Dizajn i primjer primjene sustava za ugasište lukove u prekidniku s SF6 tekućine s mrtvom bačvom od 252kV

Uvod

U posljednjih nekoliko godina, s razvojem ekonomije i društva, potražnja za strujom u Nigeriji je rastla. Stabilni i pouzdan sustav prijenosa struje ključan je za njegov razvoj. Visokonaponske linije prijenosa struje od 252 kV igraju važnu ulogu u nigerijskoj mreži, a performanse prekidnika direktno utječu na sigurnost i stabilnost tih linija. ABB, kao svjetski vodeći proizvođač električnog oprem, razvio je 252 kV SF6 prekidnik sa smrtnim rezervoarom s naprednim sustavom gasne komore, dizajniran da zadovolji specifične potrebe nigerijske mreže struje i dobio certifikaciju SONCAP, osiguravajući usklađenost s lokalnim standardima.

Dizajn sustava gasne komore
Serijski dizajn s dvostrukim prekidom

Gasna komora 252 kV SF6 prekidnika sa smrtnim rezervoarom koristi serijski dizajn s dvostrukim prekidom. U ovom dizajnu, dva prekidnika su povezana u seriju, a svaki prekidnik je dizajniran da nosi otprilike 50% ukupnog napona, odnosno 126 kV. Ovaj inovativni pristup značajno smanjuje dielektrično oporavljajuće tlak na jednom prekidu.

Kada se u mreži dogodi kratkospoj, u prekidniku se generira veliki strujni luk. U tradicionalnom prekidniku s jednim prekidom, cijeli napon od 252 kV mora izdržati jedan prekidnik tijekom procesa ugasevanja luka, što stavlja ogroman pritisak na dielektrično oporavljavanje prekidnika. Međutim, u serijskom dizajnu s dvostrukim prekidom, napon se dijeli između dva prekidnika. To ne samo smanjuje elektromagnetski stres na svaki prekidnik, već i skraćuje vrijeme potrebno za dielektrično oporavljavanje. Tako se poboljšava učinkovitost ugasevanja luka, a znatno se smanjuje rizik od ponovnog zapaljenja luka nakon ugasevanja.

Da bi se osigurala stabilna operacija serijskog sustava s dvostrukim prekidom, ABB je razvio i set preciznih tehnologija kontrole podjele napona. Posebni paralelni kondenzatori su instalirani na oba kraja svakog prekidnika. Ovi kondenzatori su pažljivo kalibrirani kako bi se osigurala što ravnomjernija distribucija napona između dva prekidnika, čak i pod složenim prelaznim uvjetima krivotoka. Ovaj mehanizam podjele napona još više unaprijeđuje pouzdanost sustava gasne komore.

T - tip strukture stupca tlaka s pistonom

Stupac tlaka u sustavu gasne komore dizajniran je s T - tipom strukture pistona, koja je ključni element za generiranje visokobrzine toka SF6 plina. Kada prekidnik primi naredbu za otkid, T - tip pistona počinje se kreć. Tijekom procesa otvaranja, piston komprimira SF6 plin u stupcu do tlaka od 1,2 MPa.

Ovaj proces kompresije točno kontroliran je kako bi se osiguralo generiranje visokobrzine toka plina od 600 m/s. Visokobrzini tok SF6 plina igra ključnu ulogu u procesu ugasevanja luka. Kada se luk generira, visokobrzini tok plina brzo hlađe plazmu luka, smanjuje temperaturu luka i uklanja ionizirane čestice u kanalu luka. Time ubrzava proces oporavljavanja dielektrične čvrstoće u razmaku za ugasevanje luka, omogućujući prekidniku da brzo prekida struju krivotoka i dovrši zadatak ugasevanja luka.

Struktura T - tipa pistona ima prednosti jednostavnosti konstrukcije, visoke mehaničke čvrstoće i dobre sigurnosne osobine. Jednostavna konstrukcija je povoljna za proizvodnju i održavanje stupca tlaka, dok visoka mehanička čvrstoća osigurava da piston može izdržati visoki tlak i brzu kretanje tijekom operacije. Dobre sigurnosne osobine stupca tlaka osiguravaju da SF6 plin neće cijepiti, održavajući normalnu operaciju prekidnika i osiguravajući sigurnost mreže struje.

Cevi iz PTFE - armiranog ugljičnog vlakna

Cev je važan dio gasne komore, a njegove materijalne osobine direktno utječu na vijek trajanja i performanse ugasevanja luka prekidnika. ABB je odabrao PTFE - armirano ugljično vlakno kao materijal za cevi u gasnoj komori 252 kV SF6 prekidnika sa smrtnim rezervoarom.

PTFE - armirano ugljično vlakno ima odlične osobine poput otpornosti na visoku temperaturu, otpornosti na teret i jakoj otpornosti na eroziju luka. Tijekom procesa ugasevanja luka, temperatura u području luka može doseći izuzetno visoke vrijednosti, često preko 10.000 °C. Otpornost na visoku temperaturu PTFE - armiranog ugljičnog vlakna omogućuje cevi da održi svoju strukturnu integritet i stabilnost performansi u takvim surovim uvjetima.

