Проектирование и применение системы камеры гашения дуги выключателя SF6 с мертвым танком на 252 кВ

Введение

В последние годы спрос на электроэнергию в Нигерии растет с развитием ее экономики и общества. Стабильная и надежная система передачи электроэнергии является ключевым фактором для ее развития. Линии высокого напряжения 252 кВ играют важную роль в энергосистеме Нигерии, а производительность выключателей напрямую влияет на безопасность и стабильность этих линий. ABB, как мировой лидер в производстве электротехнического оборудования, разработала выключатель SF6 мертвого танка на 252 кВ с передовой системой дугогасительной камеры, который предназначен для удовлетворения специфических потребностей энергосистемы Нигерии и получил сертификацию SONCAP, что гарантирует его соответствие местным стандартам.

Дизайн системы дугогасительной камеры
Серийный дизайн двойного прерывания

Дугогасительная камера выключателя SF6 мертвого танка на 252 кВ использует серийный дизайн двойного прерывания. В этом дизайне два прерывателя соединены последовательно, и каждый прерыватель рассчитан на приблизительно 50% общего напряжения, то есть 126 кВ. Этот инновационный подход значительно снижает диэлектрическое восстановление давления на одном прерывании.

При возникновении короткого замыкания в энергосистеме в выключателе образуется большая дуга. В традиционном выключателе с одним прерыванием все 252 кВ напряжения должны быть выдержаны одним прерывателем во время процесса гашения дуги, что создает огромное давление на диэлектрическое восстановление прерывателя. Однако, в случае серийного дизайна с двойным прерыванием, напряжение распределяется между двумя прерывателями. Это не только снижает электрическую нагрузку на каждый прерыватель, но и уменьшает время, необходимое для диэлектрического восстановления. В результате эффективность гашения дуги повышается, а риск повторного зажигания дуги после гашения значительно снижается.

Для обеспечения стабильной работы системы с двойным прерыванием ABB также разработала набор точных технологий управления распределением напряжения. На обоих концах каждого прерывателя установлены специальные параллельные конденсаторы. Эти конденсаторы тщательно откалиброваны, чтобы гарантировать максимально возможное равномерное распределение напряжения между двумя прерывателями, даже в условиях сложных переходных аварий. Этот механизм распределения напряжения дополнительно повышает надежность системы дугогасительной камеры.

Структура цилиндра давления с Т-образным поршнем

Цилиндр давления в системе дугогасительной камеры имеет конструкцию с Т-образным поршнем, которая является ключевым компонентом для создания высокоскоростного потока газа SF6. Когда выключатель получает команду на отключение, Т-образный поршень начинает двигаться. В процессе открытия поршень сжимает газ SF6 в цилиндре до давления 1,2 МПа.

Этот процесс сжатия точно контролируется, чтобы обеспечить создание высокоскоростного потока газа со скоростью 600 м/с. Высокоскоростной поток газа SF6 играет важнейшую роль в процессе гашения дуги. При образовании дуги высокоскоростной поток газа быстро охлаждает плазму дуги, снижает температуру дуги и удаляет ионизированные частицы из канала дуги. Таким образом, он ускоряет процесс восстановления диэлектрической прочности в зазоре гашения дуги, позволяя выключателю быстро отключить аварийный ток и завершить задачу гашения дуги.

Конструкция с Т-образным поршнем также обладает преимуществами простоты, высокой механической прочности и хорошей герметичности. Простая конструкция способствует изготовлению и обслуживанию цилиндра давления, а высокая механическая прочность обеспечивает, что поршень может выдерживать высокое давление и высокую скорость движения в процессе работы. Хорошая герметичность цилиндра давления гарантирует, что газ SF6 не будет утечь, поддерживая нормальную работу выключателя и обеспечивая безопасность энергосистемы.

Насадки из углеродного волокна, армированного PTFE

Насадка является важной частью дугогасительной камеры, и ее материальные характеристики напрямую влияют на срок службы и производительность гашения дуги выключателя. ABB выбрала углеродное волокно, армированное PTFE, в качестве материала для насадок дугогасительной камеры выключателя SF6 мертвого танка на 252 кВ.

Углеродное волокно, армированное PTFE, обладает отличными свойствами, такими как термостойкость, износостойкость и высокая стойкость к эрозии дугой. Во время процесса гашения дуги температура в области дуги может достигать чрезвычайно высоких значений, часто превышающих 10 000 °C. Термостойкость углеродного волокна, армированного PTFE, позволяет насадке сохранять свою структурную целостность и стабильность характеристик в таких жестких условиях.

