עיצוב של יחידה עגולה מבודדת בגז ידידותית לסביבה ברמת 12kV

1. תכנון ספציפי

1.1 מושג התכנון

החברה הממשלתית של הרשת החשמלית בסין מתקדמת באופן פעיל לקידום חיסכון באנרגיה ברשת ופיתוח נמוך פחמן כדי להשיג את מטרות האפס פחמן הלאומיות (2030) והנייטרליות (2060). יחידות טבעת גז ידידותיות לסביבה מייצגות את מגמה זו. תוכנן יחידת טבעת גז ידידותית לסביבה אינטגרלית חדשה של 12kV שמקבלת טכנולוגיית קטיעת ריק עם מפסקים בעמדות שלוש וקטיעת ריק. התכנון השתמש ב-SolidWorks לתכנון תלת-ממדי עם מבנה מודולרי (מכל גז, חדרי פיזור לחץ, גוף הקופסה, חדרי מדידות). היחידה מורכבת מחדרי מתכת סגורים בנפרד (חדר מכשיר, חדר קטיעת ריק, חדר כבלים, חדר מדידות), כל אחד עם ערוצי פיזור לחץ עצמאיים. התכנון תומך בהצטיידות ביחידות עצמאיות ובתצורות קופסה משותפת.

1.2 אינטגרציה של מפסק בעמדות שלוש וקטיעת ריק

אינטגרציה של מפסקים בעמדות שלוש וקטיעת ריק היא המפתח לתכנון זה, המורכב ממפסקים עליונים בעמדות שלוש וממכשירי קטיעת ריק תחתונים בעמדות שתיים. המפסק בעמדות שלוש פועל בעמדות קרקע, סגור ופרדה, בעוד שהקטיעת ריק פועלת בעמדות פתוח/סגור. מסגרת תמיכה בלהב הפרדה משתמשת בחומר ניילון חזק עם עמידות טובה למתיחה וחום. טכנולוגיית Sprint Mubea מספקת לחץ מגע.

כיסוי אחיד על מגעים נעים מבטיח אחידות בשדה החשמלי ומפחית פרץ חלקי. כיסויים מבודדים על בוכנות שלושת הפאזה משפרים מבודדות בין פאזה לפאזה. במהלך בדיקה, מספר אופטימיזציות הבטיחו מאפיינים מכניים נאותים (עומק הצמדה, קפיצה, סנכרון של שלוש פאזות, מהירות פעולה). קטיעת הריק מצוידת בעמודי קטיעה מוצקים מותקנים עם ארבע ברגים.

המגע הסופי של קטיעת הריק משרת כמרכז סיבוב להב הפרדה, עם זרוע פלסטיקית בצורת Z המפעילה עקרון הנעילה לעובדה. מסילות נחושת עם פני שטח מותכות מקשרות את המגעים התחתונים של קטיעת הריק. כמו שמוצג בתמונה 1, עיצוב אינטגרציה זה מזהה את קטיעת הריק כרכיב מרכזי המحدد את האמינות הכללית, כאשר מבנה המגע ושיטת כיבוי הקשת הם אלמנטים קריטיים בתכנון.

כדי להשיג מיניוטוריזציה ושיפור אמינות, הוכנסו מגעים צלחת מגנטיים אנכיים עם ליפופים ולבנים. בניגוד לשדות מגנטיים אופקיים, שדות אנכיים מגבירים את הזרם המעבר מהקשתות המפוזרות לקשתות מרוכזות, מה שמוביל לעישון חשמלי מינימלי, חיים ארוכים יותר ויכולת קטיעה טובה יותר. השדה המגנטי הסיבובי שנוצר על ידי חשמל חילופין בשלוש פאזות מתמזג עם השדה המגנטי האנכי של הצלחת המגע כדי ליצור זרמים מסחררים המפחיתים אתряשף הקשת ומפיצים את הקשת באופן אחיד על פני שטח האנודה. עיצוב זה מגביר את יכולת קטיעה קצרה מעוצמה של 20kA לעוצמה של 25kA בנפח זהה.

