Uuden ympäristöystävällisen 12kV kaasueristetyn rengasmaunuunin suunnittelu

1. Erityissuunnittelu

1.1 Suunnittelukonsepti

Kiinan valtion sähköverkko edistää aktiivisesti verkkoenergian säästöä ja matalahampaisen kehityksen saavuttamista kansallisten hiilidioksidipäästöjen huipun (2030) ja neutraalisuuden (2060) tavoitteiden toteuttamiseksi. Ympäristöystävälliset kaasulaitteet sisältävät tämän suuntauksen. Uusi yhdennetty ympäristöystävällinen 12 kV:n kaasulaitteinen rengasmainitinvaihtolaite on suunniteltu yhdistämällä tyhjiökatkaisimen teknologia kolmea-asettelua vastaanottaviin erottimiin ja tyhjiökatkaisimiin. Suunnittelu hyödyntää SolidWorksia 3D-mallinnuksessa modulaarisella rakenteella (kaasutankki, päästöventtiilit, laiterunko, mittalaiteruutu). Laite koostuu erillisistä metallisen suljetuista ruutuista (mekanismiruutu, katkaisijaruutu, kaapelihuone, mittalaiteruutu), joilla on itsenäisiä päästöventtiileitä. Suunnitelma tukee sekä itsenäisiä yksiköitä että yhteisiä laatikkoja.

1.2 Kolmea-asettelua vastaanottava erottimien ja tyhjiökatkaisijoiden yhdentäminen

Kolmea-asettelua vastaanottavien erottimien ja tyhjiökatkaisijoiden yhdentäminen on avainasemassa tässä suunnittelussa, joka koostuu yhdistetyistä yläpuolella olevista kolmea-asettelua vastaanottavista erottimista ja alapuolella olevista kahden-asettelua vastaanottavista katkaisijalaiteista. Kolmea-asettelua vastaanottava erottima toimii maan kytkettynä, suljetussa ja erotettuna asetuksissa, kun taas katkaisija toimii avoimessa/suljetussa tilassa. Erotuslehden tukirakenne käyttää korkean joustavuuden ja lämpökestävän vahvan nylonimateriaalin. Mubean levyjännitystechnologia tarjoaa kosketuspaineen.

Yhtenäinen kansi liikkuville koskitteille varmistaa sähkökentän yhtenäisyyden ja vähentää osittaispäästöjä. Kolmen vaiheen sopimukselle piilotetut eristyskannet parantavat vaiheiden välisen eristyksen. Testauksen aikana useita optimointeja varmistivat asianmukaiset mekaaniset ominaisuudet (kytkentäsyvyys, pomppaus, kolmen vaiheen synkronisaatio, toimintanopeus). Tyhjiökatkaisijan tiivisti suljetut polveet kiinnitetään neljällä ruuvilla.

Tyhjiökatkaisijan päättyy pallosta toimii erottimalehden pyörähdyskeskuksena, Z-muotoisen muovilevyn käyttäen levyn periaatetta toimintaan. Kuparin busbarit vulkanoidulla pinnalla yhdistävät katkaisijan alapuoliset päät. Kuvassa 1 näkyy tämä yhdentämisuunnittelu, jossa tyhjiökatkaisija tunnetaan yleismaisen luotettavuuden keskeisenä komponenttina, kosketusrakenteen ja kaarien sammutustavan olennaisina suunnitteluelementteinä.

Pienten kokoisten ja luotettavampien laitteiden saavuttamiseksi käytettiin pitkäaikaisen magneettikentän kupillisten kosketten, joihin oli pyöreästi kierretty kiertävä kierre ja rautaydin. Pystysuuntaiset magneettikentät lisäävät siirtymävirran hajotetuista kapeaksi kärjäksi, tarjoten vähäisen sähköisen kulun, pidentyneen käyttöajan ja paremman katkaisukapasiteetin. Kolmen vaiheen vaihtovirta aiheuttaa pyörimäkentän, joka yhdistyy kupillisten kosketten pitkäaikaiseen kenttään muodostaen myrskyvirtauksia, jotka vähentävät kaarivoltta ja jakavat kaaren tasaisesti anodin pinnalle. Tämä suunnittelu lisää lyhytsulkuksen katkaisukapasiteettia 20kA:sta 25kA:han samassa tilavuudessa.

