Yeni 12kV Çevre Dostu Gaz İzoleli Halka Ana Birim Tasarımı

1. Özel Tasarım

1.1 Tasarım Kavramı

Çin Ulusal Elektrik Şirketi, ulusal karbon zirvesi (2030) ve nötralite (2060) hedeflerini gerçekleştirmek için şebeke enerji tasarrufu ve düşük karbonlu gelişmeyi aktif olarak teşvik etmektedir. Çevre dostu gaz yalıtmalı halka anahtarlama birimleri bu eğilimi temsil etmektedir. Yeni 12kV entegre çevre dostu gaz yalıtmalı halka anahtarlama birimi, vakum kesici teknolojisi, üç pozisyonlu ayırıcılar ve vakum devre kesicileri ile tasarlanmıştır. Tasarım, modüler yapı (gaz tankı, basınç rahatlama odaları, kabinet gövdesi, ölçüm odaları) ile SolidWorks kullanılarak 3D modelleme yapılmıştır. Birim, ayrı metal kaplı bölümlerden (mekanizma odası, devre kesici odası, kablo odası, ölçüm odası) oluşmaktadır ve her biri bağımsız basınç rahatlama kanalları ile donatılmıştır. Tasarım hem bağımsız birim hem de ortak kutu yapılandırmalarını desteklemektedir.

1.2 Üç Pozisyonlu Ayırıcı ve Vakum Devre Kesicinin Entegrasyonu

Üç pozisyonlu ayırıcıların ve vakum devre kesicilerinin entegrasyonu, bu tasarımın temelidir ve üstte bulunan üç pozisyonlu ayırıcıları ve altta bulunan iki pozisyonda devre kesici cihazlarını içerir. Üç pozisyonlu ayırıcı, toprak, kapalı ve izolasyon pozisyonlarında çalışır, devre kesiciler ise açık/kapalı durumlarda işlev görür. İzolasyon bıçağı destek çerçevesi, iyi dayanıklılığa ve ısıya karşı dirençli olan yüksek mukavemetli naylon malzeme ile üretilmiştir. Mubea diski yay teknolojisi temas basıncını sağlar.

Hareketli kontaklar üzerindeki tek tip kapak, elektrik alanının tek tipliğini sağlar ve kısmi salınımları azaltır. Üç fazlı dış çamurluklarda bulunan yalıtım kapakları, faz arası yalıtımı artırır. Test sırasında, mekanik özelliklerin (bağlantı derinliği, sıçrama, üç faz senkronizasyonu, çalışma hızı) uygun olması için birçok iyileştirme yapılmıştır. Vakum devre kesici, dört vidayla monte edilmiş katı kapalı sütunlar ile donatılmıştır.

Vakum kesicinin terminali, ayırıcı bıçağın dönme merkezi olarak hizmet verir ve Z şeklindeki plastik kol, kuvvet prinsibine dayanarak işlem yapar. Devre kesicinin alt terminaline bağlanan vulkanize yüzeyli bakır busbarlar bulunmaktadır. Şekil 1'de gösterildiği gibi, bu entegrasyon tasarımı, vakum kesicinin genel güvenilirliği belirleyen temel bileşen olduğunu tanır ve temas yapısı ile ark söndürme yöntemi kritik tasarım unsurlarıdır.

Miniaturizasyon ve daha iyi güvenilirlik sağlamak için, bobin sarımları ve demir çekirdekleri ile longitudinal manyetik alan kupa şekilli kontaklar uygulanmıştır. Düşey manyetik alan, yatay manyetik alandan farklı olarak, dağılmış arkdan daraltılmış arka geçiş akımını artırarak, minimum elektriksel aşınmayı, uzun ömrü ve üstün kesme kapasitesini sağlar. Üç fazlı AC'nin oluşturduğu dönen manyetik alan, kupa şekilli kontaktın longitudinal alanıyla birleşerek, ark gerilimini azaltan ve anot yüzeyinde arkun eşit dağılımını sağlayan türbülans akımları oluşturur. Bu tasarım, aynı hacimde kısa devre kesme kapasitesini 20kA'dan 25kA'ya yükseltir.