Что касается стойкости к эрозии дугой, этот материал может выдержать как минимум 2000 полных переключений (50 кА), что значительно увеличивает интервалы технического обслуживания выключателя. По сравнению с традиционными материалами насадок, насадки из углеродного волокна, армированного PTFE, имеют более длительный срок службы, снижают частоту технического обслуживания и замены оборудования, что, в свою очередь, снижает общие эксплуатационные и ремонтные затраты энергосистемы.

Сертификация SONCAP и соответствие

Для выхода на нигерийский рынок система дугогасительной камеры выключателя SF6 мертвого танка на 252 кВ, разработанная ABB, успешно прошла процесс сертификации SONCAP. Сертификация SONCAP — это строгая программа оценки, внедренная Организацией по стандартизации Нигерии, чтобы гарантировать, что импортируемые электротехнические продукты соответствуют местным стандартам безопасности, здоровья и защиты окружающей среды.

В ходе процесса сертификации продукт ABB прошел всесторонние испытания в различных аспектах, включая электрические характеристики, механические характеристики, безопасность и адаптивность к окружающей среде. Дизайн с двойным прерыванием, структура цилиндра давления с Т-образным поршнем и насадки из углеродного волокна, армированного PTFE, успешно прошли строгий контроль и проверку.

Например, в ходе испытаний электрических характеристик, такие параметры, как распределение напряжения в системе с двойным прерыванием, способность выключателя гасить дугу при различных аварийных токах, а также характеристики диэлектрического восстановления, полностью соответствовали или превышали требования нигерийских стандартов. В ходе механических испытаний прочность и долговечность структуры Т-образного поршня, а также надежность механической работы выключателя, также были полностью признаны.

Успешное получение сертификации SONCAP не только подтверждает высокое качество и надежность системы дугогасительной камеры выключателя SF6 мертвого танка на 252 кВ, разработанной ABB, но и предоставляет надежные гарантии для ее широкого применения в энергосистеме Нигерии.

Применение в энергосистеме Нигерии

Выключатель SF6 мертвого танка на 252 кВ с этой передовой системой дугогасительной камеры был успешно применен в нескольких ключевых проектах передачи электроэнергии в Нигерии. В этих проектах выключатели показали отличные результаты.

В процессе эксплуатации серийный дизайн с двойным прерыванием эффективно справлялся с множеством коротких замыканий, обеспечивая быструю изоляцию аварий и минимизацию воздействия на энергосистему. Структура цилиндра давления с Т-образным поршнем стабильно генерировала высокоскоростной поток газа SF6, позволяя выключателям выполнять задачу гашения дуги в кратчайшие сроки. Насадки из углеродного волокна, армированного PTFE, также сохраняли хорошие характеристики, и никаких значительных эрозий или повреждений не наблюдалось даже после многих операций.

Благодаря надежной работе этих выключателей, надежность и стабильность энергосистемы Нигерии значительно улучшились. Отключения электроэнергии, вызванные отказами выключателей, значительно снизились, предоставляя более стабильное электроснабжение для промышленного производства и повседневной жизни людей в Нигерии. В то же время, длительный срок службы и низкие требования к техническому обслуживанию выключателей также снизили эксплуатационные и ремонтные затраты местных энергетических служб, что имеет большое значение для устойчивого развития энергетической отрасли Нигерии.

Заключение

Дизайн системы дугогасительной камеры выключателя SF6 мертвого танка на 252 кВ, разработанный ABB, с инновационным серийным дизайном двойного прерывания, структурой цилиндра давления с Т-образным поршнем и насадками из углеродного волокна, армированного PTFE, предлагает отличное решение для высоковольтной передачи электроэнергии в Нигерии. Получение сертификации SONCAP гарантирует его соответствие местным стандартам, а успешное применение в энергосистеме Нигерии подтвердило его высокую надежность и отличные характеристики. Этот пример дизайна не только удовлетворяет текущие потребности развития энергосистемы Нигерии, но и предоставляет ценный опыт и рекомендации для проектирования и применения аналогичных высоковольтных выключателей в других регионах. В будущем ABB продолжит оптимизировать и улучшать эту технологию, чтобы внести еще больший вклад в развитие глобальной энергетической отрасли.