Uue keskkonnasõbraliku 12kV gaasiisolatsiooniga ringmahu ühikute disain

1. Spetsiifiline disain

1.1 Disainikonseptsioon

Hiina Riiklik Võrguühendus (State Grid Corporation of China) edendab aktiivselt võrguenergia säästmist ja madala süsinikuheidet, et saavutada riiklikud süsinikpiik (2030) ja neutraalsuse (2060) eesmärgid. Keskkonnasõbralikud gaasiisolatsiooniga ringmainüksused esindavad seda trendi. Uue 12kV integreeritud keskkonnasõbraliku gaasiisolatsiooniga ringmainüksuse disainis kombineeritakse vakuumkatki seadmete, kolmeasendiliste eraldusseadmetega ja vakuumkatki seadmete. Disainis kasutati SolidWorks programmi 3D modelleerimiseks modularsel struktuuril (gaasitank, rõhurelieffi kammrid, korpus, mõõdikute kammrid). Üksus koosneb eraldi metalliga kinnistest kammritest (mekhanismide kammri, katki seade kammri, kaabelikammri, mõõdikute kammri), igaüks oma iseseisva rõhurelieffi kanaliga. Disain toetab nii iseseisvaid üksusi kui ka ühishulka konfiguratsioone.

1.2 Kolmeasendilise eraldusseadme ja vakuumkatki seadme sidumine 

Kolmeasendiliste eraldusseadmete ja vakuumkatki seadmete sidumine on selle disaini oluline osa, mis koosneb ühendatud ülemisest kolmeasendilisest eraldusseadmest ja alumisest kaheasendilisest katki seadmesest. Kolmeasendiline eraldusseade töötab maandamisel, suletud asendis ja eralduses, samas kui katki seade töötab avatud/suletud olekus. Eralduslaua toetusraam kasutab kõrge jõudlusega niloonmaterjali, mis omab hea painduvatust ja soojusestistvõimet. Mubea keelapinna tehnoloogia tagab kontaktirõhu. 

Ühtlane kateedil põhjustab elektrivälja ühtlust ja vähendab osaliselt laengut. Kolmefaasi kummipõhised bushingid tugevdavad faasidevahelist isolatsiooni. Testides tehti mitmeid optimiseeringuid, et tagada sobivad mehaanilised omadused (ülendus sügavus, hüppel, kolme faasi sünkroniseerimine, töötlemiskiirus). Vakuumkatki seadmes on solidaarselt sigitud poolvedrujad, mis on paigaldatud nelja visandi abil. 

Vakuumkatki seadme terminal on eralduslaua keerumispunktiks, kasutades Z-kujulist plastikku levipaari, mis kasutab levipaari printsiipi tööks. Vahtkupari alamised terminaalid on ühendatud vulkaniseeritud pinnavõtmetega. Järgnevast joonest (Figure 1) nähtub, et see sidumisdisain tunnustab vakuumkatki seadet olulisena komponendina, mille kontaktstruktuur ja lõketeenindamismeetod on kriitilised disainielemendid.

Miniaturiseerimise ja usaldusväärsuse parandamiseks rakendati pikkusuunaline magneväli kupikujuliste kontaktidega, rullidega ja raudse teraga. Pikkusuunaline magneväli, vastupidiselt laiusmagneväljale, suurendab hajuvast lõkest piiratud lõkke, pakkudes minimaalset elektrilist sõrmust, pikemat tööaega ja paremat katkimisvõimet. Kolme faasi vaikevoolu loodud keerlev magneväli koos kupikujulise kontakti pikkusuuna magneväljaga moodustab turvapiiri, mis vähendab lõkkepinget ja jagab lõkke ühtlaselt anoodi pinnal. See disain suurendab lühikeste lõikekatkimisvõimet 20kA-st 25kA-ni sama ruumala korral.

