Optímald raðlag fyrir gassísluð skiptavélar í hæðaréttum svæðum

Gasslæsir hringneteinrit eru kompakkt og víðbært skynjað skipan fyrir miðvoltage störf. Þessi tæki eru notað fyrir 12~40,5 kV hringnet störf, tvíraddira störf og endastörf, sem stjórnun og vernd fyrir elektrísk orku. Þau eru einnig gagnleg fyrir uppsetningu í pallstöðvar.

Með dreifingu og stjórnun elektrísku orku tryggja þau örugga keyrslu rafbannaverks. Kjarnaþættir þessa tækis notast við brytjar eða samsetningar af byrðutækum og hrörslukerfum, sem gefa kosti eins og einfalda skipun, litla stærð, lága kostnað, bættar störfagildi og afköst, og bætt öryggi á störf. Þau eru víðtæklega notað í dreifistöðum og pallstöðvar í belti eins og borgarhverfi, háhrifsbyggingar, stór almennt gagnlegt efni og iðnaðarfélag. Víðsýnilegar gasskerfisins eru notuð sem gagnrými, eins og SF₆, torr loft, kví, eða blandað gass, sem veitir há gagnrými og umhverfisatriði, sem leidir til víðtækri notkunar í rafbannakerfi.

Aðalþættir þessa tegund af hringneteinrit eru sett inn í sealed lasað tank með gass (hér eftir nefndur "gassherbergi"). Gassherbergi er kjarnaþáttur gasslæsra hringneteinrita. Aðal virka þess er að tryggja að háspennaþættirnar inni gangi óhefur af ytri umhverfisatriðum eins og móteign, fukt og rosta. Það tryggir sama og starfsúthlutun þátta og venjuleg spenna. Allir innumálir þættir eru verndir af sealed gassherberginu. Herbergið er úrustað með dreifingu eða gassþéttleika vélbúnað, eins og spennamælar eða þéttleikamælar, sem mæla venjulega spennu mismuninn á inni og utan herbergisins.

Þetta grein fjallar aðallega um efnisorð sem hafa áhrif á verkfræðilega og elektrísku afkost hringneteinrita í hæðarmarkaðum.

1. Almenn hæðarmarkaðar hönnunarleiðir fyrir gasslæsa hringneteinrit og núverandi efnisorð

Gasslæs hringneteinrit hefur fullt gagnrými skipan, með sín aðal straumaferli inni í fullt gagnrými kerfi sem samanstendur af sealed gassherbergi, fullt gagnrými búningar fyrir inntak/útvegg og fullt gagnrými netlöng. Þar sem innri umhverfi gassherbergisins er óhefur af ytri skilyrðum, gassþéttleiki og fuktur eru óbreyttir. Það lýkur að gagnrými afkost sé óhefur af ytri skilyrðum eins og fuktur, móteign eða rostgas. Sama gildir fyrir gagnrými afkost búningar og netlöng - sem eru hönnuð með gagnrými efni eins og epoxiharðara og silikon gummi - sem eru óhefur af ytri umhverfi. Yfirborðslega virðast venjulega hönnuð gasslæs hringneteinrit vera gagnleg fyrir höfuðborgarumhverfi, sem leiðir margar framleiðandi til að trúfa að þau uppfylli hæðarmarkaðar virknar kröfur og setja þau beint í slíkar svæði.

Núverandi eru tvö aðal tekniska leiðir notuð við notkun gasslæstra hringneteinrita í hæðarmarkaðum:

1.1 Bein skipun í hæðarmarkaðum

Hönnunarhugmynd: Þessi aðferð byggir á hugmyndinni að aðal straumaferlið sé fullt lokað af gagnrými kerfinu (sealed gassherbergi, fullt gagnrými búningar og netlöng), sem gerir gagnrými afkost óhefur af hæðarmarkaðar skilyrðum.
Núverandi efnisorð: Á raunverulegu hagnýttingu, lækkar ytri loftspenna í hæðarmarkaðum, sem eykur spennu mismuninn á milli inni og utan gassherbergisins. Þetta valdar mikil bólgubreytingu á herberginu, sem hefur áhrif á verkfræðilega afkost elektrísku þátta eins og brytjar og skiptingar. Þetta getur valdið virkni ofangreiðslu og breytingum á verkfræðilegum eiginleikum.

