Dizajn novih 12kV okoljsko prijaznih plinsko izoletranih krožnih vodil

1. Specifični dizajn

1.1 Koncept dizajna

Državna električna korporacija Kitajske aktivno spodbuja varčevanje z energijo in nizkoogljično razvoj omrežja, da bi dosegla nacionalne cilje vrha ogljika (2030) in neutralnosti (2060). Okoljsko prijazne plinsko izolirane krožne glavne enote predstavljajo to tendenco. Novi 12kV integrirani okoljsko prijazni plinsko izolirani krožni glavni blok je bil oblikovan s kombinacijo tehnologije vakuumskih prekiniteljev, tripozicijnih odsevalnikov in vakuumskih prekiniteljev. Dizajn uporablja SolidWorks za 3D modeliranje z modulsko strukturo (plinski rezervoar, komore za pritiskovo olajšanje, telo škrinja, prostori za instrumente). Enota se sestoji iz ločenih metalnih zaprtih prostorov (prostor mehanizmov, prostor prekiniteljev, prostor kablove, prostor instrumentov), vsak z neodvisnimi kanali za pritiskovo olajšanje. Dizajn podpira konfiguraciji neodvisnih enot in skupnih škrinja.

1.2 Integracija tripozicijnih odsevalnikov in vakuumskih prekiniteljev 

Ključna je integracija tripozicijnih odsevalnikov in vakuumskih prekiniteljev, ki vključuje povezane zgornje tripozicijne odsevalnike in spodnje dvopozicijne prekiniteljske naprave. Tripozicijni odsevalnik deluje v položajih zazemljen, zaprt in izoliran, medtem ko prekinitelj deluje v stanjih odprt/zaprt. Podpora za izolacijski les je iz visokojakega nilonskega materiala z dobro trdoto in toplotno odpornostjo. Mubea diskovska sprężalna tehnologija zagotavlja stikovni pritisk. 

Enotna pokrovna kapla na gibljivih stikih zagotavlja enakomernost električnega polja in zmanjša delno izbojkovanje. Izolacijske pokrove na treh-faznih buškah izboljšujejo fazno izolacijo. Med testiranjem so večkratne optimizacije zagotovile ustrezne mehanske lastnosti (globina vklopitve, poskok, sinhronizacija treh faz, operativna hitrost). Vakuumski prekinitelj ima trdno zaprte stolpične stolpe, nameščene z štirimi vinti. 

Terminal vakuumskih prekinilnikov služi kot vrtilni center za ležeče leže, z Z-oblikastim plastmasnim ravnilom, ki uporablja ravnilni princip za delovanje. Bakrene busbarske površine z vulkaniziranimi površinami povezujejo spodnje terminele prekinitelja. Kot je prikazano na Sliki 1, ta integracijski dizajn prepoznava vakuumski prekinitelj kot ključni komponent, ki določa celotno zanesljivost, z kritičnimi elementi dizajna, kot sta struktura stikov in metoda ugasnitve loka.

Za dosego miniaturizacije in izboljšane zanesljivosti so bile implementirane dolžinske magnetne polja v čašasto kontaktno strukturo z navoji in železnimi jedri. Nasprotno transverzalnim magnetnim poljem, dolžinska polja povečujejo prehodni tok od difuznega do omejenega loka, kar omogoča minimalno električno opotočenje, podaljšano življenjsko dobo in boljšo prekinitveno zmogljivost. Vrtilno magnetno polje, generirano z trofaznim AC, se združuje s dolžinskim poljem čašastega stika, da tvori vrednice, ki zmanjšajo napetost loka in enakomerno razdelijo lok po anodni površini. Ta dizajn poveča prekinitveno zmogljivost pri kratkem kolu s 20kA na 25kA pri enaki prostornini.