1.3 Lüliti töömeetod

Lüliti töömeetod, mis on paigaldatud otse eraldusseadme ees, juhib nii vakuumkatki seadme kui ka kolmeasendilist eraldusseadet otse telgede kaudu ilma vahendkomponentideta. See disain vähendab vakuumkatki seadme avamisaega, et vältida kontaktide sõrmust. Töömeetod toetab nii käsitööd kui ka elektrilist tööd, energiakogumine toimub ületuskurite printsiibi järgi. Kolmeasendilises eraldusseadmes kasutatakse venituskeelapinna juhitust koaksiaalse keerumisdisainiga, mis tagab kolme faasi sünkroniseerimise ja usaldusväärse maandamislüliti töö. Sellel on kaks tööavart, mis kontrollivad eraldi maandamist ja eraldust.

1.4 Peamine tsüklus 

Peamine tsükkel, mis koosneb kaabelikummipõhiste bushingidest, eralduslauadest, vakuumkatki seadme kontaktidest, painduvatest ühenditest ja busbaridest, on sigitud roostevaba terasteelise tanki sees, kasutades lipulaagrite ja O-ringidega dünaamiliste ja staatiliste osade sigimiseks, täidetud 0.02 MPa lämmast või kuiva õhuga. Kolmeasendilise eraldusseadme ja vakuumkatki seadme sidumine võimaldab modulaarse väljavõtmise. Faasidevaheline kaugus on 150mm, et tagada sobiv isolatsioon. Vakuumkatki seadme terminal on eralduslaua keerumispunktiks, Z-kujuline plastikku levipaar ühendab töömeetodi liigutuse kontaktide liigutusega.

1.5 Gaasitank ja tootmisliin

Gaasitanki disain prioriteediks oli täpsusvalmistus ja hämarikus. Laaserlõige tagab burrikuta roostevaba terasteeli komponente, samas robotiseeritud laetamine tagab nahtide terviklikkuse ja mehaanilise tugevuse. Tootmisprotsess kasutab lineaarset paigutust, rongitransportvehiklid liiguvad töökohtade vahel, et optimeerida töövoogi efektiivsust.

2 Isolatsioonianalüüs 

2.1 Kolmeasendilise eraldusseadme isolatsioon

Kolmeasendiline noorlaua tüüpiline disain pakub nähtavaid eralduspunkte ja usaldusväärset maandamist. Kõrge jõudlusega niloonmaterjal kasutatakse keerumistaaskas ja alumiiniumi tasakaalustav kateedil lauapeal tugevdab välja ühtlust. Simulatsioonid ja testid kinnitasid, et isolatsioonijõudus suudab vastu panema 90kV müraimpulsspingele.

2.2 Üldine maad isolatsioon

Analüüs keskendus kriitilistele aladele: faasidevahelistele ja faaside-tanki vahelisele vahemaa (minimaalne 125mm keskpunktide kaugus) ning isolatsioonikomponentidele. Solidaarse isolatsiooni strateegiline paigutamine kõrge väljakerega aladel ja gaasiisolatsioon madalal väljakerega aladel optimeerib väljakere jaotust. Lisameetmed hõlmavad kontaktide epoksidkontserveerimist, Z-kateede materjali parandamist, kiudlaste isolatsioonipuude ja busbaride ühenduste kateedil kaitsekatteid, et vältida väljakere konsentreerumist.

3 Järeldus 

Uus keskkonnasõbralik gaasiisolatsiooniga ringmainitud ühik kombineerib vakuumpäikese ja keskkonnasõbraliku gaasiisolatsiooni, omades täielikku läbimurdekindlust, hooldusevaba töö, kompaktset suurust ja täielikku isolatsiooni. Kõik kõrgepingelised komponendid on tervikuna sulgitud rostivabasse terasekahjuksse, mis muudab selle sobivaks nii välises kui ka sisesises kasutamiseks, sealhulgas lüliterminalides, jaotusruumides ja kastikujulistes alamjaotuskeskustes. See on mõeldud kolmefaaslistele 50Hz, 12kV süsteemidele, pakkudes usaldusväärset elektrienergia jaotust elamukasutuses, äris, tööstuses, transpordis ja infrastruktuuris, näidates erakordset usaldusväärsust, keskkondlikku kohanemisvõimet ja ohutusomadusi.