1.2 Lækkad virkjunargassspenna á verksmiðju

Hönnunarhugmynd: Til að takast á móti eyknu inni-utan spennu mismuninu í hæðarmarkaðum, lækkar þessi leið gassspennu inni í herberginu á verksmiðju. Þegar einingin kemur í hæðarmarkaðarsvæði, lækkar ytri loftspenna, sem valdar spennu mismuninu að stíga upp að gildinu sem er krafist af tekniskum forskriftum, sem gerir spennamælinu að sýna krafða virkningsgildi.
Núverandi efnisorð: Þessi hönnun lækkar efni gagnrýmisins inni í herberginu. Þó að spennamælin sýni hönnuð gildi í hæðarmarkaðum, gagnrými afkost gassa er í grunninu tengd gassþéttleika eftir Paschen ferli (sjá Mynd 1) sem var útfært af Tyskum físíkum Friedrich Paschen. Paschen ferli teiknar fallið sem er útfært af Paschen's Law. Efnilegt: Spennu U (kV) er fall af margfeldi af elektrodstöðu d (cm) og gassspennu P (Torr), skrifað sem U = apd / [ln(Pd) + b] (sjá Mynd 1), þar sem a og b eru fastar.

Aðal betydning ferilsins: Fyrir fast gagnrými, eykja spennu eða lækkar spennu að töluvert (t.d. 10⁻⁶ Torr) bæti bæði spennu á bilinu. Nálægt töluveru, lækkar töluveru (sem er aukin loftsþéttleiki) gera elektrísku ofangreiðslu á milli elektrodanna auðveldari. Eftir ákveðið spennu markmið, bæti gagnrými afkost síðan spennu stígur. Í þessari fasi (eftir punkt a í Mynd 1), lækkar spennu - og þannig gassþéttleiki - lækkar spennu, sem merkir að gagnrými afkost lækkar. Virkningsgildi gasslæstra hringneteinrita fella allt inn í þetta svæði (þá hluti sem er eftir punkt a í Mynd 1).

1.3 Samantekt efnisorða við venjulega hæðarmarkaðar hönnun

• Aukin spennu mismunur á milli inni og utan gassherbergisins valdar stærri bólgubreytingu á herberginu, sem hefur áhrif á verkfræðilega virkni og afkost skiptinga.

• Undir auknum inni-utan spennu mismuninu, eru tryggingartæki mun líklegri að virka.

• Þrýstindikatorar mæla hlutfallslegan þrýstingsmun á milli innra og ytra hluta loftslagskassans. Loftþéttleikamælar bæta við hitastuðlagsaðgerð við þrýstindikatora. Hvorugt getur nákvæmlega sýnt raunverulegan loftþéttleika inni í kassanum á mikilli hæð, en loftþéttleiki er af eðli sínu tengdur innleiðslugetu.

• Lækkaður loftrýmiþéttleiki á mikilli hæð gerir einnig slakari samantektarinnleiðslugetu ytri innleiðsluhluta loftslagskassans.

2. Hönnunarskipulag fyrir loftþéttlokuð rása-aflvélagerðarhólur á mikilli hæð
Á grundvelli ofangreindrar greiningar, þó að fullt innlöguð bygging loftþéttra rasa-aflvélagerðarhólfa (með aðaldrægunarbrosin fullkomlega umlokuð lokaðum loftslagskassum, fullkomlega innlöknum passustöngum og fullkomlega innlöknum ravaraankrum) halda í lýsingu óbreyttum innleiðslueiginleikum, eru hún áhrifin af þáttum sem koma upp á mikilli hæð: aukinn innri-utri þrýstingsmunur í loftslagskassanum, get ekki minnkað loftþéttleika insulerandi gassins inni í kassanum, og kröfur um nákvæma tilkynningu á loftþéttleika gassins. Þess vegna liggr hönnunarlýsingin fyrir loftþéttlokuð rasa-aflvélagerðarhólur á mikilli hæð í hönnun loftslagskassans og þrýstingssleppihlutarins, uppfyllingu krava um umhverfishæfi á mikilli hæð fyrir þrýstindikatora í loftslagskassum, og leysingu vandamálsins um minnkaða samantektarinnleiðslugetu ytri innleiðsluhluta á mikilli hæð.

2.1 Hönnun loftslagskassa og þrýstingssleppihlutar fyrir notkun á mikilli hæð
Til að leysa ofangreind tæknivandamál er lagt fram nýtt hugtak um hönnun á loftþéttlokuðum rasa-aflvélagerðarhólum á mikilli hæð, sem er frábrugðið venjulegum einingum án sérstakrar hönnunar eða einingum sem nota aðeins einfalda þrýstingsminnkun. Þessi rasa-aflvélagerðarhóla hefur markvissa hönnun í eftirfarandi hlutum:

(1) Aukið uppbyggingarsterki loftslagskassans
Til að berjast við aukinn innri-utri þrýstingsmun sem orsakast af mikilli hæð er uppbyggingarsterki loftslagskassans sterkkað. Þetta tryggir að formbreyting kassans á mikilli hæð verði innan teknískra tilgreininga, og tryggir óbreytta vélarafkörun háspennuhluta inni.

