طراحی یک واحد حلقه اصلی عایق گازی دوستدار محیط زیست جدید ۱۲ کیلوولت

۱. طراحی خاص

۱.۱ مفهوم طراحی

شرکت برق دولتی چین به طور فعال برای صرفه‌جویی در انرژی شبکه و توسعه پایدار کم‌کربن تلاش می‌کند تا اهداف قله کربن ملی (۲۰۳۰) و خنثی سازی (۲۰۶۰) را دستیابی کند. واحد‌های حلقه‌ای عایق‌گذاری شده با گاز محیط‌زیستی نشان‌دهنده این روند هستند. یک واحد حلقه‌ای عایق‌گذاری شده با گاز محیط‌زیستی جدید ۱۲kV با ترکیب تکنولوژی قطع‌کننده خلاء، جداکننده‌های سه‌موقعیتی و قطع‌کننده‌های خلاء طراحی شده است. طراحی با استفاده از SolidWorks برای مدل‌سازی سه‌بعدی با ساختار ماژولار (خزان گاز، اتاق‌های رها کردن فشار، بدنه کابینت، اتاق‌های دستگاه‌ها) انجام شده است. واحد شامل اتاق‌های جداگانه فلزی بسته (اتاق مکانیزم، اتاق قطع‌کننده، اتاق کابل، اتاق دستگاه‌ها) هر کدام با کانال‌های رها کردن فشار مستقل است. طراحی هم برای واحدهای مستقل و هم برای پیکربندی‌های مشترک قابل پشتیبانی است.

۱.۲ یکپارچه‌سازی جداکننده سه‌موقعیتی و قطع‌کننده خلاء

یکپارچه‌سازی جداکننده‌های سه‌موقعیتی و قطع‌کننده‌های خلاء نقطه کلیدی در این طراحی است که شامل جداکننده‌های سه‌موقعیتی بالایی و دستگاه‌های قطع‌کننده دو موقعیتی پایینی است. جداکننده سه‌موقعیتی در موقعیت‌های زمین، بسته و جداسازی عمل می‌کند، در حالی که قطع‌کننده در حالت‌های باز/بسته عمل می‌کند. قاب پشتیبان بلادرنجه‌های جداسازی از مواد نایلونی با مقاومت بالا و خوبی در دوام و مقاومت حرارتی استفاده می‌کند. تکنولوژی فنرهای دیسکی Mubea فشار تماس را ارائه می‌دهد.

پوشش یکپارچه روی تماس‌های متحرک موجب یکنواختی میدان الکتریکی و کاهش تخلیه بخشی می‌شود. پوشش‌های عایق‌بندی روی بوشینگ‌های سه‌فازی عایق‌بندی بین فازی را افزایش می‌دهند. در طول آزمایش‌ها، بهینه‌سازی‌های متعددی موجب تضمین ویژگی‌های مکانیکی مناسب (عمق جوش، لرزش، همزمانی سه فاز، سرعت عمل) شد. قطع‌کننده خلاء با ستون‌های قطبی جامد با چهار پیچ مونتاژ شده است.

طرفه قطع‌کننده خلاء به عنوان مرکز چرخش برای شمشه جداکننده عمل می‌کند، با یک بازوی پلاستیکی Z-شکل که از اصل دسته‌برداری برای عملکرد استفاده می‌کند. میله‌های مسی با سطح vulcanized به طرفه‌های پایین قطع‌کننده متصل می‌شوند. همانطور که در شکل ۱ نشان داده شده است، این طراحی یکپارچه قطع‌کننده خلاء را به عنوان مؤلفه کلیدی تعیین‌کننده قابلیت اطمینان کلی شناخته می‌کند، با ساختار تماس و روش خاموش‌کننده قوس مهم‌ترین عناصر طراحی محسوب می‌شوند.

برای دستیابی به کوچک‌سازی و قابلیت اطمینان بالاتر، تماس‌های لوله‌ای با میدان مغناطیسی طولی با پیچ‌های لوله‌ای و هسته‌های آهنی پیاده‌سازی شده است. برخلاف میدان‌های مغناطیسی عرضی، میدان‌های طولی جریان انتقالی از پخش شده به متمرکز را افزایش می‌دهند که موجب کمترین فرسایش الکتریکی، طول عمر طولانی‌تر و ظرفیت قطع بهتر می‌شود. میدان مغناطیسی چرخان تولید شده توسط AC سه‌فاز با میدان طولی تماس لوله‌ای ترکیب می‌شود و جریان‌های دواری را تشکیل می‌دهد که ولتاژ قوس را کاهش می‌دهند و قوس را به طور مساوی در سطح آند توزیع می‌کنند. این طراحی ظرفیت قطع کوتاه‌مداری را از ۲۰kA به ۲۵kA در حجم یکسان افزایش می‌دهد.

