L'aplicació de disjuntors de màxima tensió al vaç per a interior
Durant la primera meitat de 2007, com a participants del projecte de la Companyia d'Equipament Electromecànic del Grup Miners de Huaibei, varem realitzar una transformació tècnica de la subestació de 10kV a l'àrea de la Fàbrica Oriental. La nostra tasca principal era substituir les unitats originals de disjuntor de 10kV - immers en oli - amb disjuntors de vacuüm de alta tensió interiors ZN20.
Previament, els disjuntors SN10-10 immersos en oli havien estat en funcionament durant un període prolongat, provocant una fuga d'oli severa en les seves mecanismes. Això requeria un reabastiment cada sis mesos, resultant en una càrrega de manteniment significativa. A més, els seus mecanismes d'operació eren manuals, i els dispositius de protecció estaven compostos per relès tradicionals, que tenien una fiabilitat baixa i una taxa d'errors elevada. Addicionalment, la protecció de relè necessitava ser calibrada una vegada any, una tasca tant laboriosa com engorrosa.
Per assegurar una producció segura, varem prendre la decisió d'actualitzar aquests disjuntors a disjuntors de vacuüm. Aquesta transformació no només resolgué els problemes operatius existents, sinó que també va posar les bases per a una operació estable i eficient de la subestació en el futur.
Característiques estructurals dels disjuntors de vacuüm
En la transformació tècnica de la subestació de 10kV a l'àrea de la Fàbrica Oriental, vam adquirir una comprensió profunda de les característiques estructurals del disjuntor de vacuüm ZN20. Aquest disjuntor està compost principalment per un mecanisme d'operació, un cos de caixa, tubs de vacuüm, quadres d'aïllament i aïlladors. Presenta una disposició tridimensional amb el mecanisme d'operació instal·lat al davant.
Dins del cos de caixa fet de plaques d'acer fines, els components de alta tensió estan fixats a l'exterior. El mecanisme es connecta a l'eix principal mitjançant plaques de connexió. Quan l'eix principal gira, els braços de mànec fixats a ell empitgen els aïlladors, impulsant la barra conductora mòbil del tub de vacuüm per realitzar accions de commutació. Tant l'operació de tancament com d'obertura poden controlar-se manualment o electrònicament a través del mecanisme d'operació. A més, està equipat amb un motor d'emmagatzematge d'energia AC/DC, mecanismes de contacte auxiliar i un comptador d'operacions. Indicadors de l'estat "ENCIERT" i "APAGAT" clars al panell faciliten la monitorització intuitiva de l'estat operatiu del disjuntor.
El disjuntor depèn dels tubs de vacuüm per interrompre circuits de alta tensió. Com es mostra a la Figura 1, un tub de vacuüm consta d'una barra conductora mòbil, una barra conductora estàtica, contactes mòbils i estàtics, un escut, un bellows i una capsa de ceràmica. Sella dins de la capsa de ceràmica amb un alt grau de vacuüm típicament entre 10⁻⁴ a 10⁻⁷ Torr (Nota: El text original "104 - 10⁻⁷ Torr" pot ser un error tipogràfic; el rang correcte hauria de ser 10⁻⁴ a 10⁻⁷ Torr), el bellows està soldat a la barra conductora mòbil a un extrem i a la coberta mòbil a l'altre. Aquest component flexible permet l'operació externa dels contactes mentre es manté una hermeticitat completa. L'escut al voltant dels contactes absorbeix el vapor metàl·lic generat pel arc de vacuüm durant la interrupció de corrent, prevenint la contaminació de la capsa d'aïllament.
A través de l'experiència pràctica durant el projecte de transformació, apreciem profundament les avantatges dels disjuntors de vacuüm sobre els tradicionals immersos en oli:
Efectes de l'aplicació
Com a participants del projecte, entenem profundament que el mecanisme d'operació del disjuntor de vacuüm tanca els contactes del tub de vacuüm a través de l'energia elàstica de la molla d'emmagatzematge d'energia, independent de la velocitat de l'emmagatzematge d'energia manual, assegurant un rendiment de tancament ràpid. El mecanisme té tres estats de moviment: emmagatzematge d'energia, tancament i obertura.
El disjuntor de vacuüm interromp la corrent extingint l'arc de vacuüm quan la corrent arriba a zero. Al moment en què l'arc de vacuüm s'extingeix, la densitat d'electrons, òxids positius i altres partícules entre els contactes disminueix ràpidament. En microsegons, l'espai de contacte essencialment recupera el seu grau de vacuüm original i exhibeix una alta resistència a la tensió, capaç de suportar la tensió de recuperació sense trencar per completar el procés d'interrupció. Per tant, fins i tot si es apliquen tensions altes poc després del zero de la corrent, l'espai de contacte no tornarà a trencar-se, és a dir, l'arc de vacuüm es pot extingir completament al primer zero de la corrent.
Efectes de l'aplicació
Des que els disjuntors de vacuüm de alta tensió ZN20 de 10kV van entrar en funcionament a juny de 2007 després de la transformació, han mostrat un rendiment excel·lent. Els disjuntors presenten velocitats d'obertura/tancament ràpides, baix soroll d'operació i accions precises i fiables.
En comparació amb els anteriors disjuntors immersos en oli, que requereixen un reabastiment freqüent i una càrrega de manteniment elevada, els disjuntors de vacuüm han reduït significativament les tasques i costos de manteniment, portant beneficis econòmics tangibles. En els més de 20 anys d'operació abans de la transformació, la subestació va experimentar diversos accidents de mala operació (com obrir forçosament el disjuntor mentre el disjuntor immers en oli estava en posició tancada), causant diferents graus de dany a l'equipament.
Després de la transformació, l'armari de commutació de alta tensió eliminà els disjunctors, amb cada circuit controlat per un sol disjuntor de vacuüm. Quan el disjuntor s'obre, el carret pot retirar-se, assumint la funció d'un disjuntor de alta tensió. A més, l'armari de commutació està equipat amb blocades mecàniques i elèctriques conforme a les exigències de les "Cinc Prevencions", evitant efectivament els accidents de mala operació, reduint la taxa d'accidents i assegurant una operació segura.
