Η εφαρμογή εσωτερικών υψηλής τάσης βακουόμματος διακόπτων
Στο πρώτο εξάμηνο του 2007, ως συμμετέχοντες στο έργο από την Ηλεκτρομηχανική Εταιρεία Εξοπλισμού της Ομάδας Μεταφορών Huaibei, εκτελέσαμε μια τεχνική μετατροπή στο υποσταθμό 10kV στην Ανατολική Περιοχή. Το βασικό μας καθήκον ήταν να αντικαταστήσουμε τα πρωτότυπα 10kV αποσυνδέτες - πετρελαιοκατασκευασμένες στροβίλιες με εσωτερικές υψηλής τάσης στροβίλιες ZN20.
Προηγουμένως, οι SN10-10 πετρελαιοκατασκευασμένες στροβίλιες λειτουργούσαν για μεγάλο διάστημα, οδηγώντας σε σοβαρή διάρροια πετρελαίου στα μηχανήματά τους. Αυτό απαιτούσε αναφορά καυσίμου κάθε έξι μήνες, προκαλώντας σημαντικό φόρτο συντήρησης. Επιπλέον, τα μηχανήματα λειτουργίας τους ήταν χειροκίνητα, ενώ τα μηχανήματα προστασίας αποτελούνταν από παραδοσιακά ρελέ, τα οποία είχαν χαμηλή αξιοπιστία και υψηλή συχνότητα παρακμής. Επιπλέον, η προστασία με ρελέ απαιτούσε προσαρμογή μια φορά τον χρόνο, μια δουλειά που ήταν τόσο εργασιακά επιβαρυντική όσο και περίπλοκη.
Για να εξασφαλίσουμε την ασφαλή παραγωγή, αποφασίσαμε να ενημερώσουμε αυτές τις στροβίλιες σε στροβίλιες κενού. Αυτή η μετατροπή δεν μόνον αντιμετώπισε τα υπάρχοντα ζητήματα λειτουργίας, αλλά θέσπισε επίσης μια σταθερή βάση για τη σταθερή και αποτελεσματική λειτουργία του υποσταθμού στο μέλλον.
Δομικά Χαρακτηριστικά των Στροβίλιων Κενού
Κατά την τεχνική μετατροπή του υποσταθμού 10kV στην Ανατολική Περιοχή, αποκτήσαμε ενδελεχή γνώση για τα δομικά χαρακτηριστικά της στροβίλιου ZN20. Αυτή η στροβίλιος αποτελείται κυρίως από μηχανήματα λειτουργίας, σωλήνα, σωλήνες κενού, πλαίσια απομόνωσης και απομονωτές. Διαθέτει τρισδιάστατη διάταξη με τα μηχανήματα λειτουργίας να είναι εγκατεστημένα στο μέτωπο.
Μέσα στο σώμα της σωλήνας, που είναι κατασκευασμένο από λεπτά σιδηροπλάκες, τα υψηλής τάσης συστατικά είναι στερεωμένα στο πίσω μέρος. Το μηχανήμα συνδέεται με το κύριο άξονα μέσω συνδετικών πλακών. Καθώς περιστρέφεται ο κύριος άξονας, τα κράνια που είναι στερεωμένα σε αυτόν προωθούν τους απομονωτές, οδηγώντας τον κινητό ηλεκτροδόχο σωλήνα κενού να εκτελεί ενέργειες σύνδεσης και διασύνδεσης. Και οι δύο ενέργειες μπορούν να ελέγχονται χειροκίνητα ή ηλεκτρικά μέσω των μηχανημάτων λειτουργίας. Επιπλέον, είναι εφοδιασμένη με ηλεκτρομηχανή αποθήκευσης ενέργειας για AC/DC, μηχανήματα επιπλέον επαφών και μέτρητα λειτουργίας. Σαφείς δείκτες κατάστασης "ON" και "OFF" στο πάνελ συμβάλλουν στην οπτική παρακολούθηση της κατάστασης λειτουργίας της στροβίλιου.
Η στροβίλιος βασίζεται σε σωλήνες κενού για τη διακοπή υψηλής τάσης. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 1, μια σωλήνα κενού αποτελείται από κινητό ηλεκτροδόχο, στατικό ηλεκτροδόχο, κινητές και στατικές επαφές, προστατευτικό, περιστρεφόμενο φύλλο και κεραμικό σώμα. Σφραγίζεται μέσα στο κεραμικό σώμα με υψηλό βαθμό κενού, συνήθως από 10⁻⁴ έως 10⁻⁷ Torr (Σημείωση: Το πρωτότυπο κείμενο "104 - 10⁻⁷ Torr" μπορεί να είναι λάθος· ο σωστός διάστημα θα πρέπει να είναι 10⁻⁴ έως 10⁻⁷ Torr), το περιστρεφόμενο φύλλο είναι συγκολλημένο με τον κινητό ηλεκτροδόχο σε μία άκρη και με τον κινητό καπάκ στην άλλη. Αυτός ο ευέλικτος συνδετικός επιτρέπει την εξωτερική λειτουργία των επαφών ενώ διατηρεί την πλήρη απόσφαιρση. Το προστατευτικό γύρω από τις επαφές απορροφά το μεταλλικό ατμό που παράγεται από το κενό τόξο κατά τη διακοπή του ρεύματος, αποφεύγοντας την ρύπανση του απομονωτικού σώματος.
