Dizajn in primer uporabe sistema za ugasanje loka v odru preklopnika SF6 z mrtvim rezervoarjem na 252 kV

Uvod

V zadnjih letih se je povpraševanje po električni energiji v Nigeriji povečevalo z razvojem gospodarstva in družbe. Stabilen in zanesljiv sistem prenosa električne energije je ključnega pomena za njegov razvoj. 252kV visokonapetostni prenosni črpi igrajo pomembno vlogo v nigerijskem omrežju, in zmogljivost preklopnikov neposredno vpliva na varnost in stabilnost teh črp. ABB, kot svetovni vodilni proizvajalec električnega oprem, je razvil 252kV preklopnik s smrtnim rezervoarjem SF6 z naprednim sistemom za ugasanje luka, ki je zasnovan, da bi izpolnil specifične potrebe nigerijskega omrežja in je pridobil SONCAP certifikat, ki zagotavlja skladnost z lokalnimi standardi.

Zasnovitev sistema za ugasanje luka
Serijsna zasnovitev dvojnega preklopa za ugasanje luka

Sistem za ugasanje luka 252kV preklopnika s smrtnim rezervoarjem SF6 uporablja serijsno zasnovitev dvojnega preklopa. V tej zasnovi sta dva preklopnika povezana v serie, in vsak preklopnik je zasnovan, da nosi približno 50% celotne napetosti, to je 126kV. Ta inovativen pristop bistveno zmanjša dielektrično obnovitveno pritisk na enojni preklop.

Ob nastanku kratkopovezave v omrežju se v preklopniku ustvari velik luken tok. V tradicionalnem enojnem preklopniku mora med postopkom ugasanja luka nositi celotna napetost 252kV, kar predstavlja ogromen pritisk na dielektrično obnovitev preklopnika. Vendar v serijsni zasnovi dvojnega preklopa je napetost razdeljena med dva preklopnika. To ne le zmanjša električni stres na vsakem preklopniku, ampak tudi skrati čas, potreben za dielektrično obnovitev. Tako se izboljša učinkovitost ugasanja luka, in veliko zmanjša tveganje ponovnega zaganjanja luka po njegovem ugasanju.

Za zagotavljanje stabilnega delovanja serijsnega sistema dvojnega preklopa je ABB razvil nabor natančnih tehnologij za kontrolo razdelitve napetosti. Na obeh koncih vsakega preklopnika so nameščeni posebni vzporedni kondenzatorji. Ti kondenzatorji so natančno kalibrirani, da zagotovijo, da je razdelitev napetosti med dvema preklopnikoma čim bolj uravnotežena, tudi pri zapletenih prehodnih stanjih. Ta mehanizem za razdelitev napetosti še dodatno izboljša zanesljivost sistema za ugasanje luka.

T - tip pistonski tlacični cilindrični strukturi

Tlacični cilindri v sistemu za ugasanje luka so zasnovani s strukturo T - tipa pistona, ki je ključni element za generiranje visokohitrega toka plina SF6. Ko preklopnik prejme ukaz za odpiranje, se T - tip pistona začne gibati. Med odpiranjem pistona stlači plin SF6 v cilindru na tlak 1,2MPa.

Ta proces stlačevanja je natančno kontroliran, da zagotovi, da se lahko generira visokohitreg tok plina 600m/s. Visokohitreg tok plina SF6 igra ključno vlogo v postopku ugasanja luka. Ko se luken tok ustvari, visokohitreg tok plina hitro ohladi luken plazma, zmanjša temperaturo luka in odstrani ionizirane delce v luknem kanalu. S tem pospeši postopek obnovitve dielektrične moči v luknem preprostu, kar omogoča preklopniku, da hitro prekine tok krivega toka in dokonča nalogo ugasanja luka.

Struktura T - tipa pistona ima tudi prednosti preproste strukture, visoke mehanske čvrstoče in dobre zatečnosti. Preprosta struktura je koristna za izdelavo in vzdrževanje tlacičnega cilindra, medtem ko visoka mehanska čvrstočnost zagotavlja, da lahko pisto nosi visok tlak in hitro gibanje med delovanjem. Dobra zatečnost tlacičnega cilindra zagotavlja, da se plin SF6 ne bo iztekel, ohranja normalno delovanje preklopnika in zagotavlja varnost omrežja.

Cepljeni nozli PTFE - okrepitve ogljikovih vlaken

Nozli so pomembna sestavina sistema za ugasanje luka, in njihove lastnosti materiala neposredno vplivajo na življenjsko dobo in zmogljivost ugasanja luka preklopnika. ABB je izbral cepljeni nozle PTFE - okrepitve ogljikovih vlaken za nozle sistema za ugasanje luka 252kV preklopnika s smrtnim rezervoarjem SF6.

Cepljeni nozli PTFE - okrepitve ogljikovih vlaken imajo odlične lastnosti, kot so odpornost na visoke temperature, odpornost na trčenje in močno odpornost na erozijo luka. Med postopkom ugasanja luka lahko temperatura v luknem področju doseže zelo visoke vrednosti, pogosto presega 10.000 °C. Odpornost na visoke temperature cepljenih nozli PTFE - okrepitve ogljikovih vlaken omogoča, da nozli ohranjajo svojo strukturno celost in stabilnost zmogljivosti v takšnih zahtevnih pogoji.

