Potpun vodič za radne mehanizme u visokonaponskim i srednjeg naponskim prekidačima

Što je mehanički sustav s prugom u visokonaponskim i srednjeg naponskim prekidačima?

Mehanički sustav s prugom je ključni dio visokonaponskih i srednjeg naponskih prekidača. Koristi elastičnu potencijalnu energiju pohranjenu u prugama za pokretanje operacija otvaranja i zatvaranja prekidača. Pruga se napaja električnim motorom. Kada prekidač radi, pohranjena energija se oslobađa kako bi pogonjala kretne kontakte.

Ključne značajke:

• Mehanički sustav s prugom koristi elastičnu energiju pohranjenu u prugama.

• Pokreće operacije otvaranja i zatvaranja prekidača.

• Pruga se napaja motorom i oslobađa pohranjenu energiju tijekom rada kako bi pogonjala kretne kontakte.

Kako radi hidraulički mehanički sustav u visokonaponskim prekidačima?

Hidraulički mehanički sustav u visokonaponskim prekidačima koristi se za otvaranje ili zatvaranje kontakata prekidača. Radi na temelju hidrauličke dinamike tekućine za kontrolu kretanja prekidača. Kada je potrebno raditi, hidraulički tlak se oslobađa, što uzrokuje da se kontakti otvore ili zatvore prema potrebi. Nekompresibilnost i fluidnost hidrauličkih sustava čini ih idealnima za dostavljanje brzog, moćnog kretanja potrebnog za visokonaponsko prebacivanje.

Napomena: Slika ispod ilustrira princip hidrauličko-prugastog mehanizma. Serija HMB je poznati pionir ove tehnologije.

Ključne značajke:

• Hidraulički mehanizam koristi dinamiku tekućine za kontrolu rada prekidača.

• Hidraulički tlak se oslobađa kako bi se kontakti otvorili ili zatvorili kad je to potrebno.

• Nekompresibilnost i karakteristike protoka sustava čine ga prikladnim za brze, visokosilne operacije u HV aplikacijama.

Koja je uloga motor-sklopnih mehaničkih sustava u visokonaponskim prekidačima?

Motor-sklopni mehanički sustavi koriste se u visokonaponskim prekidačima za kontrolu operacija prebacivanja. Ovaj mehanizam koristi električni motor za napajanje pruge ili direktno pokretanje kretnih dijelova. Motor se okreće kako bi se pruga napunjila ili komponente premjestile, time otvorio ili zatvorio krug. Ovaj dizajn pruža visoku preciznost i kontrolu, neophodne za upravljanje visokonaponskim sustavima.

Napomena: Nakon što je ABB predstavio motor-sklopni mehanizam, nekoliko domaćih tvrtki (npr. PG) razvilo je slične dizajne prije više od deset godina. Međutim, većina takvih projekata je završila svoj životni vijek i rijetko se danas susreću.

Ključne značajke:

• Motor-sklopni mehanizam koristi električni motor za kontrolu rada prekidača.

• Motor napaja prugu ili direktno pomjera komponente kako bi otvorio ili zatvorio krug.

• Pruža visoku preciznost i kontrolu, nužne za visokonaponske primjene.

Magnetni mehanički sustavi u srednjeg naponskim prekidačima

Magnetni mehanički sustav u srednjeg naponskim prekidačima koristi magnetnu silu za rad prekidača. Uključuje solenoid - cijev koja generira magnetsko polje kada kroz nju prođe struja. Kada je energiziran, magnetsko polje brzo povlači kontakte, prekidajući krug. Ovaj mehanizam je izuzetno pouzdan i pruža brzu akciju, što ga čini posebno prikladnim za MV primjene.

Ključne značajke:

• Magnetni mehanizam koristi silu generiranu magnetskim poljem za rad prekidača.

• Uključuje solenoid (cijev) koji proizvodi magnetsko polje kada je energiziran.

• Magnetska sila brzo razdvaja kontakte, omogućujući brzu, pouzdanu operaciju idealnu za MV sustave.

Kako izbor mehaničkog sustava utječe na performanse prekidača?

Izbor mehaničkog sustava značajno utječe na performanse prekidača. Svaki tip - pruga, hidraulika, motor-sklopni i magnetski - ima jedinstvene prednosti i odgovara različitim nivou napona i primjenama.

• Mehanički sustavi s prugama široko se koriste zbog njihove jednostavnosti i pouzdanosti.

• Hidraulički mehanizmi nude preciznu, visokosilnu kontrolu, idealnu za visokonaponske primjene.

• Motor-sklopni mehanizmi pružaju visoku preciznost i programabilnost.

• Magnetni mehanizmi su izuzetno pouzdani s brzim vremenom reakcije, idealni za MV vakuumne prekidače.

Završno, izbor ovisi o specifičnim zahtjevima primjene, uključujući nivo napona, uvjete opterećenja i okolišne faktore.

Sažetak:

• Izbor mehaničkog sustava značajno utječe na performanse prekidača.

• Svaki tip (pruga, hidraulika, motor-sklopni, magnetski) ima različite prednosti za različite naponse i primjene.

• Izbor treba temeljiti na specifičnim potrebama primjene, a ne samo na troškovima.