Μέσω της εμπειρίας στο έργο μετατροπής, αντιλαμβανόμαστε βαθιά τα πλεονεκτήματα των στροβίλιων κενού σε σχέση με τις παραδοσιακές πετρελαιοκατασκευασμένες:
Επιδράσεις Εφαρμογής
Ως συμμετέχοντες στο έργο, αντιλαμβανόμαστε βαθιά ότι το μηχανήμα λειτουργίας της στροβίλιου κενού κλείνει τις επαφές της σωλήνας κενού μέσω της ελαστικής ενέργειας της ενεργοποιημένης μηχανής αποθήκευσης, η οποία είναι ανεξάρτητη από την ταχύτητα χειροκίνητης αποθήκευσης, εξασφαλίζοντας γρήγορη λειτουργία κλεισίματος. Το μηχανήμα έχει τρεις κινητικές καταστάσεις: αποθήκευση, κλείσιμο και άνοιγμα.
Η στροβίλιος κενού διακόπτει το ρεύμα εξαφανίζοντας το κενό τόξο όταν το ρεύμα μειώνεται σε μηδέν. Στη στιγμή που εξαφανίζεται το κενό τόξο, η πυκνότητα των ηλεκτρονίων, των θετικών ιόντων και άλλων σωματιδίων μεταξύ των επαφών μειώνεται γρήγορα. Μέσα σε μικροδευτερόλεπτα, το χάσμα επαφής επαναφέρει το αρχικό υψηλό βαθμό κενού και εμφανίζει υψηλή αντοχή σε τάση, ικανή να αντιμετωπίσει την ανακάμψιμη τάση χωρίς κατάρρευση για την ολοκλήρωση της διαδικασίας διακοπής. Έτσι, ακόμη και αν εφαρμοστεί υψηλή τάση λίγο μετά το μηδέν του ρεύματος, το χάσμα επαφής δεν θα καταρρεύσει ξανά, πράγμα που σημαίνει ότι το κενό τόξο μπορεί να εξαφανιστεί εντελώς στην πρώτη μηδενική πέραση του ρεύματος.
Επιδράσεις Εφαρμογής
Από τον Ιούνιο του 2007, όταν οι ZN20 10kV υψηλής τάσης στροβίλιοι κενού έχουν τεθεί σε λειτουργία μετά τη μετατροπή, έχουν δείξει εξαιρετική απόδοση. Οι στροβίλιοι διαθέτουν γρήγορες ταχύτητες άνοιγματος/κλείσιμου, χαμηλό θόρυβο λειτουργίας και ακριβή και αξιόπιστες ενέργειες.
Σε σύγκριση με τις προηγούμενες πετρελαιοκατασκευασμένες στροβίλιες, που απαιτούσαν συχνή αναφορά καυσίμου και μεγάλο φόρτο συντήρησης, οι στροβίλιοι κενού έχουν μειώσει σημαντικά τις εργασίες συντήρησης και τους κόστους, φέρνοντας ορατά οικονομικά οφέλη. Στα περισσότερα 20 χρόνια λειτουργίας πριν από τη μετατροπή, ο υποσταθμός έχωσε αρκετά ατυχήματα λανθασμένης λειτουργίας (όπως η αναγκαστική απόσυνδεση του αποσυνδέτη ενώ η πετρελαιοκατασκευασμένη στροβίλιος ήταν σε κλειστή θέση), προκαλώντας διάφορα επίπεδα ζημίας στην εξοπλισμό.
Μετά τη μετατροπή, οι υψηλής τάσης στροβίλιοι έχουν εξαλείψει τους αποσυνδέτες, με κάθε γραμμή να ελέγχεται από μια μόνη στροβίλιο κενού. Όταν η στροβίλιος ανοίγει, ο κάρος της στροβίλιου μπορεί να αποσυρθεί, λειτουργώντας ως υψηλής τάσης αποσυνδέτης. Επιπλέον, οι στροβίλιοι είναι εφοδιασμένοι με μηχανικά και ηλεκτρονικά κλείδια σύμφωνα με τις απαιτήσεις των "Πέντε Προστασίες", αποτρέποντας αποτελεσματικά τα ατυχήματα λανθασμένης λειτουργίας, μειώνοντας την ταξινόμηση ατυχημάτων και εξασφαλίζοντας ασφαλή λειτουργία.
