Paghahanda ng Bagong 12kV Katubigan na Maginhawang Gas-Insulated Ring Main Unit

1. disenyo espesipiko

1.1 Konsepto ng disenyo

Ang State Grid Corporation of China ay aktibong nagpapromote ng pag-iipon ng enerhiya at mababang carbon development para sa grid upang makamit ang mga layunin ng bansa sa pagsikat ng carbon (2030) at neutralidad (2060). Ang mga gas-insulated ring main units na pang-environment ay kumakatawan sa trend na ito. Isang bagong 12kV integrated environmentally friendly gas-insulated ring main unit ang idisenyo gamit ang teknolohiya ng vacuum interrupter kasama ang three-position disconnectors at vacuum circuit breakers. Ang disenyo ay gumamit ng SolidWorks para sa 3D modeling na may modular na struktura (gas tank, pressure relief chambers, cabinet body, instrument rooms). Ang yunit ay binubuo ng hiwalay na metal-enclosed compartments (mechanism room, circuit breaker room, cable room, instrument room), bawat isa ay may independiyenteng pressure relief channels. Ang disenyo ay sumusuporta sa parehong independent unit at common box configurations.

1.2 Pagsasama ng Three-Position Disconnector at Vacuum Circuit Breaker 

Ang pagsasama ng three-position disconnectors at vacuum circuit breakers ay ang key sa disenyo na ito, na binubuo ng interconected upper three-position disconnectors at lower two-position circuit breaker devices. Ang three-position disconnector ay gumagana sa ground, closed, at isolation positions, samantalang ang circuit breaker ay gumagana sa open/closed states. Ang isolation blade support frame ay gumagamit ng high-strength nylon material na may mahusay na toughness at heat resistance. Ang Mubea disc spring technology ay nagbibigay ng contact pressure. 

Ang uniform cover sa moving contacts ay nagse-set ng electric field uniformity at nagbabawas ng partial discharge. Ang insulating covers sa three-phase bushings ay nagpapalakas ng interphase insulation. Sa panahon ng testing, maraming optimizations ang tiyak na naging maayos ang mechanical characteristics (engagement depth, bounce, three-phase synchronization, operating speed). Ang vacuum circuit breaker ay may solid sealed pole columns na nakakabit sa apat na screws. 

Ang terminal ng vacuum interrupter ay ginagamit bilang rotation center para sa disconnector blade, na may Z-shaped plastic lever arm na gumagamit ng principle ng lever para sa operasyon. Ang copper busbars na may vulcanized surfaces ay nagkonekta sa lower terminals ng circuit breaker. Tulad ng ipinakita sa Figure 1, ang integration design na ito ay kinikilala ang vacuum interrupter bilang core component na nagdedetermine ng overall reliability, kung saan ang contact structure at arc extinguishing method ay mga critical design elements.

Para makamit ang miniaturization at enhanced reliability, ang longitudinal magnetic field cup-shaped contacts na may coil windings at iron cores ay ipinakilala. Hindi tulad ng transverse magnetic fields, ang longitudinal fields ay nagpapataas ng transition current mula sa diffuse hanggang constricted arcs, na nagbibigay ng minimal electrical wear, extended service life, at superior breaking capacity. Ang rotating magnetic field na ginawa ng three-phase AC ay pinagsasama sa longitudinal field ng cup-shaped contact upang lumikha ng eddy currents na nagbabawas ng arc voltage at nagdistribute ng arc nang pantay sa anode surface. Ang disenyo na ito ay nagpapataas ng short-circuit breaking capacity mula 20kA hanggang 25kA sa kaparehong volume.

1.3 Switch Operating Mechanism

Ang switch operating mechanism, na nakakabit sa harapan ng insulation tank, ay nagdradrive ng parehong vacuum circuit breaker at three-position disconnector sa pamamagitan ng direct shaft connections nang walang intermediate components. Ang disenyo na ito ay nagmiminaimize ng vacuum circuit breaker opening time upang maprevent ang contact erosion. Ang mekanismo ay sumusuporta sa parehong manual at electric operation na may energy storage sa pamamagitan ng overrunning clutch principle. Ang three-position disconnector ay gumagamit ng torsion spring drive na may coaxial rotation design na nagase-assure ng three-phase synchronization at reliable grounding switch performance. Ang kanyang dual operation holes ay hiwalay na nagkokontrol ng grounding at isolation functions.

1.4 Main Circuit 

Ang main circuit—na binubuo ng cable bushings, disconnector blades, vacuum interrupter contacts, flexible connections, at busbars—ay sealed sa loob ng stainless steel tank gamit ang lip seals para sa dynamic parts at O-rings para sa static sealing, na puno ng 0.02 MPa nitrogen o dry air. Ang integrated longitudinal design ng three-position disconnector at vacuum circuit breaker ay nagbibigay ng modular withdrawal. Ang phase-to-phase distances ay inililimita sa 150mm para sa tamang insulation. Ang terminal ng vacuum interrupter ay ginagamit bilang rotation center para sa disconnector blade, na may Z-shaped plastic lever arms na nagtranslate ng motion ng operating mechanism sa contact movement.

1.5 Gas Tank at Production Line

Ang disenyo ng gas tank ay binigyang-priyoridad ang precision manufacturing at airtightness. Ang laser cutting ay nagse-siguro na walang burr ang stainless steel components habang ang robotic welding ay nagse-siguro ng seam integrity at mechanical strength. Ang produksyon ay gumagamit ng linear layout na may track transport vehicles na naglilipat sa pagitan ng mga workstation upang i-optimize ang workflow efficiency.

2 Analisis ng Insulation 

2.1 Three-Position Disconnector Insulation

Ang knife-switch type three-position design ay nagbibigay ng visible disconnection points at reliable grounding. Ang paggamit ng high-strength nylon material para sa rotating shaft at aluminum equalizing covers sa blade heads ay nagpapalakas ng field uniformity. Ang simulation at testing ay nagse-siguro ng insulation performance na nakakatagumpay sa 90kV lightning impulse voltage.

2.2 Overall Ground Insulation

Ang analisis ay naka-focus sa mga critical areas: phase-to-phase at phase-to-tank clearances (minimum 125mm center distance), at insulating components. Ang strategic placement ng solid insulation sa high-field areas at gas insulation sa low-field areas ay nago-optimize ng field distribution. Ang karagdagang mga hakbang ay kasama ang epoxy encapsulation ng contacts, improved Z-arm materials, fiber insulating rods, at shielding covers sa busbar connections upang maprevent ang field concentration.

3 Conclusion 

Ang bagong eco-friendly na gas-insulated ring main unit ay nagpapakita ng kombinasyon ng vacuum arc extinguishing at eco-friendly na gas insulation, na may mga katangian ng buong sigurotadong pag-seal, walang pangangailangan sa pagmamaninta, maliit na sukat, at buong insulasyon. Ang lahat ng high-voltage na komponente ay naka-seal sa loob ng stainless steel tank, kaya ito ay angkop para sa outdoor at indoor applications kabilang ang switch stations, distribution rooms, at box-type substations. Ito ay disenyo para sa three-phase AC 50Hz, 12kV systems, na nagbibigay ng maasintas na power distribution para sa residential, commercial, industrial, transportation, at infrastructure applications na may kamangha-manghang reliabilidad, environmental adaptability, at safety characteristics.