Dizajn i primena sistema za ugaseonik luka na prekidaču sa SF6 u zatvorenoj bačvi od 252kV

Uvod

U poslednjih nekoliko godina, potreba za električnom energijom u Nigeriji je porasla uz razvoj njene ekonomije i društva. Stabilni i pouzdan sistem prenosa struje je ključan za njen razvoj. Visokonaponske prenosne linije od 252kV igraju važnu ulogu u električnoj mreži Nigerije, a performanse prekidnika direktno utiču na sigurnost i stabilnost ovih linija. ABB, kao svetski vodeći proizvođač električne opreme, razvio je 252kV prekidnik sa zatvorenom bačvom SF6 sa naprednim sistemom ugaseonice, koji je dizajniran da zadovolji specifične potrebe električne mreže Nigerije i dobio je certifikaciju SONCAP, obezbeđujući usklađenost sa lokalnim standardima.

Dizajn sistema ugaseonice
Serijski dizajn dvostrukog prekida

Ugaseonica 252kV prekidnika sa zatvorenom bačvom SF6 koristi serijski dizajn dvostrukog prekida. U ovom dizajnu, dva prekidnika su povezana u seriju, a svaki prekidnik je dizajniran da nosi približno 50% ukupnog napona, odnosno 126kV. Ovaj inovativni pristup značajno smanjuje dielektrični oporavak pritiska na jedan prekid.

Kada se u električnoj mreži desi kratak spoj, generiše se veliki strujni luk u prekidniku. U tradicionalnom prekidniku sa jednim prekidom, celi napon od 252kV mora da izdrži jedan prekidnik tokom procesa ugašenja luka, što stavlja ogroman pritisak na dielektrični oporavak prekidnika. Međutim, u serijskom dizajnu dvostrukog prekida, napon se deli između dva prekidnika. To ne samo smanjuje električni stres na svaki prekidnik, već i skraćuje vreme potrebno za dielektrični oporavak. Kao rezultat, efikasnost ugašenja luka se poboljšava, a rizik od ponovnog zapaljenja luka nakon ugašenja se značajno smanjuje.

Da bi se osigurala stabilna operacija serijskog sistema dvostrukog prekida, ABB je takođe razvio set preciznih tehnologija kontrole deljenja napona. Posebni paralelni kondenzatori su instalirani na oba kraja svakog prekidnika. Ovi kondenzatori su pažljivo kalibrirani kako bi se osiguralo što ravnomernije moguće deljenje napona između dva prekidnika, čak i pod složenim prelaznim uslovima greške. Ovaj mehanizam deljenja napona dodatno unapređuje pouzdanost sistema ugaseonice.

T - tip strukture piston - cilindra

Cilindar u sistemu ugaseonice dizajniran je sa T - tip strukture pistona, koja je ključni element za generisanje visokobrzine protoka SF6 gasa. Kada prekidnik primi komandu za isključivanje, T - tip piston počinje da se kreće. Tokom otvaranja, piston kompresuje SF6 gas u cilindru na pritisak od 1,2MPa.

Ovaj kompresioni proces je precizno kontrolisan kako bi se osiguralo generisanje visokobrzine protoka gasa od 600m/s. Visokobrzini protok SF6 gasa ima ključnu ulogu u procesu ugašenja luka. Kada se luk generiše, visokobrzini protok gasa brzo hlađe plazmu luka, smanjuje temperaturu luka i uklanja ionizovane čestice u kanalu luka. Time ubrzava proces oporavka dielektrične čvrstoće u razmaknutom prekidu, omogućavajući prekidniku da brzo prekine grešku struje i završi zadatak ugašenja luka.

Struktura T - tipa pistona takođe ima prednosti jednostavnosti konstrukcije, visoke mehaničke čvrstoće i dobre zatvorenosti. Jednostavna struktura je povoljna za proizvodnju i održavanje cilindra, dok visoka mehanička čvrstoća osigurava da piston može da izdrži visoki pritisak i visoku brzinu kretanja tokom operacije. Dobra zatvorenost cilindra osigurava da SF6 gas neće cijepiti, održavajući normalnu operaciju prekidnika i obezbeđujući sigurnost električne mreže.

Nozzle od PTFE - armiranog ugljen vlakna

Nozzle je važan deo ugaseonice, a njegove materijalne osobine direktno utiču na vreme života i performanse ugašenja luka prekidnika. ABB je izabrao PTFE - armirano ugljen vlakno kao materijal za nozzlove ugaseonice 252kV prekidnika sa zatvorenom bačvom SF6.

PTFE - armirano ugljen vlakno ima izuzetne osobine poput otpornosti na visoku temperaturu, otpornosti na teranje i jakoj otpornosti na eroziju luka. Toku ugašenja luka, temperatura u oblasti luka može dostići izuzetno visoke vrednosti, često preko 10.000 °C. Otpornost na visoku temperaturu PTFE - armiranog ugljen vlakna omogućava nozzle-ima da održe svoju strukturnu integritet i stabilnost performansi u takvim teškim uslovima.

