طراحی یک واحد حلقه اصلی جدید ۱۲kV دوستانه با محیط زیست عایق گازی

۱. طراحی خاص

۱.۱ مفهوم طراحی

شرکت برق چین به طور فعال انرژی‌پایدار و توسعه پایین کربن شبکه را ترویج می‌دهد تا اهداف قله کربن ملی (۲۰۳۰) و خنثی سازی (۲۰۶۰) را دستیابی کند. واحد‌های حلقه‌ای عایق‌گازی محیط زیستی نمایانگر این روند هستند. یک واحد حلقه‌ای یکپارچه عایق‌گازی محیط زیستی جدید ۱۲kV با ترکیب تکنولوژی قطعکننده خلاء، جداکننده‌های سه وضعیتی و قطعکننده‌های خلاء طراحی شده است. طراحی با استفاده از SolidWorks برای مدل‌سازی سه‌بعدی با ساختار ماژولار (خزانه گاز، کامره‌های رها کننده فشار، بدنه کابین، اتاق‌های دستگاه) انجام شده است. واحد شامل اتاق‌های جداگانه فلزی (اتاق مکانیسم، اتاق قطعکننده، اتاق کابل، اتاق دستگاه) با کانال‌های رها کننده فشار مستقل است. طراحی همچنین پشتیبانی از هر دو نوع پیکربندی واحد مستقل و صندوق مشترک می‌کند.

۱.۲ یکپارچه‌سازی جداکننده سه وضعیتی و قطعکننده خلاء

یکپارچه‌سازی جداکننده‌های سه وضعیتی و قطعکننده‌های خلاء کلیدی در این طراحی است که شامل جداکننده‌های سه وضعیتی بالایی و دستگاه‌های قطعکننده دو وضعیتی پایینی است. جداکننده سه وضعیتی در وضعیت‌های زمین، بسته و جدا عمل می‌کند، در حالی که قطعکننده در وضعیت‌های باز/بسته عمل می‌کند. قاب پشتیبانی لبه‌های جداکننده از مواد نایلونی مقاوم با انعطاف‌پذیری و مقاومت حرارتی خوب استفاده می‌کند. تکنولوژی فنر دیسک Mubea فشار تماس را فراهم می‌کند.

پوشش یکنواخت روی تماس‌های متحرک موجب یکنواختی میدان الکتریکی و کاهش تخلیه جزئی می‌شود. پوشش‌های عایقی بر روی بوشینگ‌های سه‌فازی عایق بین فازی را افزایش می‌دهند. در طول آزمایش‌ها، بهینه‌سازی‌های متعددی موجب اطمینان از ویژگی‌های مکانیکی مناسب (عمق گیرش، پرش، همزمانی سه فاز، سرعت عمل) شد. قطعکننده خلاء با ستون‌های قطبی مهر و موم شده با چهار پیچ montage شده است.

طرف قطعکننده خلاء به عنوان مرکز چرخش لبه جداکننده عمل می‌کند، با یک بازوی پلاستیکی Z شکل که از اصل دسته‌ای برای عملکرد استفاده می‌کند. مادرهای مسی با سطح vulcanized به طرفین پایین قطعکننده متصل می‌شوند. همانطور که در شکل ۱ نشان داده شده است، این طراحی یکپارچه قطعکننده خلاء را به عنوان مؤلفه اصلی تعیین‌کننده قابلیت اطمینان کلی می‌شناسد، با ساختار تماس و روش خاموش کردن قوس که عناصر طراحی مهم هستند.

برای دستیابی به کوچک‌سازی و افزایش قابلیت اطمینان، تماس‌های پیمانه‌ای با میدان مغناطیسی طولی با سیم‌پیچ‌ها و هسته‌های آهنی پیاده‌سازی شده است. برخلاف میدان‌های مغناطیسی عرضی، میدان‌های طولی جریان انتقال را از پخش‌شده به متمرکز افزایش می‌دهند، با حداقل سایش الکتریکی، عمر مفید طولانی‌تر و ظرفیت قطع بهتر. میدان مغناطیسی چرخان تولید شده توسط AC سه‌فاز با میدان طولی تماس‌های پیمانه‌ای ترکیب می‌شود تا جریان‌های ادی باعث کاهش ولتاژ قوس و توزیع مساوی قوس بر روی سطح آند شود. این طراحی ظرفیت قطع کوتاه‌مدار را از ۲۰kA به ۲۵kA در حجم مشابه افزایش می‌دهد.

