Projekt i Przypadek Użycia Układu Gazu Zagazującego Wyłącznika SF6 o Napięciu 252kV z Martwą Zbiorniczką

Wstęp

W ostatnich latach popyt na energię elektryczną w Nigerii wzrastał wraz z rozwojem gospodarki i społeczeństwa. Stabilny i niezawodny system przesyłowy jest kluczowy dla jej rozwoju. Wysokonapięciowe linie przesyłowe o napięciu 252kV odgrywają ważną rolę w sieci energetycznej Nigerii, a wydajność przełączników bezpośrednio wpływa na bezpieczeństwo i stabilność tych linii. ABB, jako światowej klasy producent sprzętu elektrycznego, opracował przełącznik SF6 o napięciu 252kV z zaawansowanym systemem komory gaszącej, zaprojektowany do spełnienia specyficznych potrzeb sieci energetycznej Nigerii, który uzyskał certyfikat SONCAP, gwarantujący zgodność z lokalnymi standardami.

Projektowanie systemu komory gaszącej
Projekt dualnej serii gaszenia łuku

Komora gasząca przełącznika SF6 o napięciu 252kV opiera się na projekcie dualnej serii. W tym projekcie dwa przerywacze są połączone szeregowo, a każdy z nich jest zaprojektowany do odbierania około 50% całkowitego napięcia, czyli 126kV. Ten innowacyjny podejście znacznie zmniejsza ciśnienie odzyskiwania dielektrycznego na pojedynczym przerywaczu.

Gdy w sieci energetycznej wystąpi awaria krótkiego spięcia, powstaje duży prąd łuku w przełączniku. W tradycyjnym przełączniku jednoprzerwanym całe napięcie 252kV musi być znośne przez jeden przerywacz podczas procesu gaszenia łuku, co stwarza ogromne ciśnienie na odzyskanie dielektryczne przerywacza. Jednak w projekcie dualnej serii napięcie jest dzielone między dwa przerywacze. To nie tylko zmniejsza naprężenie elektryczne na każdym przerywaczu, ale także skraca czas wymagany do odzyskania dielektrycznego. W rezultacie efektywność gaszenia łuku jest poprawiona, a ryzyko ponownego zapłonu łuku po gaszeniu jest znacznie obniżone.

Aby zapewnić stabilne działanie systemu dualnej serii, ABB opracował również zestaw precyzyjnych technologii kontroli rozdziału napięcia. Specjalne kondensatory równoległe są zamontowane na obu końcach każdego przerywacza. Te kondensatory są starannie kalibrowane, aby zapewnić jak najbardziej zbilansowany rozkład napięcia między dwoma przerywaczami, nawet w warunkach skomplikowanych przejściowych awarii. Ten mechanizm rozdziału napięcia dodatkowo zwiększa niezawodność systemu komory gaszącej.

Struktura tłoka ciśnieniowego typu T

Tłok ciśnieniowy w systemie komory gaszącej jest zaprojektowany z konstrukcją tłoka typu T, która jest kluczowym elementem generowania wysokoszybkowego przepływu gazu SF6. Gdy przełącznik otrzymuje polecenie wyłączenia, tłok typu T zaczyna się poruszać. W trakcie otwierania tłok kompresuje gaz SF6 w cylindrze do ciśnienia 1,2MPa.

Ten proces kompresji jest precyzyjnie kontrolowany, aby zagwarantować, że można wygenerować wysokoszybkowy przepływ gazu o prędkości 600m/s. Wysokoszybkowy przepływ gazu SF6 odgrywa kluczową rolę w procesie gaszenia łuku. Gdy powstaje łuk, wysokoszybkowy przepływ gazu może szybko ochłodzić plazmę łuku, obniżyć temperaturę łuku i usunąć jonizowane cząsteczki w kanałach łuku. W ten sposób przyspiesza proces odzyskiwania siły dielektrycznej w przerwie gaszącej, umożliwiając przełącznikowi szybkie przerwanie prądu awaryjnego i wykonanie zadania gaszenia łuku.

Konstrukcja tłoka typu T ma również zalety takie jak prosta struktura, wysoka wytrzymałość mechaniczna i dobra szczelność. Prosta struktura sprzyja produkcji i konserwacji cylindra ciśnieniowego, a wysoka wytrzymałość mechaniczna zapewnia, że tłok może znieść wysokie ciśnienie i szybkie ruchy podczas pracy. Dobra szczelność cylindra ciśnieniowego zapewnia, że gaz SF6 nie będzie uciekać, utrzymując prawidłowe działanie przełącznika i zapewniając bezpieczeństwo sieci energetycznej.

Dysze z wzmocnionego włóknem węglowym PTFE

Dysza jest ważnym elementem komory gaszącej, a jej właściwości materiałowe bezpośrednio wpływają na żywotność i wydajność gaszenia łuku przełącznika. ABB wybrał wzmocnione włóknem węglowym PTFE jako materiał dla dysz komory gaszącej przełącznika SF6 o napięciu 252kV.