U pogledu otpornosti na eroziju luka, ovaj materijal može izdržati barem 2000 prekida punog kapaciteta (50 kA), što značajno produžuje ciklus održavanja prekidnika. U usporedbi s tradicionalnim materijalima cevi, cevi iz PTFE - armiranog ugljičnog vlakna imaju duži vijek trajanja, smanjuju frekvenciju održavanja i zamjene opreme, time smanjujući ukupne troškove održavanja i funkcioniranja mreže struje.

Certifikacija SONCAP i usklađenost

Da bi se upotrijebio na nigerijskom tržištu, sustav gasne komore 252 kV SF6 prekidnika sa smrtnim rezervoarom koji je razvio ABB uspješno je prošao proces certifikacije SONCAP. Certifikacija SONCAP je strogi program procjene proveden od strane Organizacije za standardizaciju Nigerije kako bi se osiguralo da uvezene električne proizvode zadovoljavaju lokalne standarde sigurnosti, zdravlja i zaštite okoliša.

Tijekom procesa certifikacije, proizvod ABB-a podvrgnut je kompleksnim testiranjima u različitim aspektima, uključujući električne performanse, mehaničke performanse, performanse sigurnosti i prilagodljivost okolišu. Serijski dizajn s dvostrukim prekidom, struktura stupca tlaka s T - tipom pistona i cevi iz PTFE - armiranog ugljičnog vlakna sve su podvrgnute strogu pregledu i verifikaciji.

Na primjer, u testiranjima električnih performansi, performanse podjele napona u sustavu s dvostrukim prekidom, sposobnost ugasevanja luka prekidnika pod različitim strujama krivotoka i karakteristike oporavljavanja dielektrične čvrstoće sve su zadovoljile ili premašile zahtjeve nigerijskih standarda. U testiranjima mehaničkih performansi, čvrstoća i dugotrajnost strukture T - tipa pistona, kao i pouzdanost mehaničkog funkcioniranja prekidnika, također su potpuno prepoznate.

Uspješno dobivanje certifikacije SONCAP ne samo dokazuje visoku kvalitetu i pouzdanost sustava gasne komore 252 kV SF6 prekidnika sa smrtnim rezervoarom ABB-a, već pruža i solidnu jamstvo za njegovo široko korištenje u nigerijskoj mreži struje.

Primjena u nigerijskoj mreži struje

252 kV SF6 prekidnik sa smrtnim rezervoarom s ovim naprednim sustavom gasne komore uspješno je primijenjen u nekoliko ključnih projekata prijenosa struje u Nigeriji. U tim projektima, prekidnici su pokazali odlične performanse.

Tijekom operacije, serijski dizajn s dvostrukim prekidom efektivno je rješavao više kratkosponih krivotoka, osiguravajući brzo izoliranje krivotoka i minimalizirajući utjecaj na mrežu struje. Struktura stupca tlaka s T - tipom pistona stabilno je generirala visokobrzini tok SF6 plina, omogućujući prekidnicima da dovrše zadatak ugasevanja luka u kratkom vremenu. Cevi iz PTFE - armiranog ugljičnog vlakna također su održale dobre performanse, a ni nakon mnogo radnji nije došlo do značajne erozije ili oštećenja.

Zahvaljujući pouzdanom radu ovih prekidnika, pouzdanost i stabilnost nigerijske mreže struje značajno su poboljšane. Izlučivanja struje uzrokovana neispravnostima prekidnika značajno su smanjena, pružajući stabilniju snabdevanje strujom industrijske proizvodnje i svakodnevnog života u Nigeriji. U isto vrijeme, dug vijek trajanja i niske zahtjeve za održavanjem prekidnika smanjile su troškove održavanja i funkcioniranja lokalne strujoopske službe, što je od velike važnosti za održivi razvoj nigerijskog strujoopskog sektora.

Zaključak

Dizajn sustava gasne komore 252 kV SF6 prekidnika sa smrtnim rezervoarom ABB-a, s njegovim inovativnim serijskim dizajnom s dvostrukim prekidom, strukturom stupca tlaka s T - tipom pistona i cevima iz PTFE - armiranog ugljičnog vlakna, pruža odlično rješenje za visokonaponski prijenos struje u Nigeriji. Dobivanje certifikacije SONCAP osigurava usklađenost s lokalnim standardima, a njegova uspješna primjena u nigerijskoj mreži struje potvrdila je visoku pouzdanost i odlične performanse. Ovaj dizajnerski primjer ne samo ispunjava trenutne potrebe razvoja mreže struje u Nigeriji, već pruža i vrijedne iskustva i reference za dizajn i primjenu sličnih visokonaponskih prekidnika u drugim regijama. U budućnosti, ABB će nastaviti optimizirati i unaprijediti ovu tehnologiju kako bi doprinijeo još više razvoju globalnog strujoopskog sektora.