۱.۳ مکانیسم عملکرد کلید

مکانیسم عملکرد کلید، مستقیماً روی جلو خزانه عایق montage شده و با اتصالات محور مستقیم هم قطعکننده خلاء و هم جداکننده سه وضعیتی را بدون اجزای میانی می‌راند. این طراحی زمان باز شدن قطعکننده خلاء را به حداقل می‌رساند تا از سایش تماس‌ها جلوگیری کند. مکانیسم همچنین پشتیبانی از عملکرد دستی و الکتریکی با ذخیره‌سازی انرژی با استفاده از اصل چرخ دنده‌های overrunning clutch می‌کند. جداکننده سه وضعیتی از چرخه فنر torsion برای چرخش هم‌محور استفاده می‌کند که موجب همزمانی سه فاز و عملکرد مطمئن کلید زمین شده است. دو سوراخ عملکردی آن به طور جداگانه عملکردهای زمین و جدا را کنترل می‌کنند.

۱.۴ مدار اصلی

مدار اصلی - شامل بوشینگ‌های کابل، لبه‌های جداکننده، تماس‌های قطعکننده خلاء، اتصالات انعطاف‌پذیر و مادرهای مسی - در یک خزانه فولاد ضد زنگ با استفاده از پوشش‌های لبی برای بخش‌های متحرک و حلقه‌های O برای عایق‌سازی ثابت، پر از گاز نیتروژن یا هوا خشک با فشار ۰.۰۲ MPa می‌باشد. طراحی یکپارچه طولی جداکننده سه وضعیتی و قطعکننده خلاء امکان خروج ماژولی را فراهم می‌کند. فاصله بین فاز‌ها ۱۵۰mm برای عایق‌سازی مناسب حفظ می‌شود. طرف قطعکننده خلاء به عنوان مرکز چرخش لبه جداکننده عمل می‌کند، با بازوی پلاستیکی Z شکل که حرکت مکانیسم عملکرد را به حرکت تماس‌ها ترجمه می‌کند.

۱.۵ خزانه گاز و خط تولید

طراحی خزانه گاز به تولید دقیق و بدون نشتی اولویت داده شده است. برش لیزری موجب حذف لبه‌های فولاد ضد زنگ می‌شود در حالی که جوشکاری رباتیک تمامیت ش逢到了一个未知错误，我将重新开始翻译。

۱. طراحی خاص

۱.۱ مفهوم طراحی

شرکت برق چین به طور فعال انرژی‌پایدار و توسعه پایین کربن شبکه را ترویج می‌دهد تا اهداف قله کربن ملی (۲۰۳۰) و خنثی‌سازی (۲۰۶۰) را دستیابی کند. واحد‌های حلقه‌ای عایق‌گازی محیط‌زیستی نمایانگر این روند هستند. یک واحد حلقه‌ای یکپارچه عایق‌گازی محیط‌زیستی جدید ۱۲kV با ترکیب تکنولوژی قطعکننده خلاء، جداکننده‌های سه وضعیتی و قطعکننده‌های خلاء طراحی شده است. طراحی با استفاده از SolidWorks برای مدل‌سازی سه‌بعدی با ساختار ماژولار (خزانه گاز، کامره‌های رها کننده فشار، بدنه کابین، اتاق‌های دستگاه) انجام شده است. واحد شامل اتاق‌های جداگانه فلزی (اتاق مکانیسم، اتاق قطعکننده، اتاق کابل، اتاق دستگاه) با کانال‌های رها کننده فشار مستقل است. طراحی همچنین پشتیبانی از هر دو نوع پیکربندی واحد مستقل و صندوق مشترک می‌کند.

