Проектування та випробування системи гасіння дуги 252кВ безналивного вимикача SF6

Вступ

У останні роки попит на електроенергію в Нігерії зростає разом із розвитком її економіки та суспільства. Стабільна та надійна система передачі електроенергії є ключовою для її розвитку. Високовольтові лінії передачі 252 кВ відіграють важливу роль у енергетичній мережі Нігерії, а характеристики вимикачів безпосередньо впливають на безпеку та стабільність цих ліній. ABB, як світовий лідер у виробництві електротехнічного обладнання, розробила вимикач SF6 252 кВ з діелектричною камерою, оснащений сучасною системою гасіння дуги, яка призначена для задоволення специфічних потреб енергетичної мережі Нігерії та отримала сертифікацію SONCAP, що гарантує його відповідність місцевим стандартам.

Дизайн системи гасіння дуги
Серійний дизайн з подвійним перериванням

Діелектрична камера вимикача SF6 252 кВ використовує серійний дизайн з подвійним перериванням. У цьому дизайні два переривачі з'єднані в серію, і кожен переривач спроектований для того, щоб витримувати приблизно 50% загального напруги, тобто 126 кВ. Цей інноваційний підхід значно зменшує давлення на відновлення діелектричної проникності на одному переривачі.

При виникненні короткочасного замикання в енергетичній мережі, у вимикачу виникає великий струмовий дуговий розряд. У традиційному вимикачу з одним переривачем, весь напруг 252 кВ потрібно витримати одним переривачем під час процесу гасіння дуги, що створює велике тиск на відновлення діелектричної проникності переривача. Однак, у дизайну з подвійним перериванням, напруга розподіляється між двома переривачами. Це не тільки зменшує електричне навантаження на кожен переривач, але й скорочує час, необхідний для відновлення діелектричної проникності. В результаті, ефективність гасіння дуги покращується, а ризик повторного запалення дуги після її гасіння значно зменшується.

Для забезпечення стабільної роботи системи з подвійним перериванням, ABB також розробила набір точних технологій розподілу напруги. Особливі паралельні конденсатори встановлені на обох кінцях кожного переривача. Ці конденсатори тщательно налаштовані, щоб забезпечити максимально можливий баланс розподілу напруги між двома переривачами, навіть у складних умовах тимчасових аварій. Цей механізм розподілу напруги ще більше підвищує надійність системи гасіння дуги.

Структура поршневого циліндру типу T

Циліндр у системі гасіння дуги має конструкцію поршня типу T, який є ключовим компонентом для створення високоскоростного потоку газу SF6. Коли вимикач отримує команду на відключення, поршень типу T починає рухатися. Під час процесу відкриття, поршень стискає газ SF6 у циліндру до тиску 1,2 МПа.

Цей процес стиснення точно контролюється, щоб забезпечити створення високоскоростного потоку газу зі швидкістю 600 м/с. Високоскоростний потік газу SF6 відіграє ключову роль у процесі гасіння дуги. Коли дуга виникає, високоскоростний потік газу швидко остуджує плазму дуги, знижує температуру дуги та видаляє іонізовані частинки з каналу дуги. Таким чином, він прискорює процес відновлення діелектричної проникності в зазорі гасіння дуги, дозволяючи вимикачу швидко відірвати аварійний струм та завершити задачу гасіння дуги.

Конструкція поршня типу T має також переваги простоти конструкції, високої механічної міцності та хорошої герметичності. Проста конструкція сприяє виготовленню та обслуговуванню циліндру, а висока механічна міцність забезпечує, що поршень може витримувати високий тиск та високу швидкість руху під час роботи. Добра герметичність циліндру забезпечує, що газ SF6 не втече, підтримуючи нормальне функціонування вимикача та забезпечуючи безпеку енергетичної мережі.

Насадки з посиленого PTFE-волокном вуглецю

Насадка є важливою частиною діелектричної камери, а її матеріальні властивості безпосередньо впливають на термін служби та ефективність гасіння дуги вимикача. ABB вибрала насадки з посиленого PTFE-волокном вуглецю для діелектричної камери вимикача SF6 252 кВ.

Матеріал з посиленого PTFE-волокном вуглецю має відмінні властивості, такі як високотемпературна стійкість, стійкість до зношення та високу стійкість до ерозії дуги. Під час процесу гасіння дуги, температура в області дуги може досягати надзвичайно високих значень, часто перевищуючи 10 000 °C. Високотемпературна стійкість матеріалу з посиленого PTFE-волокном вуглецю дозволяє насадці зберігати свою структурну цілісність та стабільність характеристик у таких складних умовах.