Samkvæmt alþjóðlegu staðall loftslagslíkani er hægt að reikna út staðal loftþrýsting á ákveðinni hæð með formúlunni:
P = P₀ × (1 – 0.0065H/288.15)^5.256
þar sem P er loftþrýstingur á ákveðinni hæð; P₀ er staðall loftþrýstingur á sjávarmáli; H er hæð.

Tökum dæmi um hæð 4000 m:
P = P₀ × (1 – 0.0065 × 4000 / 288.15)^5.256 ≈ 0.064 MPa.

Með dæmi um venjulega 10 kV SF₆ loftþéttlokuða rasa-aflvélagerðarhólu er hönnunarþrýstingur loftslagskassans oftast 0,07 MPa í svæðum án mikillar hæðar. Með tilliti til lækkunar loftþrýstingsins á mikilli hæð er hægt að reikna út raunverulegan hönnunarþrýsting fyrir loftslagskassann á 4000 m hæð sem:
P₁ = P₀ – 0.064 + 0.07 = 0.107 MPa.

(2) Hönnun þrýstingssleppihlutar fyrir notkun á mikilli hæð
Samkvæmt nýjustu löndunni staðlinum GB/T 3906—2020 "AC metal-enclosed switchgear and controlgear for rated voltages above 3.6 kV and up to and including 40.5 kV", krefst kaflinn 7.103 um að loftslagskassinn í loftþéttlokuðum rasa-aflvélagerðarhólum verði að standast 1,3 sinnum hönnunarþrýsting (P₁) í 1 mínútu án þess að þrýstingssleppihlutarinn virki. Ef þrýstingur heldur áfram að eykst á milli 1,3 sinnum (P₁) og 3 sinnum (P₂) hönnunarþrýsting, má að þrýstingssleppihlutinn virki. Þetta er áðilið ef uppfyllt er kröfur framleiðanda um hönnun. Eftir prófun má loftslagskassinn vera brotin en má ekki spraka.

Með að hanna styrkleika loftslagskassans og þrýstingssleppihlutarins samkvæmt þessum kröfum uppfyllir maður löndunni staðla. Loftslagskassar og þrýstingssleppihlutir fyrir mismunandi hæðir má allt reikna út og hanna með þessari aðferð:
P₁ = 0.107 × 1.3 = 0.139 MPa
P₂ = 0.107 × 3 = 0.321 MPa

Með uppbyggingarstyrkju á loftslagskassanum – eins og með að nota þykkari stálplötur eða bæta við stífjunum – uppfyllir kassinn fullkomlega kröfur um styrkleika vegna aukins innri-utri þrýstingsmunurs á mikilli hæð. Þetta forðar áhrifum á vélar- og rafmagnseiginleika háspennaafbrotshluta inni í kassanum vegna formbreytinga, og tryggir stöðugan rekstri við metnaðarþrýsting gassins og veitir sömu vélar- og rafmagnseiginleika á mikilli hæð og í sléttum svæðum.

Með hönnunarútreikningum og tilraunastuðningi aukast þykkt og styrkur þrýstingssleppiplótsins, sem aukur þolmottu hans við þrýsting. Þetta tryggir að þrýstingsleppikassinn sé í samræmi við tilgreinda kröfur um þrýstingsviðmið, og krefst ekki óviðvart virkjunar á þrýstingssleppihlutnum vegna aukins innri-utri þrýstingsmunurs í hærri umhverfi. Þetta varðveitir innri innleiðslustigið og tryggir rafmagnseiginleika rasa-aflvélagerðarhólsins.

2.2 Hönnun tilkynningarhlutar fyrir loftþéttleika gassins fyrir notkun á mikilli hæð
Tilkynningarhlutur insulerandi gassins notar lokaðan loftþéttleikamælar. Sýndi gildi hans er óhrifkraftur af hitabreytingum eða breytingum á utanaðkomandi loftþrýstingi.

Fyrir loftþéttlokuð rasa-aflvélagerðarhólur á mikilli hæð er valinn lokaður allstaðarhólfur loftþéttleikamælar fyrir loftslagskassann, sem er óhrifkraftur af hita og hæð. Virkni hans felst í innri jafnvægisþátt í loftþéttleikamælanum sem gerir hitajafnvægi (óhrifkraftur af hita). Jafnframt hefur mælarhausinn lokaða uppbyggingu þar sem lokaði herbergið heldur staðalliða loftþrýstingi. Sýndi gildi loftþéttleikamælarins táknar þrýstingsmuninn á milli innra hluta loftslagskassans og staðalliða loftþrýstings.