۱.۲ یکپارچه‌سازی جداکننده سه وضعیتی و قطعکننده خلاء

یکپارچه‌سازی جداکننده‌های سه وضعیتی و قطعکننده‌های خلاء کلیدی در این طراحی است که شامل جداکننده‌های سه وضعیتی بالایی و دستگاه‌های قطعکننده دو وضعیتی پایینی است. جداکننده سه وضعیتی در وضعیت‌های زمین، بسته و جدا عمل می‌کند، در حالی که قطعکننده در وضعیت‌های باز/بسته عمل می‌کند. قاب پشتیبانی لبه‌های جداکننده از مواد نایلونی مقاوم با انعطاف‌پذیری و مقاومت حرارتی خوب استفاده می‌کند. تکنولوژی فنر دیسک Mubea فشار تماس را فراهم می‌کند.

پوشش یکنواخت روی تماس‌های متحرک موجب یکنواختی میدان الکتریکی و کاهش تخلیه جزئی می‌شود. پوشش‌های عایقی بر روی بوشینگ‌های سه‌فازی عایق بین فازی را افزایش می‌دهند. در طول آزمایش‌ها، بهینه‌سازی‌های متعددی موجب اطمینان از ویژگی‌های مکانیکی مناسب (عمق گیرش، پرش، همزمانی سه فاز، سرعت عمل) شد. قطعکننده خلاء با ستون‌های قطبی مهر و موم شده با چهار پیچ montage شده است.

طرف قطعکننده خلاء به عنوان مرکز چرخش لبه جداکننده عمل می‌کند، با یک بازوی پلاستیکی Z شکل که از اصل دسته‌ای برای عملکرد استفاده می‌کند. مادرهای مسی با سطح vulcanized به طرفین پایین قطعکننده متصل می‌شوند. همانطور که در شکل ۱ نشان داده شده است، این طراحی یکپارچه قطعکننده خلاء را به عنوان مؤلفه اصلی تعیین‌کننده قابلیت اطمینان کلی می‌شناسد، با ساختار تماس و روش خاموش کردن قوس که عناصر طراحی مهم هستند.

برای دستیابی به کوچک‌سازی و افزایش قابلیت اطمینان، تماس‌های پیمانه‌ای با میدان مغناطیسی طولی با سیم‌پیچ‌ها و هسته‌های آهنی پیاده‌سازی شده است. برخلاف میدان‌های مغناطیسی عرضی، میدان‌های طولی جریان انتقال را از پخش‌شده به متمرکز افزایش می‌دهند، با حداقل سایش الکتریکی، عمر مفید طولانی‌تر و ظرفیت قطع بهتر. میدان مغناطیسی چرخان تولید شده توسط AC سه‌فاز با میدان طولی تماس‌های پیمانه‌ای ترکیب می‌شود تا جریان‌های ادی باعث کاهش ولتاژ قوس و توزیع مساوی قوس بر روی سطح آند شود. این طراحی ظرفیت قطع کوتاه‌مدار را از ۲۰kA به ۲۵kA در حجم مشابه افزایش می‌دهد.

۱.۳ مکانیسم عملکرد کلید

مکانیسم عملکرد کلید، مستقیماً روی جلو خزانه عایق montage شده و با اتصالات محور مستقیم هم قطعکننده خلاء و هم جداکننده سه وضعیتی را بدون اجزای میانی می‌راند. این طراحی زمان باز شدن قطعکننده خلاء را به حداقل می‌رساند تا از سایش تماس‌ها جلوگیری کند. مکانیسم همچنین پشتیبانی از عملکرد دستی و الکتریکی با ذخیره‌سازی انرژی با استفاده از اصل چرخ دنده‌های overrunning clutch می‌کند. جداکننده سه وضعیتی از چرخه فنر torsion برای چرخش هم‌محور استفاده می‌کند که موجب همزمانی سه فاز و عملکرد مطمئن کلید زمین شده است. دو سوراخ عملکردی آن به طور جداگانه عملکردهای زمین و جدا را کنترل می‌کنند.