U pogledu otpornosti na eroziju luka, ovaj materijal može izdržati najmanje 2000 punih kapacitetnih prekida (50kA), što značajno produžava ciklus održavanja prekidnika. U poređenju sa tradicionalnim materijalima nozzlova, PTFE - armirani ugljen vlakno nozzlovi imaju duže vreme života, smanjuju frekvenciju održavanja i zamene opreme, i time smanjuju ukupne troškove održavanja i eksploatacije električne mreže.

Certifikacija SONCAP i usklađenost

Da bi se uvela na tržište Nigerije, 252kV prekidnik sa zatvorenom bačvom SF6 ugaseonice razvijen od strane ABB-a uspešno je prošao proces certifikacije SONCAP. Certifikacija SONCAP je strogi program ocenjivanja implementiran od strane Organizacije za standarde Nigerije kako bi se osiguralo da uvezene električne proizvodi zadovoljavaju lokalne standarde bezbednosti, zdravlja i zaštite životne sredine.

Tokom procesa certifikacije, proizvod ABB-a prošao je kompleksne testove u različitim aspektima, uključujući električne performanse, mehaničke performanse, bezbednosne performanse i prilagodljivost okruženju. Serijski dizajn dvostrukog prekida, struktura T - tipa pistona - cilindra i PTFE - armirani ugljen vlakno nozzlovi svi su izdržali stroge pregled i verifikaciju.

Na primer, u testovima električnih performansi, performanse deljenja napona dvostrukog sistema, sposobnost ugašenja luka prekidnika pod različitim greškama struje i karakteristike oporavka dielektrične čvrstoće su sve zadovoljile ili premašile zahteve nigerijskih standarda. U testovima mehaničkih performansi, čvrstoća i dugovečnost strukture T - tipa pistona, kao i pouzdanost mehaničke operacije prekidnika, takođe su bile u potpunosti priznate.

Uspešno sticanje certifikacije SONCAP ne samo što dokazuje visoku kvalitetu i pouzdanost ABB-ovog sistema ugaseonice 252kV prekidnika sa zatvorenom bačvom SF6, već pruža i solidnu garantiju za njegovu široku primenu u električnoj mreži Nigerije.

Primena u električnoj mreži Nigerije

252kV prekidnik sa zatvorenom bačvom SF6 sa ovim naprednim sistemom ugaseonice uspešno je primenjen u nekoliko ključnih projekata prenosa struje u Nigeriji. U tim projektima, prekidnici su pokazali izuzetne performanse.

Tokom operacije, serijski dizajn dvostrukog prekida efektivno je rešio više grešaka kratkog spoja, osiguravajući brzu izolaciju grešaka i minimizaciju uticaja na električnu mrežu. Struktura T - tipa pistona - cilindra stabilno je generisala visokobrzini protok SF6 gasa, omogućavajući prekidnicima da završe zadatak ugašenja luka u kratkom vremenu. Nozzlovi od PTFE - armiranog ugljen vlakna takođe su održali dobre performanse, a ni nakon mnogo operacija nije došlo do značajne erozije ili oštećenja.

Zahvaljujući pouzdanom radu ovih prekidnika, pouzdanost i stabilnost električne mreže Nigerije su značajno poboljšane. Iznenadne isključenje struje zbog grešaka prekidnika su značajno smanjene, pružajući stabilniji snabdevanje strujom industrijske proizvodnje i svakodnevnog života u Nigeriji. Istovremeno, dug vreme života i niske zahteve za održavanjem prekidnika su takođe smanjile troškove održavanja i eksploatacije lokalnih elektroenergetskih službi, što je od velike važnosti za održivi razvoj električne industrije Nigerije.

Zaključak

Dizajn ABB-ovog sistema ugaseonice 252kV prekidnika sa zatvorenom bačvom SF6, sa inovativnim serijskim dizajnom dvostrukog prekida, strukturom T - tipa pistona - cilindra i nozzlovima od PTFE - armiranog ugljen vlakna, pruža izuzetno rešenje za visokonaponski prenos struje u Nigeriji. Dobijanje certifikacije SONCAP osigurava usklađenost sa lokalnim standardima, a uspešna primena u električnoj mreži Nigerije je potvrdila njegovu visoku pouzdanost i izuzetne performanse. Ovaj dizajnerski primer ne samo da zadovoljava trenutne potrebe razvoja električne mreže Nigerije, već pruža i vrednu iskustvenu i referentnu bazu za dizajn i primenu sličnih visokonaponskih prekidnika u drugim regionima. U budućnosti, ABB će nastaviti da optimizuje i unapređuje ovu tehnologiju kako bi doprinelo još više razvoju globalne električne industrije.