Buduće trendove u mehaničkim sustavima prekidača

S napredovanjem tehnologije možemo očekivati inovacije koje će oblikovati budućnost mehaničkih sustava:

• Nauka o materijalima može dovesti do trajnijih i učinkovitijih pruga za mehaničke sustave s prugama.

• Napredne hidrauličke tehnologije mogu rezultirati preciznijim i pouzdanijim sustavima.

• Tehnologija motora može omogućiti manje, energetski učinkovitije motor-sklopne mehanizme.

• Magnetska tehnologija može biti poboljšana za brže, čvrstije akcije.

Ova napredna će dovesti do učinkovitijih, kompaktnijih i pouzdanijih mehaničkih sustava.

Sažetak:

• Napredak tehnologije oblikovat će budućnost mehaničkih sustava.

• Napredne materijale, hidrauliku, motive i magnetske tehnologije poboljšat će performanse.

• Budući mehanički sustavi bit će učinkovitiji, pouzdaniji i kompaktniji.

Potrebe za održavanjem različitih mehaničkih sustava prekidača

Potrebe za održavanjem variraju prema tipu mehanizma:

• Mehanički sustavi s prugama: Zahtijevaju redovito pregled i smaraju da se osigura integritet pruge i mehanička gladkoća.

• Hidraulički mehanizmi: Potrebni su periodični pregledi za curenje ulja i stanje tekućine; sigurnosna podloga i ventili mogu se degradirati s vremenom.

• Motor-sklopni mehanizmi: Zahtijevaju pregled zdravlja motora, štapića (ako je primjenjivo) i električnih spojeva.

• Magnetni mehanizmi: Općenito su malo održivani, ali solenoid i električni spojevi trebaju se redovito pregledavati.

Sažetak:

• Potrebe za održavanjem ovisi o tipu mehanizma.

• Mehanički sustavi s prugama i hidraulički mehanizmi zahtijevaju više mehaničkog održavanja; motor-sklopni uniti zahtijevaju električne pregledi.

• Magnetni mehanizmi su malo održivani, ali i dalje zahtijevaju periodični pregled.

Kako mehanički sustav utječe na cijenu prekidača?

Tip mehanizma direktno utječe na cijenu prekidača:

• Mehanički sustavi s prugama obično su niže cijene zbog njihovog jednostavnog, robustnog dizajna.

• Hidraulički, motor-sklopni i magnetski mehanizmi su složeniji i općenito skuplji.

Međutim, izbor ne bi trebao temeljiti se isključivo na cijeni. Faktori poput nivoa napona, profila opterećenja, uvjeta okoliša i zahtjeva za pouzdanosti moraju se uzeti u obzir. Mehanički sustavi s prugama općenito imaju niže operativne energije, dok hidraulički mehanizmi daju veću operativnu snagu.

Sažetak:

• Tip mehanizma utječe na ukupnu cijenu.

• Mehanički sustavi s prugama su ekonomični; hidraulički, motor-sklopni i magnetski tipovi su skuplji.

• Izbor treba temeljiti se na tehničkim zahtjevima, a ne samo na početnoj cijeni.

Utjecaj različitih mehaničkih sustava prekidača na okoliš

Različiti mehanizmi imaju različite uticaje na okoliš:

• Mehanički sustavi s prugama: Minimalan utjecaj na okoliš - oslanjaju se na mehaničku energiju bez tekućina ili emisija.

• Hidraulički mehanizmi: Rizik od curenja ulja, što može dovesti do kontaminacije tla i vode. Ispraznjenje hidrauličke tekućine mora se pažljivo upravljati.

• Motor-sklopni mehanizmi: Potrošnja električne energije, što doprinosi operativnoj potrošnji energije i stope ugljičnog otopina.

• Magnetni mehanizmi: Općenito prijateljski prema okolišu, ali je potrebna energija za generiranje magnetskog polja.

Sažetak:

• Utjecaj na okoliš varira ovisno o mehanizmu.

• Hidraulički sustavi predstavljaju rizik od curenja; motor-sklopni sustavi povećavaju potrošnju energije.

• Magnetni mehanizmi su prijateljski prema okolišu, iako se treba uzeti u obzir potrošnja energije.

Sažetak: Pouzdanost mehaničkih sustava s prugama u visokonaponskim primjenama (35kV i više)

Za visokonaponske prekidače (35kV i više), mehanički sustavi s prugama su strukturno jednostavni i teoretski pouzdani. Međutim, nedavno iskustvo s radom elektroprivrede pokazuje da mehanički sustavi s prugama nisu bez problema, uključujući:

• Umor pruge što dovodi do nepotpunog otvaranja/zatvaranja

• Zaključavanje komponenti zatvaranja što dovodi do neuspjeha u radu

• Deformacija otvora valjka što mijenja karakteristike tripiranja, rezultirajući pogrešnim radom ili neuspjehom

Dodatno, serija BLK namotanih pruga pokazala je slučajeve loma pruge zbog loše tolerancije na okoliš (npr. temperaturu, vlažnost).

Da bi se detektirali defekti u prekidačima i njihovim mehanizmima tijekom rutinskih testiranja, provedeno je veliko istraživanje širom svijeta. Iako postoji mnogo testnih uređaja i analitičkih metoda, korištenje testnih signala i napredne analitike za procjenu i poboljšanje pouzdanosti mehanizma ostaje izazovna i stalna zadaća.