1.3 Mehanski mehanizem preklopa

Mehanski mehanizem preklopa, nameščen neposredno na frontu izolacijskega rezervuarja, pogaja vakuumski prekinitelj in tripozicijni odsevalnik preko neposrednih valjastih povezav brez medsebojnih komponent. Ta dizajn zmanjša čas odpiranja vakuumskih prekiniteljev, da prepreči erozijo stikov. Mehanski mehanizem podpira ročno in električno delovanje z shranjevanjem energije po principu pretakanja. Tripozicijni odsevalnik uporablja mehanski vzmetni pogon z osnovno vrtilno dizajnom, ki zagotavlja sinhronizacijo treh faz in zanesljivo delovanje zazemljevalnega preklopa. Njegova dvojna operacijska luknja ločeno kontrolira funkcije zazemljevanja in izolacije.

1.4 Glavni tok 

Glavni tok, sestavljen iz bušk za kablove, leži odsevalnikov, stikov vakuumskih prekiniteljev, gibljivih povezav in busbars, je zaprt v nerjavečem jeklenem rezervoaru z usnimi zapori za dinamične dele in O-krogi za statično zapiranje, napolnjen z 0,02 MPa dušikom ali suhim zrakom. Integrirani dolžinski dizajn tripozicijnega odsevalnika in vakuumskih prekiniteljev omogoča modulsko izvlečnost. Razdalje med fazami so ohranjene na 150mm za pravilno izolacijo. Terminal vakuumskih prekiniteljev služi kot vrtilni center za ležeče leže, z Z-oblikastimi plastmasnimi ravnilom, ki prevede gibanje operacijskega mehanizma v gibanje stikov.

1.5 Plinski rezervoar in proizvodniska linija

Dizajn plinskega rezervuarja je poudaril natančno izdelavo in hermeticnost. Laserjeva reza zagotavlja brezperaste komponente iz nerjavečega jekla, medtem ko robotizirana varjenja zagotavljata integriteto šavov in mehanske čvrstočnosti. Proizvodnja uporablja linearno razporeditev z vozili za transport na sledi, ki se gibljejo med delovnimi mesti, da optimizira učinkovitost delovnega toka.

2 Analiza izolacije 

2.1 Izolacija tripozicijnega odsevalnika

Tripozicijni dizajn z nožnim preklopnikom zagotavlja vidne točke prekinitve in zanesljivo zazemljevanje. Uporaba visoko jakostnega nilonskega materiala za vrtilni vrat in aluminijasti enakaški pokrov na glavi leža izboljša enakomernost polja. Simulacije in testiranje so potrdili, da izolacijska zmogljivost odpira 90kV bleskov impuls napetosti.

2.2 Splošna izolacija zazemljenja

Analiza se je osredotočila na ključne območja: razdalje med fazami in fazami ter rezervoarjem (minimalna središčna razdalja 125 mm) in izolacijske komponente. Strategična postavitev trdne izolacije v območjih z visokim poljem in plinske izolacije v območjih z nizkim poljem optimizira porazdelitev polja. Dodatne ukrepe vključujejo epoksidno obkolpilo stikov, izboljšane materiale Z-leža, vlakna izolacijske palice in ščitne pokrove na povezovah busbars, da preprečijo koncentracijo polja.

3 Zaključek 

Nove okoljsko prijazno plinsko izoletrano kolobarne glavne enote kombinirajo ugasevanje v vakuumu z ekološko prijazno plinsko izolacijo, z znakom popolne zaprtosti, brezodržnosti, kompaktnosti in popolne izolacije. Vse visokonapetostne komponente so zaprte znotraj nerjavečega jeklenega rezervoara, kar omogoča uporabo na odprtih in notranjih lokacijah, kot so preklopnice, distribucijske sobe in škatlaste transformatorne postaje. Izdelana za triofazni sistem napetosti 50 Hz, 12 kV, zagotavlja zanesljivo razporeditev energije za stanovanjske, trgovske, industrijske, prometne in infrastrukturne aplikacije s predhodnimi značilnostmi zanesljivosti, prilagodljivosti okolju in varnosti.