Щодо стійкості до ерозії дуги, цей матеріал може витримати принаймні 2000 повних відключень (50 кА), що значно продовжує інтервал між обслуговуваннями вимикача. По порівнянню з традиційними матеріалами для насадок, насадки з посиленого PTFE-волокном вуглецю мають довший термін служби, що зменшує частоту обслуговування та заміни обладнання, а також загальні витрати на експлуатацію та обслуговування енергетичної мережі.

Сертифікація SONCAP та відповідність стандартам

Для входу на нігерійський ринок, система діелектричної камери вимикача SF6 252 кВ, розроблена ABB, успішно пройшла процес сертифікації SONCAP. Сертифікація SONCAP є строгим оцінювальним програмою, реалізованим Стандартною організацією Нігерії, для забезпечення того, що імпортовані електротехнічні товари відповідають місцевим стандартам безпеки, здоров'я та захисту навколишнього середовища.

Під час процесу сертифікації, продукт ABB пройшов комплексні випробування з різних аспектів, включаючи електричну продуктивність, механічну продуктивність, безпеку та адаптацію до навколишнього середовища. Серійний дизайн з подвійним перериванням, конструкція поршневого циліндру типу T та насадки з посиленого PTFE-волокном вуглецю всі витримали строгий контроль та перевірку.

Наприклад, під час випробувань електричної продуктивності, характеристики розподілу напруги в системі з подвійним перериванням, здатність вимикача до гасіння дуги при різних аварійних струмах, а також характеристики відновлення діелектричної проникності, всі відповідали або перевищували вимоги нігерійських стандартів. Під час випробувань механічної продуктивності, міцність та тривалість конструкції поршня типу T, а також надійність механічної роботи вимикача, також були повністю визнані.

Успішне отримання сертифікації SONCAP не лише доводить високу якість та надійність системи діелектричної камери вимикача SF6 252 кВ, розробленої ABB, але й забезпечує надійну гарантію для її широкого застосування в енергетичній мережі Нігерії.

Застосування в енергетичній мережі Нігерії

Вимикач SF6 252 кВ з цією сучасною системою гасіння дуги успішно застосовується в декількох ключових проектах передачі електроенергії в Нігерії. У цих проектах вимикачі показали відмінну продуктивність.

Під час експлуатації, серійний дизайн з подвійним перериванням ефективно справився з численними короткочасними замиканнями, забезпечивши швидке відокремлення аварійних ситуацій та зменшення впливу на енергетичну мережу. Конструкція поршневого циліндру типу T стабільно генерувала високоскоростний потік газу SF6, дозволяючи вимикачам завершити задачу гасіння дуги за короткий час. Насадки з посиленого PTFE-волокном вуглецю також зберігали відмінну продуктивність, і навіть після численних операцій не виникло значних ерозій або пошкоджень.

Благодія надійній роботі цих вимикачів, надійність та стабільність енергетичної мережі Нігерії значно покращилися. Відключення електроенергії, спричинені відмовами вимикачів, значно зменшилися, забезпечуючи більш стабільне забезпечення електроенергією для промислового виробництва та повсякденного життя людей в Нігерії. Окрім того, довгий термін служби та низькі вимоги до обслуговування вимикачів також зменшили витрати на експлуатацію та обслуговування місцевих енергетичних організацій, що має велике значення для сталого розвитку енергетичної галузі Нігерії.

Висновок

Дизайн системи діелектричної камери вимикача SF6 252 кВ, розроблений ABB, з його інноваційним серійним дизайном з подвійним перериванням, конструкцією поршневого циліндру типу T та насадками з посиленого PTFE-волокном вуглецю, надає відмінне рішення для передачі високого напругу в Нігерії. Отримання сертифікації SONCAP гарантує його відповідність місцевим стандартам, а його успішне застосування в енергетичній мережі Нігерії підтвердило його високу надійність та відмінну продуктивність. Цей проект не лише задовольняє поточні потреби розвитку енергетичної мережі Нігерії, але й надає цінний досвід та референції для розробки та застосування подібних високовольтових вимикачів в інших регіонах. У майбутньому, ABB буде продовжувати оптимізацію та удосконалення цієї технології, щоб зробити більший внесок у розвиток глобальної енергетичної галузі.