Belső feszültségű vákuum körzetváltók alkalmazása
2007. évi első felében, a Huaibei Bányatársaság Elektromos és Gépészeti Felszerelési Cégének projektje résztvevőjeként végzettünk technikai átalakítást az Északi Üzem területén található 10 kV alátávban. Elsődleges feladatunk volt a régi 10 kV kapcsoló - olajtartalmú áramkörnyíró berendezések cseréje ZN20 belső magasfeszültségi vakuum áramkörnyírókkal.
A korábban használt SN10-10 olajtartalmú áramkörnyírók hosszú ideig működtek, ami súlyos olajszivárgást okozott a mechanizmusukban. Ez hat hónonkénti olajtöltést tesz szükségessé, ami jelentős karbantartási munkaterhelést jelentett. Továbbá a működésük manuálisan történt, és a védelmi berendezések hagyományos relékkel voltak ellátva, amelyek kevésbé megbízhatóak voltak és nagyobb hibaelhárítási igényt jelentettek. Ezenfelül a relévédelem évente be kellett állítani, ami sok időt és erőforrást igényelt.
A biztonságos termelés biztosítása érdekében döntöttünk úgy, hogy ezeket az áramkörnyírókat vakuum áramkörnyírókkal frissítjük. Ez a transzformáció nem csak a meglévő működési problémákat oldotta meg, de alapvetően hozzájárult a jövőbeni alátáv stabil és hatékony működéséhez is.
A vakuum áramkörnyírók szerkezeti jellemzői
Az Északi Üzem területén található 10 kV alátáv technikai átalakításának során mélyebb betekintést nyertünk a ZN20 típusú vakuum áramkörnyíró szerkezeti jellemzőibe. Ez az áramkörnyíró főleg egy működtetőmechanizmusból, dobozból, vakuum csövekből, izolációs keretekből és izolátorokból áll. Háromdimenziós elrendezése van, a működtetőmechanizmus a fronton található.
A vékony acéllemezblából készült dobozban a magasfeszültségi komponensek a háttérben vannak rögzítve. A mechanizmus csatlakozik a főtengelyhez összekötő lemezeken keresztül. Ahogy a főtengely forog, a rajta rögzített fogaskerék pusztítja előre az izolátort, ami a vakuum cső mozgó vezető utast váltó műveleteket végez. A bezárás és a nyitás mind kézzel, mind elektronikusan ellenőrizhető a működtetőmechanizmuson keresztül. Továbbá AC/DC kétcélszolgálatú energiatároló motort, segédkapcsoló mechanizmust és műveletszámológépet tartalmaz. A panelen található világos "BE" és "KI" állapotindikátorok segítenek a szerszám működési állapotának intuitív figyelésében.
Az áramkörnyíró a vakuum csövekre támaszkodik a magasfeszültségi áramkörök megszakításához. Látható az 1. ábrán, a vakuum cső egy mozgó vezető utasból, egy statikus vezető utasból, mozgó és statikus kapcsolókból, pajzsokból, csavarbalamból és keramikai burkolóból áll. A keramikai burkolóban zárt, ahol a vakuum fokozata általában 10⁻⁴ és 10⁻⁷ Torr között van (megjegyzés: Az eredeti szöveg "104 - 10⁻⁷ Torr" helyes írásmódja 10⁻⁴ - 10⁻⁷ Torr), a csavarbalam egyik végén a mozgó vezető utashoz, másik végén pedig a mozgó végfedélhez van hegesztve. Ez a rugalmas elem lehetővé teszi a kapcsolók külső működését, miközben teljes hermetikusságot biztosít. A kapcsolók körül lévő pajzsok a vakuum ív által generált fémdomborzatot absorbálják, így megakadályozzák a hőszigetelő burkoló kontaminációját.
A transzformációs projekt során szerzett tapasztalatok alapján mélyen megértettük a vakuum áramkörnyírók előnyeit a hagyományos olajtartalmú áramkörnyírókkal szemben:
Alkalmazási hatások
Projekt résztvevőként mélyen megértettük, hogy a vakuum áramkörnyíró működtetőmechanizmusa a vakuum cső kapcsolóit a tárolófeder energiaének révén zárja, ami független a kézi tárolási sebességtől, így gyors bezáró teljesítményt biztosít. A mechanizmus három mozgási állapotot mutat: energiatárolás, bezárás és nyitás.
A vakuum áramkörnyíró az áram megszakításával szünteti meg a vakuum ívet, amikor az áram nullára esik. A vakuum ív megszűnésének pillanatában a kapcsolók közötti elektron, pozitív ion és más részecskék sűrűsége gyorsan csökken. Mikroszekundumok alatt a kapcsolókeret alapvetően visszaáll a korábbi magas vakuum fokozatába, és nagy feszültségűtlenséget mutat, amely képes ellenállni a helyreállító feszültségnek anélkül, hogy átesne, így befejezi a megszakítási folyamatot. Tehát még akkor is, ha a feszültség nullára esése után rövidesen magas feszültséget alkalmaznak, a kapcsolókeret nem fog átesni — tehát a vakuum ívet teljesen ki lehet szüntetni az első áramnullázásnál.
Alkalmazási hatások
Mióta 2007. júniusában, a transzformáció után, a ZN20 10 kV magasfeszültségi vakuum áramkörnyírók üzembe helyezését követően, kiváló teljesítményt mutattak. Az áramkörnyírók gyors nyitási/záró sebességgel, alacsony működési zajszinttel és pontos, megbízható műveletekkel rendelkeznek.
Összevetve a korábbi olajtartalmú áramkörnyírókkal, amelyeket gyakran töltöttünk olajjal, és amelyek nagy karbantartási munkaterhelést jelentettek, a vakuum áramkörnyírók jelentősen csökkentették a karbantartási feladatokat és költségeket, konkrét gazdasági előnyöket hozva. A transzformáció előtti 20 évben a belseművelet több tévedéses műveletet (pl. a diszjunktornak a zárt pozícióban lévő olajtartalmú áramkörnyíró mellett történő erőltetett nyitása) tapasztalt, ami különböző mértékű károkat okozott a berendezéseknek.
A transzformáció után a magasfeszültségi kapcsolóállomány eltávolította a diszjunktoreket, és minden ágat egyetlen vakuum áramkörnyíróval irányít. Amikor az áramkörnyíró nyitva van, a szekrény kihúzható, amely a magasfeszültségi diszjunktornak a funkcióját látja el. Továbbá a kapcsolóállomány mechanikai és elektronikai zárolással rendelkezik a "Öt Védelem" elvirend szerint, ami hatékonyan elkerüli a tévedéses műveleteket, csökkenti a balesetek arányát, és biztosítja a biztonságos működést.