Glede odpornosti na erozijo luka ta material lahko zdrži vsaj 2000 polnih prekinitvenih operacij (50kA), kar bistveno podaljša cikel vzdrževanja preklopnika. V primerjavi z tradicionalnimi materiali nozli imajo cepljeni nozli PTFE - okrepitve ogljikovih vlaken daljšo življenjsko dobo, zmanjšujejo frekvenco vzdrževanja in zamenjave opreme, in tako zmanjšujejo skupne stroške delovanja in vzdrževanja omrežja.

SONCAP certifikacija in skladnost

Da bi se vstopilo na nigerijski trg, je sistem za ugasanje luka 252kV preklopnika s smrtnim rezervoarjem SF6, razvit od strani ABB, uspešno prešel postopek certifikacije SONCAP. Certifikacija SONCAP je strogi ocenjevalski program, implementiran od strani Organizacije za standarde Nigerije, da zagotovi, da uvožene električne izdelki izpolnjujejo lokalne standarde za varnost, zdravje in zaščito okolja.

Med postopkom certifikacije je izdelek ABB prešel kompleksne teste v različnih vidikih, vključno z električno zmogljivostjo, mehansko zmogljivostjo, varnostno zmogljivostjo in prilagodljivostjo okolju. Serijsna zasnovitev dvojnega preklopa, struktura T - tipa pistonskega tlacičnega cilindra in cepljeni nozli PTFE - okrepitve ogljikovih vlaken so vsi prenašali strog nadzor in preverjanje.

Na primer, v testih električne zmogljivosti, je zmogljivost razdelitve napetosti sistema dvojnega preklopa, zmogljivost ugasanja luka preklopnika pri različnih tokih krivega toka in dielektrične obnovitvene značilnosti vse izpolnile ali presegale zahteve nigerijskih standardov. V testih mehanske zmogljivosti pa je bila čvrstoč in odtrdnost strukture T - tipa pistona ter zanesljivost mehanskega delovanja preklopnika tudi v celoti priznana.

Uspešno pridobitev certifikacije SONCAP ne le dokazuje visoko kakovost in zanesljivost sistema za ugasanje luka 252kV preklopnika s smrtnim rezervoarjem SF6 ABB, ampak tudi zagotavlja trdno jamstvo za njegovo široko uporabo v nigerijskem omrežju.

Uporaba v nigerijskem omrežju

252kV preklopnik s smrtnim rezervoarjem SF6 s tem naprednim sistemom za ugasanje luka je bil uspešno uporabljen v več ključnih projektih prenosa električne energije v Nigeriji. V teh projektih so preklopniki pokazali odlično zmogljivost.

Med delovanjem je serijska zasnovitev dvojnega preklopa učinkovito ravnala z večkratnimi kratkopovezavami, zagotavljala hitro izolacijo krivih tokov in minimalizirala vpliv na omrežje. Struktura T - tipa pistonskega tlacičnega cilindra je stabilno generirala visokohitreg tok plina SF6, kar preklopnikom omogoča, da zaključijo nalogo ugasanja luka v kratkem času. Cepljeni nozli PTFE - okrepitve ogljikovih vlaken so tudi ohranili dobro zmogljivost, in ni prišlo do značilne erozije ali poškodbe, tudi po mnogih operacijah.

Zahvaljujoč zanesljivemu delovanju teh preklopnikov je bila zanesljivost in stabilnost nigerijskega omrežja bistveno izboljšana. Izpadaji struje zaradi propadov preklopnikov so bili bistveno zmanjšani, kar zagotavlja bolj stabilno oskrbo s strujom za industrijsko proizvodnjo in vsakdanje življenje ljudi v Nigeriji. Hkrati dolga življenjska doba in nizki zahtevi za vzdrževanje preklopnikov tudi zmanjšujejo stroške delovanja in vzdrževanja lokalne energetske službe, kar je zelo pomembno za trajnostni razvoj nigerijskega elektroenergetskega sektorja.

Zaključek

Zasnovitev sistema za ugasanje luka 252kV preklopnika s smrtnim rezervoarjem SF6 ABB, z njegovo inovativno serijsko zasnovitev dvojnega preklopa za ugasanje luka, strukturo T - tipa pistonskega tlacičnega cilindra in cepljenimi nozlji PTFE - okrepitve ogljikovih vlaken, prinaša odlično rešitev za nigerijski visokonapetostni prenos električne energije. Pridobitev certifikacije SONCAP zagotavlja skladnost z lokalnimi standardi, in njegova uspešna uporaba v nigerijskem omrežju je potrdila njegovo visoko zanesljivost in odlično zmogljivost. Ta primer zasnovitve ne le izpolnjuje trenutne potrebe razvoja omrežja v Nigeriji, ampak tudi prinaša dragocene izkušnje in referenco za zasnovitev in uporabo podobnih visokonapetostnih preklopnikov v drugih regijah. V prihodnosti bo ABB nadaljeval z optimizacijo in izboljševanjem te tehnologije, da prispeva več k razvoju globalnega elektroenergetskega sektorja.