۱.۳ مکانیسم عملکرد قطع‌کننده

مکانیسم عملکرد قطع‌کننده که مستقیماً روی جلو خزان عایق‌بندی نصب شده است، هم قطع‌کننده خلاء و هم جداکننده سه‌موقعیتی را از طریق اتصالات محور مستقیم بدون اجزای میانی می‌راند. این طراحی زمان باز شدن قطع‌کننده خلاء را به حداقل می‌رساند تا فرسایش تماس‌ها را جلوگیری کند. مکانیسم هم عملکرد دستی و هم الکتریکی را با ذخیره‌سازی انرژی از طریق اصل دسته‌برداری پشتیبانی می‌کند. جداکننده سه‌موقعیتی از محرک فنر پیچشی با طراحی چرخش هم‌محور استفاده می‌کند که موجب همزمانی سه‌فاز و عملکرد مطمئن قطع‌کننده زمینی می‌شود. دو سوراخ عملکردی آن به طور جداگانه عملکردهای زمینی و جداسازی را کنترل می‌کنند.

۱.۴ مدار اصلی

مدار اصلی - شامل بوشینگ‌های کابل، شمشه‌های جداکننده، تماس‌های قطع‌کننده خلاء، اتصالات انعطاف‌پذیر و میله‌های مس - در یک خزان فولاد ضدزنگ با استفاده از پرکن‌های لبی برای بخش‌های متحرک و حلقه‌های O برای عایق‌بندی ثابت، با گاز نیتروژن یا هوا خشک با فشار ۰.۰۲ MPa پر شده است. طراحی یکپارچه طولی جداکننده سه‌موقعیتی و قطع‌کننده خلاء موجب قابلیت خروج ماژولی می‌شود. فاصله بین فاز‌ها در ۱۵۰mm نگهداری می‌شود برای عایق‌بندی مناسب. طرفه قطع‌کننده خلاء به عنوان مرکز چرخش برای شمشه جداکننده عمل می‌کند، با بازوی پلاستیکی Z-شکل که حرکت مکانیسم عملکرد را به حرکت تماس‌ها ترجمه می‌کند.

۱.۵ خزان گاز و خط تولید

طراحی خزان گاز به تولید دقیق و بدون نشت توجه دارد. برش لیزری اجزای فولاد ضدزنگ بدون لبه را تضمین می‌کند در حالی که جوشکاری رباتیک تمامیت و استحکام دوخت را تضمین می‌کند. تولید با استفاده از پیکربندی خطی با وسایل نقلیه حمل خطی که بین ایستگاه‌های کار حرکت می‌کنند به منظور بهینه‌سازی کارایی جریان کار انجام می‌شود.

۲ تحلیل عایق‌بندی

۲.۱ عایق‌بندی جداکننده سه‌موقعیتی

طراحی سه‌موقعیتی نوع شمشه‌ای نقاط قطع قابل مشاهده و زمین‌کردن مطمئن را فراهم می‌کند. استفاده از مواد نایلونی با مقاومت بالا برای محور چرخش و پوشش‌های مساوی آلومینیومی روی سر شمشه‌ها موجب یکنواختی میدان می‌شود. شبیه‌سازی و آزمایش‌ها عملکرد عایق‌بندی را برای تحمل ولتاژ ضربه‌ای ۹۰kV تأیید کرده‌اند.

۲.۲ عایق‌بندی کلی زمین

تحلیل بر روی مناطق کلیدی تمرکز داشته است: فواصل بین فاز‌ها و بین فاز و خزان (فاصله مرکزی حداقل ۱۲۵mm)، و اجزای عایق‌بندی. قرار دادن استراتژیک عایق‌بندی جامد در مناطق با میدان بالا و عایق‌بندی گازی در مناطق با میدان پایین موجب بهینه‌سازی توزیع میدان می‌شود. اقدامات اضافی شامل غلاف‌بندی اپوکسی تماس‌ها، بهبود مواد بازوی Z، میله‌های عایق‌بندی فیبری و پوشش‌های محافظ در اتصالات میله‌های مس برای جلوگیری از تمرکز میدان است.

۳ نتیجه‌گیری

واحد پخش حلقه‌ای جدید با عایق‌گذاری گازی دوستانه با محیط زیست ترکیبی از خاموش کننده قوس خلاء و عایق‌گذاری گازی سازگار با محیط زیست را ارائه می‌دهد، با ویژگی‌های پوشش کامل، بدون نیاز به نگهداری، اندازه فشرده و عایق‌بندی کامل. همه مولفه‌های فشار بالا درون مخزن استانلس استیل بسته شده‌اند که آن را برای کاربردهای داخلی و خارجی از جمله ایستگاه‌های تغییرساز، اتاق‌های توزیع و زیرстанسیون‌های جعبه‌ای مناسب می‌کند. طراحی شده برای سیستم‌های سه‌فاز AC 50Hz، 12kV، این واحد پخش قدرت موثق برای کاربردهای مسکونی، تجاری، صنعتی، حمل و نقل و زیرساخت‌ها با ویژگی‌های قابلیت اطمینان، سازگاری محیطی و ایمنی برجسته ارائه می‌دهد.