1.3 מנגנון פעולה של המפסק

מנגנון פעולה של המפסק, המותקן ישירות על חזית מכל המבודד, מפעיל את קטיעת הריק ואת מפסק הפרדה בעמדות שלוש באמצעות חיבורים ישירים של ציר ללא חלקים ביניים. עיצוב זה ממזער את זמן פתיחת קטיעת הריק כדי למנוע שחיקה במגע. המנגנון תומך בפעולת יד וחשמלית עם אחסון אנרגיה על פי עיקרון ההילוך החודר. מפסק הפרדה בעמדות שלוש משתמש במנוע קפיץ עם תכנון סיבוב מקביל המבטיח סנכרון של שלוש פאזות וביצוע מפסק קרקעי надежный. Его двойные отверстия управления отдельно контролируют функции заземления и изоляции.

1.4 Главная цепь

Главную цепь, состоящую из кабельных втулок, ножей разъединителя, контактов вакуумного прерывателя, гибких соединений и шин, герметизируют в нержавеющем резервуаре с помощью уплотнительных манжет для подвижных частей и уплотнительных колец для статического уплотнения, заполненного азотом или сухим воздухом при давлении 0,02 МПа. Интегрированный продольный дизайн трехпозиционного разъединителя и вакуумного прерывателя позволяет модульное извлечение. Расстояния между фазами поддерживаются на уровне 150 мм для обеспечения надлежащей изоляции. Концевой контакт вакуумного прерывателя служит центром вращения ножа разъединителя, а Z-образные пластиковые рычаги передают движение механизма операции перемещению контактов.

1.5 Газовый резервуар и производственная линия

Дизайн газового резервуара уделяет особое внимание точному производству и герметичности. Лазерная резка обеспечивает детали из нержавеющей стали без заусенцев, а роботизированная сварка гарантирует целостность швов и механическую прочность. Производство использует линейную компоновку, где транспортные средства на рельсах перемещаются между рабочими станциями для оптимизации эффективности рабочего процесса.

2 Анализ изоляции

2.1 Изоляция трехпозиционного разъединителя

Трехпозиционный дизайн типа ножевого выключателя обеспечивает видимые точки разъединения и надежное заземление. Использование материала высокой прочности нейлона для вращающегося вала и алюминиевых экранирующих крышек на головках ножей повышает равномерность поля. Моделирование и испытания подтвердили, что изоляционные характеристики выдерживают импульсное напряжение молнии 90 кВ.

2.2 Общая изоляция заземления

Анализ сосредоточен на ключевых областях: расстояние между фазами и между фазой и резервуаром (минимальное расстояние 125 мм по центру) и изоляционные компоненты. Стратегическое размещение твердой изоляции в областях с высоким полем и газовой изоляции в областях с низким полем оптимизирует распределение поля. Дополнительные меры включают эпоксидную заливку контактов, улучшение материалов Z-образных рычагов, использование изоляционных стержней из волокна и защитных крышек на соединениях шин для предотвращения концентрации поля.

3 Заключение

היחידה המרכזית הסיבובית המבודדת בגז ידידותית לסביבה מציגה כיבוי קשת באמצעות וואקום עם מילוי גז אקולוגי, בעלת תכונות של סגירה מלאה, פעילות חסרת תחזוקה, גודל קומפקטי ומילוי בישול מלא. כל המרכיבים בלחץ גבוה מוגדרים בתוך הטנק מאל-פלדה, מה שהופך אותו מתאים ליישומים חיצוניים ובפנים, כולל תחנות מפסקים, חדרי הפצה ותחנות טרנספורמציה בתיבה. מתוכנן עבור מערכות של זרם חילופין בשלוש פאזה בתדירות של 50Hz, 12kV, הוא מספק הפצהliable power distribution for residential, commercial, industrial, transportation, and infrastructure applications with excellent reliability, environmental adaptability, and safety characteristics.