۱.۴ مدار اصلی

مدار اصلی - شامل بوشینگ‌های کابل، لبه‌های جداکننده، تماس‌های قطعکننده خلاء، اتصالات انعطاف‌پذیر و مادرهای مسی - در یک خزانه فولاد ضد زنگ با استفاده از پوشش‌های لبی برای بخش‌های متحرک و حلقه‌های O برای عایق‌سازی ثابت، پر از گاز نیتروژن یا هوا خشک با فشار ۰.۰۲ MPa می‌باشد. طراحی یکپارچه طولی جداکننده سه وضعیتی و قطعکننده خلاء امکان خروج ماژولی را فراهم می‌کند. فاصله بین فاز‌ها ۱۵۰mm برای عایق‌سازی مناسب حفظ می‌شود. طرف قطعکننده خلاء به عنوان مرکز چرخش لبه جداکننده عمل می‌کند، با بازوی پلاستیکی Z شکل که حرکت مکانیسم عملکرد را به حرکت تماس‌ها ترجمه می‌کند.

۱.۵ خزانه گاز و خط تولید

طراحی خزانه گاز به تولید دقیق و بدون نشتی اولویت داده شده است. برش لیزری موجب حذف لبه‌های فولاد ضد زنگ می‌شود در حالی که جوشکاری رباتیک تمامیت شکاف و قدرت مکانیکی را تضمین می‌کند. تولید با استفاده از پیکربندی خطی با وسایل حمل و نقل ریلی بین ایستگاه‌های کاری برای بهینه‌سازی کارایی جریان کار انجام می‌شود.

۲ تحلیل عایق

۲.۱ عایق جداکننده سه وضعیتی

طراحی سه وضعیتی با کلید چاقو نقاط قطع مشهود و زمین‌گذاری مطمئن را فراهم می‌کند. استفاده از مواد نایلونی مقاوم برای محور چرخش و پوشش‌های آلومینیومی مساوی‌ساز بر روی سر کلید موجب یکنواختی میدان می‌شود. شبیه‌سازی و آزمایش‌ها عملکرد عایق را در برابر ولتاژ ضربه گرمسیری ۹۰kV تأیید کرد.

۲.۲ عایق کلی زمین

تحلیل بر روی مناطق کلیدی متمرکز شد: فواصل بین فاز و بین فاز و خزانه (حداقل ۱۲۵mm فاصله مرکزی)، و اجزای عایق. قرار دادن عایق جامد در مناطق با میدان بالا و عایق گازی در مناطق با میدان پایین موجب بهینه‌سازی توزیع میدان می‌شود. اقدامات اضافی شامل غلاف‌سازی اپوکسی تماس‌ها، بهبود مواد بازوی Z، میله‌های عایق فیبری و پوشش‌های محافظ در اتصالات مادرهای مسی برای جلوگیری از تمرکز میدان است.

۳ نتیجه‌گیری

د ورکړل شوي د غوښتنلیک په مرسته رنګه کې د ګاز سره ایزوله شوي مین واحد د ویکیوم جله کشیدونکي او د غوښتنلیک ګاز سره ایزوله شوي ده، چې د کامل بندې، د مانتنازې لپاره نیول شوي، کم حجم، او کامل ایزوله شوي خصوصیات لري. د لوی ولټرو برخې همه د نارښتیالی سینک ته بندې دي، چې د خارجې او داخلې کارونو لپاره مناسب دی، په شاملیت د سویچ سټیشنونو، د تقسیم کوونکو توکو، او د باکس شکل سب سټیشنونو. د سه فازه AC ۵۰Hz، ۱۲kV سیستمونو لپاره جوړ شوی دی، چې د ژوندی، تجارتی، صنعتی، هوايی او زیربنایي کارونو لپاره د قابلیت یوځای، د محيط تطبیقیت، او د امنیت خصوصیاتو سره د ولټرو یوځای په موثق ډول تامینوي.