Þessi hönnun tryggir að skálmælari sem er uppsettur á gasskafi ringstjórnunar einingarins sýni alltaf nákvæmlega raunverulega gassþéttleika innan kafans. Sýndu gildi er óháð hiti og hæð, og uppfyllir fullkomlega rekstrarkröfur fyrir háæða svæði.2.3 Hönnun fullt geislaðra búninga fyrir háæða gassgeislaðar ringstjórnunar einingar

Auk þess að hæð hefur áhrif á gasskafi og mælanænindi, hefur hún einnig áhrif á ytri fullt geislaða hluti eins og komandi/útferðar búninga og netendatengingar. Geislunareiginleikar þessa ytri fullt geislaða hluta eru stjórnað af bæði geislunareiginleikum geislunarmatsins og sleppa geislunareiginleikum í hlutfalli við jarð. Á háæðum minnkar loftþéttleiki sleppa geislunareiginleikum í hlutfalli við jarð. Í praktískum beitingum misskilast venjulega hönnuð gassgeislaðar ringstjórnunar einingar oft við vekja spenna próf fyrir ytri geislaða hluti (til dæmis, geislaða búninga eða efstu víddarbúninga) eftir uppsetningu á háæðum.

Til að takast á móti þessu, býður þetta grein upp á nýja hönnunarskipan fyrir fullt geislaða búninga í háæða gassgeislaðum ringstjórnunar einingum: viðbót á jarða skyldu lag til ytri yfirborðs slíks geislaða hluta. Þessi hönnun bætir jafnvegi elektrískra reika og forvarnar gegn jarða útflutningi frá aðalreikahringnum.

Í utanaðkomandi 10 kV skiptastaðargerðarverkefni í Nagqu, Tibet, stuðlaði fyrirtæki við að aðgerð geti eingöngu ferðast vekja spenna próf með 29 kV/1 mínútu í hlutfalli við jarð. Eftir viðbót á jarða skylda lag til ytri geislunar komandi/útferðar búninga og ytri hringahringa gasskafs, uppfylgdi tækið þjóðarskilmála kröfur um 42 kV/1 mínútu fyrir vekja spenna í hlutfalli við jarð.

2.4 Samanstilling tæknikeyrslupunkta
Keyrsla hönnunar fyrir háæða gassgeislaðar ringstjórnunar einingar er eftirfarandi:

• Styrkt strúkurstyrk gasskafs með viðbættri stálplátastyrk eða viðbætur til að uppfylla kröfur fyrir dreifibili og brottningsmarkmið vegna aukinnar inntaka-útaktaka dreifibils á háæðum.

• Styrkt hönnun tryggjaða flöt í gasskafs tryggjaða tækinu. Eftir styrk uppfyllir það kröfur fyrir dreifibils markmið fyrir tryggjaða tæki undir aukinni inntaka-útaktaka dreifibils á háæðum.

• Notkun lokuðra þéttleikaraeðara fyrir tryggjaða tæki. Sýndu gildi þeirra er óháð breytingum á hita eða ytri loftþröngu, sem gerir þá veðlegt fyrir háæða umhverfi.

• Hönnun á jarða skylda lag til ytri yfirborðs ytri geislaða hluta gasskafs til að bæta jafnvægi elektrískra reika og forvarna gegn jarða útflutningi frá aðalreikahringnum.

3. Mikilvægi hönnunar fyrir háæða gassgeislaðar ringstjórnunar einingar
Þessi hönnunarskipan hefur á mark að veita gassgeislaðar ringstjórnunar einingar sem virkilega uppfylla rekstrar kröfur fyrir háæða. Með samstarfsgengi við aukningu á gasskafs styrk, bættri dreifibils markmið tryggjaða tækja, nákvæm mælingar á innri gassþéttleika, og ræða hönnun á tengdum geislaða hlutum, ná ringstjórnunar einingin fullkomlega teknisk tilpassun við háæða umhverfi. Þetta tryggir verkfræðilegan og rafmagnsverkfræðilegan rekstur ringstjórnunar einingar og gerir mögulegt normal rekstur gassgeislaðrar ringstjórnunar einingar í háæða umhverfi.

Kínas háæða svæði eru stór, sem skapar mikil verðlaun fyrir raforkutæki sem eru tilpassuð háæða skilyrðum. Stöðluðu og ræða hönnunartækja nauðsynlegt er að bæta. Raunverulegar umhverfisbreytingar í háæða svæðum leggja nýjar kröfur á hönnunartækja. Þessi tækni skipan veitir nýja hönnun kenningu og aðferð, sem er merkileg rannsókn.