1.3 Kytkimen toimintamekanismi

Kytkimen toimintamekanismi, joka on asennettu suoraan eristyslaakerin etupuolelle, ajaa sekä tyhjiökatkaisijan että kolmea-asettelua vastaanottavan erottimen suorilla vaikuttimilla ilman välimerkkejä. Tämä suunnittelu minimoi tyhjiökatkaisijan aukioloajan estääkseen kosketusten kulun. Mekanismi tukee sekä manuaalista että sähköistä toimintaa energiavaraus ylikierroksen periaatteella. Kolmea-asettelua vastaanottava erottin käyttää venymäjännityksen ajoa sama-akselinen pyörimissuunnittelu, joka varmistaa kolmen vaiheen synkronisaation ja luotettavan maakatkaisimen toiminnan. Sen kaksinkertainen toimintareikä ohjaa erillisesti maakatkaisun ja erottimitoiminnan.

1.4 Pääpiiri

Pääpiiri, joka koostuu sopiausputkista, erottimalehdistä, tyhjiökatkaisijan koskitteista, joustavista yhteyksistä ja busbareista, on tiivisti suljettu rostevaaleihin lipulasien avulla dynaamisille osille ja O-renkaiden avulla staattiselle eristyksele, täytetty 0.02 MPa nitrogenilla tai kuivalla ilmalla. Kolmea-asettelua vastaanottavan erottimen ja tyhjiökatkaisijan yhdennetty pitkäsuuntainen suunnittelu mahdollistaa modulaariset vetäytymiset. Vaiheiden välinen etäisyys on 150 mm asianmukaiselle eristykselle. Tyhjiökatkaisijan päättyy pallosta toimii erottimalehden pyörähdyskeskuksena, Z-muotoisen muovilevyn käyttäen toimintamekanismin liikkeen siirtämiseksi kosketuskuljetuksi.

1.5 Kaasutankki ja tuotantolinja

Kaasutankin suunnittelu painotti tarkkuuteen valmistusta ja tiiviisyyttä. Laserleikkaus varmistaa teräsosien leikkaamisen ilman karsimia, kun taas robotoidun tulevedyn varmistaa naarmujen eheyden ja mekaanisen vahvuuden. Tuotanto käyttää lineaarista asettelua, jossa raidekuljetusajoneuvot liikkuvat työasemien välillä tehostamaan työprosessin tehokkuutta.

2 Eristysanalyysi

2.1 Kolmea-asettelua vastaanottavan erottimen eristys

Veitsenmuotoinen kolmea-asettelua vastaanottava suunnittelu tarjoaa näkyviä erottamispisteitä ja luotettavaa maakatkaisua. Korkean joustavuuden nylonimateriaalin käyttö pyörimävaakaan ja alumiinin tasapainottavat kannat erottimalehden päätteisiin parantavat kentän yhtenäisyyttä. Simuloinnit ja testit vahvistivat, että eristysominaisuudet kestävät 90 kV:n salaman pistoksi.

2.2 Kokonaismaan eristys

Analyysi keskittyi kriittisiin alueisiin: vaiheiden välisiin ja vaiheen ja tankin välisiin etäisyyksiin (vähintään 125 mm keskipisteen välillä) sekä eristyskomponentteihin. Kiinteän eristyskomponenttien strateginen sijoitus korkean kentän alueisiin ja kaasuisten eristyskomponenttien sijoitus matalan kentän alueisiin optimoi kentän jakautumisen. Lisätoimenpiteitä ovat kosketusten epoksi-kuori, parannetut Z-käsivarren materiaalit, fibreeriset eristysputket ja suojakannet busbar-yhteyksissä kentän konsentraation estämiseksi.

3 Yhteenveto

Uusi ympäristöystävällinen kaasulevyväinämainen sulku on yhdistetty tyhjiön sähkökaari tukkumiseen ja ympäristöystävällisen kaasun eristämiseen. Se sisältää täydellisen tiivistelevän, huoltoja vaativan toiminnan, kompaktin koon ja täyden eristyksen. Kaikki korkean jännitteen komponentit on tiivistetty ruostumatonta teräsputkea sisään, mikä tekee siitä sopivan käyttöön sekä ulko- että sisätiloissa, kuten kytkentätasaisissa, jakeluhuoneissa ja laatikkomuotoisissa alijakoasemissa. Suunniteltu kolmifasedille 50 Hz, 12 kV -järjestelmälle tarjoaa luotettavan sähkönjakelun asuin-, kauppa-, teollisuus-, liikenne- ja infrastruktuuri-sovelluksissa erinomaisilla luotettavuuden, ympäristösopeutuvuuden ja turvallisuuden ominaisuuksilla.