Materiał wzmocniony włóknem węglowym PTFE ma doskonałe właściwości, takie jak odporność na wysokie temperatury, odporność na zużycie i silną odporność na erozję łuku. W trakcie gaszenia łuku temperatura w obszarze łuku może osiągać ekstremalnie wysokie wartości, często przekraczające 10 000 °C. Odporność na wysokie temperatury materiału wzmocnionego włóknem węglowym PTFE pozwala dyszom zachować integralność strukturalną i stabilność wydajności w tak surowych warunkach.

Pod względem odporności na erozję łuku, ten materiał może znieść co najmniej 2000 pełnych przerwań (50kA), co znacznie przedłuża cykl konserwacji przełącznika. W porównaniu z tradycyjnymi materiałami dysz, dysze z wzmocnionego włóknem węglowym PTFE mają dłuższą żywotność, co zmniejsza częstotliwość konserwacji i wymiany sprzętu, a tym samym obniża całkowite koszty obsługi i konserwacji sieci energetycznej.

Certyfikacja SONCAP i zgodność

Aby wejść na rynek nigeryjski, system komory gaszącej przełącznika SF6 o napięciu 252kV opracowany przez ABB pomyślnie przeszedł proces certyfikacji SONCAP. Certyfikacja SONCAP to surowy program oceny wprowadzony przez Organizację Standardów Nigerii, aby zapewnić, że importowane produkty elektryczne spełniają lokalne standardy bezpieczeństwa, zdrowia i ochrony środowiska.

W trakcie procesu certyfikacji produkt ABB przeszedł kompleksowe testy w różnych aspektach, w tym wydajność elektryczna, wydajność mechaniczna, bezpieczeństwo i adaptacja do środowiska. Projekt dualnej serii gaszenia łuku, konstrukcja tłoka ciśnieniowego typu T i dysze z wzmocnionego włóknem węglowym PTFE przeszły ścisłe badania i weryfikację.

Na przykład, w testach wydajności elektrycznej, wydajność rozdziału napięcia systemu dualnej serii, zdolność gaszenia łuku przełącznika przy różnych prądach awaryjnych i cechy odzyskiwania dielektrycznego spełniły lub przekroczyły wymagania standardów nigeryjskich. W testach wydajności mechanicznej, wytrzymałość i trwałość konstrukcji tłoka typu T, jak również niezawodność działania mechanicznego przełącznika, zostały również w pełni uznane.

Pomyślne zdobycie certyfikacji SONCAP nie tylko dowodzi wysokiej jakości i niezawodności systemu komory gaszącej przełącznika SF6 o napięciu 252kV firmy ABB, ale także zapewnia solidne gwarancje jego szerokiego zastosowania w sieci energetycznej Nigerii.

Zastosowanie w sieci energetycznej Nigerii

Przełącznik SF6 o napięciu 252kV z tym zaawansowanym systemem komory gaszącej został pomyślnie zastosowany w kilku kluczowych projektach przesyłowych w Nigerii. W tych projektach przełączniki pokazały doskonałą wydajność.

W trakcie pracy projekt dualnej serii gaszenia łuku skutecznie radził sobie z wieloma awariami krótkiego spięcia, zapewniając szybkie izolowanie awarii i minimalizując wpływ na sieć energetyczną. Konstrukcja tłoka ciśnieniowego typu T stabilnie generowała wysokoszybkowy przepływ gazu SF6, umożliwiając przełącznikom wykonanie zadania gaszenia łuku w krótkim czasie. Dysze z wzmocnionego włóknem węglowym PTFE również utrzymywały dobrą wydajność, a nawet po wielu operacjach nie wystąpiły znaczne erozje ani uszkodzenia.

Dzięki niezawodnej pracy tych przełączników niezawodność i stabilność sieci energetycznej Nigerii znacznie się poprawiła. Przerwy w dostawie energii spowodowane awariami przełączników zostały znacznie zmniejszone, zapewniając bardziej stabilne zasilanie dla produkcji przemysłowej i codziennego życia ludności Nigerii. Ponadto, długotrwała żywotność i niskie wymagania konserwacyjne przełączników również obniżyły koszty obsługi i konserwacji lokalnych służb energetycznych, co ma duże znaczenie dla zrównoważonego rozwoju przemysłu energetycznego Nigerii.

Podsumowanie

Projekt systemu komory gaszącej przełącznika SF6 o napięciu 252kV firmy ABB, z innowacyjnym projektem dualnej serii gaszenia łuku, konstrukcją tłoka ciśnieniowego typu T i dyszami z wzmocnionego włóknem węglowym PTFE, oferuje doskonałe rozwiązanie dla wysokonapięciowego przesyłania energii w Nigerii. Uzyskanie certyfikacji SONCAP zapewnia zgodność z lokalnymi standardami, a pomyślne zastosowanie w sieci energetycznej Nigerii potwierdziło jego wysoką niezawodność i doskonałą wydajność. Ten projekt nie tylko spełnia obecne potrzeby rozwoju sieci energetycznej Nigerii, ale także dostarcza cenne doświadczenia i referencje dla projektowania i zastosowania podobnych wysokonapięciowych przełączników w innych regionach. W przyszłości ABB będzie nadal optymalizować i doskonalić tę technologię, aby przyczynić się jeszcze więcej do rozwoju globalnego przemysłu energetycznego.