Dizajn novog ekološki prijateljskog gasno-izoliranog kolanskog jedinice na 12kV

1. Specifični dizajn

1.1 Koncept dizajna

Državna električna korporacija Kine aktivno promoviše štednju energije i niskougljični razvoj mreže kako bi se postigli nacionalni ciljevi vrha emisija ugljičnog dioksida (2030) i neutralnosti (2060). Ekološki prihvatljive gasne izolirane prstene glavne jedinice predstavljaju ovu tendenciju. Novi 12kV integrirani ekološki prihvatljivi gasni izolirani prsten glavne jedinice dizajniran je kombiniranjem tehnologije vakuumskih prekidnika s trostranim prekidnicima i vakuumskim prekidnicima. Dizajn je iskoristio SolidWorks za 3D modeliranje s modularnom strukturom (spremnik za plin, komore za otpuštanje tlaka, tijelo ormarice, prostorije za instrumente). Jedinka se sastoji od zasebnih metalnih zatvorenih prostorija (prostorija mehanizma, prostorija prekidnika, prostorije za kabel, prostorije za instrumente), svaka s neovisnim kanalima za otpuštanje tlaka. Dizajn podržava konfiguracije neovisnih jedinki i zajedničke kutije.

1.2 Integracija trostranog prekidnika i vakuumskog prekidnika

Integracija trostranih prekidnika i vakuumskih prekidnika ključna je za ovaj dizajn, sastoji se od povezanih gornjih trostranih prekidnika i donjih dvostanih prekidničkih uređaja. Trostrani prekidnik radi u položajima zemlja, zatvoreno i izolacija, dok prekidnik funkcioniše u stanjima otvoreno/zatvoreno. Okvir za podrsku izolacijskog klina izrađen je od materijala visoke čvrstoće nijlona s dobrim otpornošću na udarce i toplinu. Mubea diskasta vijakova tehnologija osigurava kontakt tlak.

Jedinstveni poklopac na pokretne kontakte osigurava uniformnost električnog polja i smanjuje djelomičnu emanaciju. Izolacijski poklopci na tri-faznim bušnjacima poboljšavaju međufaznu izolaciju. Tijekom testiranja, više optimizacija osiguralo je odgovarajuće mehaničke karakteristike (dubinu uključivanja, odbijanje, sinkronizaciju tri faze, radnu brzinu). Vakuumski prekidnik ima čvrsto zatvorene stupnjeve montirane s četiri vijka.

Terminal vakuumskog prekidnika služi kao centar rotacije za klina prekidnika, s Z-oblikovanom plastičnom leđkom koji koristi princip leđka za operaciju. Bakrene busbarove s vulkaniziranim površinama spajaju donje terminele prekidnika. Kao što je prikazano na slici 1, ovaj integrirani dizajn prepoznaje vakuumski prekidnik kao ključni element koji određuje ukupnu pouzdanost, gdje su struktura kontakta i metoda gašenja lukova ključni elementi dizajna.

Za postizanje miniaturizacije i poboljšanje pouzdanosti, implementirane su dugi magnetni polje kupasti kontakti s navojima i željeznim jezgrom. Na razliku od transverzalnih magnetskih polja, dugi polja povećavaju prelazni strujni tok od difuznog do ograničenog luka, nude minimalnu elektro eroziju, produženi životni vijek i superiornu prekidnu sposobnost. Rotacijsko magnetsko polje generirano od tri-faznog AC-a kombinira se s dugim poljem kupastog kontakta kako bi formirali cirkularne struje koje smanjuju napon luka i ravnomjerno distribuiraju luk po anodnoj površini. Ovaj dizajn povećava kapacitet prekida kratkog spoja sa 20kA na 25kA na istom volumenu.

1.3 Mekanizam upravljanja prekidnikom

Mehanizam upravljanja prekidnikom, montiran direktno na prednji dio izolacijskog spremnika, pogoni vakuumski prekidnik i trostrani prekidnik putem direktnih spojeva valjka bez međunih elemenata. Ovaj dizajn minimizira vrijeme otvaranja vakuumskog prekidnika kako bi se sprečila erozija kontakta. Mekanizam podržava ručno i električno upravljanje s akumulacijom energije preko principa previšnog zupčanika. Trostrani prekidnik koristi pogonski sustav s savijanjem opruge s koaksijalnim dizajnom rotacije koji osigurava sinkronizaciju tri faze i pouzdano performanse zemljačkog prekidnika. Njegove dvije operativne rupice posebno kontroliraju funkcije zemljačkog i izolacijskog prekidnika.

1.4 Glavni krug

Glavni krug - sastoji se od bušnjaka za kable, klina prekidnika, kontakata vakuumskog prekidnika, fleksibilnih spojeva i busbarova - zatvoren je unutar nerđajućeg čelikovog spremnika s usnimi sigurnosnicama za dinamičke dijelove i O-ring sigurnosnicama za statičko zatvaranje, ispuni 0,02 MPa dušik ili suho zrak. Integrirani dugi dizajn trostranog prekidnika i vakuumskog prekidnika omogućuje modularnu izvlačnju. Međufazne udaljenosti održavaju se na 150mm za odgovarajuću izolaciju. Terminal vakuumskog prekidnika služi kao centar rotacije za klina prekidnika, s Z-oblikovanim plastičnim leđkom koji pretvara pokret mehanizma u pokret kontakta.

1.5 Spremnik za plin i linija proizvodnje

Dizajn spremnika za plin prioritetno je precizna proizvodnja i hermetičnost. Lasersko rezanje osigurava komponente od nerđajućeg čelika bez reprez, dok robota za zavarivanje garantira integritet šva i mehaničku čvrstoću. Proizvodnja koristi linearnu raspodjelu s transportnim vozidlima na traci između radnih mjesta kako bi se optimizirala učinkovitost radnog toka.

2 Analiza izolacije

2.1 Izolacija trostranog prekidnika

Trostrani dizajn s klinačkim tipom pruža vidljive tačke prekida i pouzdanu zemlju. Koristenje materijala visoke čvrstoće nijlona za okretanje vratila i aluminijumske jednakosile na glavama klina poboljšava uniformnost polja. Simulacije i testiranje potvrdili su da izolacijske performanse održavaju 90kV gremlinsko impulsno napona.

2.2 Ukupna izolacija zemlje

Analiza se fokusirala na ključne područja: razmak između faza i između faze i spremnika (minimalna središnja udaljenost 125mm), te izolacijske komponente. Strategijsko postavljanje čvrste izolacije u područjima s visokim poljem i gasne izolacije u područjima s niskim poljem optimizira distribuciju polja. Dodatne mjere uključuju epoksidno oblikovanje kontakata, poboljšane materijale za Z-leđke, vlaknaste izolacijske štapiće i štitne poklopce na spojevima busbara kako bi se sprečila koncentracija polja.

3 Zaključak

Nova ekološki prijateljska gasna izolirana prstenasta glavna jedinica kombinira ugaseće vakuumskog luka s ekološki prihvatljivom gasnom izolacijom, s potpunom zatvorenošću, bez održavanja, kompaktnim oblikom i potpuno izoliranom. Svi visokonaponski komponenti su zatvoreni u nerđajući čelik tank, što ga čini prikladnim za vanjske i unutarnje primjene, uključujući prekidačke stanice, distribucijske sobe i kutije transformatornih postaja. Dizajniran za trofazni AC 50Hz, 12kV sustave, nudi pouzdanu distribuciju struje za stambene, poslovne, industrijske, transportne i infrastrukturne primjene s odličnim pouzdanosti, prilagodbe okolišu i sigurnosnim karakteristikama.