1.3 Anahtar İşletme Mekanizması

Anahtar işletme mekanizması, yalıtım tankının ön tarafına doğrudan monte edilerek, ara bileşenler olmadan doğrudan şaft bağlantıları ile hem vakum devre kesicisini hem de üç pozisyonlu ayırıcıyı sürer. Bu tasarım, vakum devre kesicisinin açılma süresini minimize ederek temas aşınmasını önler. Mekanizma, aşırı hızlı kavrama prensibiyle enerji depolaması ile manuel ve elektrikli işlemi destekler. Üç pozisyonlu ayırıcı, koaksiyal dönme tasarımı ile üç faz senkronizasyonunu ve güvenilir toprak anahtarı performansını sağlayacak şekilde burulma yay sürücüsü kullanır. İkili işlem delikleri, topraklama ve izolasyon fonksiyonlarını ayrı ayrı kontrol eder.

1.4 Ana Devre

Ana devre—kablo çamurlukları, ayırıcı bıçaklar, vakum kesici kontakları, esnek bağlantılar ve busbarlardan oluşan—durdurma yığılları ile dinamik parçalar için ve O-yüzükleri ile statik mühürleme için 0.02 MPa azot veya kurutulmuş hava ile dolu paslanmaz çelik tank içinde mühürlüdür. Üç pozisyonlu ayırıcı ve vakum devre kesicinin entegre longitudinal tasarımı, modüler çekme özelliğini sağlar. Faz arası mesafeler, uygun yalıtım için 150mm tutulur. Vakum kesicinin terminali, ayırıcı bıçağın dönme merkezi olarak hizmet verir ve Z şeklindeki plastik kol, işletme mekanizmasının hareketini kontak hareketine çevirir.

1.5 Gaz Tankı ve Üretim Hatı

Gaz tankı tasarımı, hassas üretim ve hava sıkıntısına öncelik vermiştir. Tırtıklı olmayan paslanmaz çelik parçalar için lazer kesim ve robotik kaynak, şevlerin bütünlüğünü ve mekanik gücünü garanti eder. Üretim, iş istasyonları arasında ray taşıma araçlarıyla doğrusal düzenlemeye sahiptir ve iş akışı verimliliğini optimize eder.

2 Yalıtım Analizi

2.1 Üç Pozisyonlu Ayırıcı Yalıtımı

Bıçak anahtarı tipi üç pozisyonlu tasarım, görünür ayrılma noktaları ve güvenilir topraklamayı sağlar. Dönen şaft için yüksek mukavemetli naylon malzeme ve bıçağın başındaki alüminyum eşitleme kapakları, alanın tek tipliğini artırır. Simülasyon ve testler, yalıtım performansının 90kV yıldırım darbe voltajına dayanabileceğini onaylamıştır.

2.2 Genel Toprak Yalıtımı

Analiz, kritik alanlara odaklanmıştır: faz arası ve faz-tank arasındaki açıklık (minimum 125mm merkez mesafesi) ve yalıtım bileşenleri. Yüksek alan bölgelerinde katı yalıtımın ve düşük alan bölgelerinde gaz yalıtımının stratejik yerleştirilmesi, alan dağılımını optimize eder. Ek önlemler arasında, temasların epoxy ile kaplanması, geliştirilmiş Z-kol malzemeleri, lif yalıtım çubukları ve busbar bağlantılarındaki alan yoğunlaşmasını önlemek için ekran kapakları bulunmaktadır.

3 Sonuç

Yeni çevresel dostu gaz yalıtımlı halka ana ünitesi, vakum yay kapatma teknolojisini çevre dostu gaz yalıtımı ile birleştirerek, tamamen kapalı, bakım gerektirmeyen, kompakt ve tamamen yalıtılmış özelliklere sahiptir. Tüm yüksek gerilimli bileşenler paslanmaz çelik tankta mühürlenmiştir, bu da onu dış mekan ve iç mekan uygulamaları için uygun hale getirir, anahtar istasyonları, dağıtım odaları ve kutu tipi trafiği dahil olmak üzere. Üç fazlı AC 50Hz, 12kV sistemleri için tasarlanmış, konut, ticari, sanayi, ulaşım ve altyapı uygulamaları için güvenilir güç dağıtım sağlar, mükemmel güvenirlik, çevresel uyumluluk ve güvenlik özellikleri sunar.