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

1. disenyo espesipiko

1.1 Konsepto ng disenyo

Ang State Grid Corporation of China ay aktibong nagpapromote ng pagkonserba ng enerhiya sa grid at malusog na pag-unlad upang makamit ang mga layuning pambansa para sa peak ng carbon (2030) at neutralidad (2060). Ang mga gas-insulated ring main unit na pang-environment ay kumakatawan sa trend na ito. Isinulat ang isang bagong 12kV na integrated environmentally friendly gas-insulated ring main unit na naglalaman ng teknolohiyang 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 independent na pressure relief channels. Ang disenyo ay sumusuporta sa parehong independent na yunit 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 mahalaga sa disenyo na ito, na binubuo ng interconected na upper three-position disconnectors at lower two-position circuit breaker devices. Ang three-position disconnector ay gumagana sa ground, closed, at isolation positions, habang ang circuit breaker ay gumagana sa open/closed states. Ang isolation blade support frame ay gumagamit ng high-strength nylon material na may mabuting toughness at heat resistance. Ang Mubea disc spring technology ay nagbibigay ng contact pressure. 

Ang uniform cover sa moving contacts ay nagse-set ng uniformity ng electric field at nagbabawas ng partial discharge. Ang insulating covers sa three-phase bushings ay nagpapahusay ng interphase insulation. Sa panahon ng testing, maraming optimizations ang naging siguro na ang proper mechanical characteristics (engagement depth, bounce, three-phase synchronization, operating speed) ay natutugunan. 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 nagkokonekta sa lower terminals ng circuit breaker. Tulad ng ipinapakita 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.

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

1.3 Operating Mechanism ng Switch

Ang switch operating mechanism, na nakakabit sa harapan ng insulation tank, ay nagdradrive ng vacuum circuit breaker at three-position disconnector sa pamamagitan ng direct shaft connections na walang intermediate components. Ang disenyo na ito ay nagmiminaimize ng opening time ng vacuum circuit breaker 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 nagse-set ng three-phase synchronization at reliable grounding switch performance. Ang kanyang dual operation holes ay hiwalay na kontrolin ang 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 nai-maintain sa 150mm para sa proper 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 pinrioritize ang precision manufacturing at airtightness. Ang laser cutting ay nagse-set ng burr-free stainless steel components habang ang robotic welding ay nagse-set ng seam integrity at mechanical strength. Ang produksyon ay gumagamit ng linear layout na may track transport vehicles na kumikilos sa pagitan ng mga workstation upang i-optimize ang workflow efficiency.

2 Analisis ng Insulation 

2.1 Insulation ng Three-Position Disconnector

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 nagpapahusay ng field uniformity. Ang simulation at testing ay nagpatunay ng insulation performance na nakakatugon sa 90kV lightning impulse voltage.

2.2 Overall Ground Insulation

Ang analisis ay nakatuon 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 nag-o-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 maiwasan ang field concentration.

3 Conclusion 

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