקב תקלות במפסקים הופחתו באופן משמעותי, ומספקות אספקה חשמלית יציבה יותר לתעשייה ולחיי היום יום של האוכלוסייה בניגריה. באותו הזמן, חיי השימוש הארוך והדרישה הנמוכה לתחזוקה של המפסקים גם מפחיתים את עלויות ההפעלה והתחזוקה של המחלקה המקומית לחשמל, מה שיש לו חשיבות גדולה להתפתחות הרגישה של תעשיית החשמל בניגריה.

סיכום

עיצוב מערכת חדר הכיבוי החשמלי של מפסק 252kV ללא טנק חיה של ABB, עם עיצוב הכיבוי הסדרתי הדו-משבר, מבנה הצינור עם פיסטון בצורת T, ופיות PTFE מחוזקים בפחמן, מספק פתרון מצוין להעברת מתח גבוה בניגריה. קבלת אישור SONCAP מבטיחה את התאמה לסטנדרטים מקומיים, והיישום המוצלח שלה ברשת החשמל בניגריה הוכיח את האמינות והביצועים המצוינים שלה. מקרה עיצוב זה לא רק עונה על הצרכים הנוכחיים של התפתחות רשת החשמל בניגריה, אלא גם מספק ניסיון ונקודת מוצאuable bagi desain dan aplikasi pemutus sirkuit tegangan tinggi serupa di wilayah lain. Di masa depan, ABB akan terus mengoptimalkan dan meningkatkan teknologi ini untuk berkontribusi lebih banyak pada pengembangan industri listrik global.