De toepassing van binnenverlichte hoogspanningsvacuümschakelaars
In de eerste helft van 2007, als projectdeelnemers van het Electromechanische Uitrustingbedrijf van de Huaibei Mijnbouwgroep, voerden we een technische transformatie uit van het 10kV-substation in de Oostelijke Fabriek. Onze primaire taak was om de oorspronkelijke 10kV-schakelaar - olie - gedrenkte circuitbreker te vervangen door ZN20 indoor high-voltage vacuümcircuitbrekers.
Eerder waren de SN10-10 oliegedrenkte circuitbrekers al een lange tijd in gebruik, wat leidde tot ernstige olielekkages in hun mechanismen. Dit maakte het nodig om elke zes maanden bij te vullen, wat resulteerde in een aanzienlijke onderhoudsbelasting. Bovendien werden hun bedieningsmechanismen handmatig bediend en bestonden de beschermingsapparaten uit traditionele relais, die slecht betrouwbaar waren en een hoge foutfrequentie hadden. Daarnaast moest de relaisbescherming jaarlijks gekalibreerd worden, een taak die zowel arbeidsintensief als omslachtig was.
Om veilige productie te waarborgen, besloten we deze circuitbrekers te upgraden naar vacuümcircuitbrekers. Deze transformatie loste niet alleen de bestaande operationele problemen op, maar legde ook een solide basis voor stabiel en efficiënt functioneren van het substation in de toekomst.
Structuurkenmerken van vacuümcircuitbrekers
Tijdens de technische transformatie van het 10kV-substation in de Oostelijke Fabriek kregen we een diepgaand inzicht in de structuurkenmerken van de ZN20-type vacuümcircuitbreker. Deze breker bestaat voornamelijk uit een bedieningsmechanisme, een behuizing, vacuümbuizen, isolatieramen en isolatoren. Het heeft een driedimensionale indeling met het bedieningsmechanisme aan de voorkant geïnstalleerd.
Binnen de behuizing gemaakt van dunne staalplaten, zijn de hoogspanningscomponenten aan de achterkant bevestigd. Het mechanisme is verbonden met de hoofdas via verbindingsplaten. Wanneer de hoofdas roteert, duwen de daarop bevestigde slingerarmen de isolatoren, waardoor de bewegende geleidende stang van de vacuümstraal schakelacties uitvoert. Zowel de sluit- als openbewerkingen kunnen handmatig of elektrisch worden gecontroleerd via het bedieningsmechanisme. Daarnaast is het uitgerust met een AC/DC-dual-purpose energieopslagmotor, hulpcontactmechanismen en een bedieningscounter. Duidelijke "AAN" en "UIT" statusindicatoren op het paneel vergemakkelijken intuïtieve monitoring van de werkingstoestand van de breker.
De breker verlaat zich op vacuümbuizen om hoogspanningscircuits te onderbreken. Zoals weergegeven in figuur 1, bestaat een vacuümstraal uit een bewegende geleidende stang, een statische geleidende stang, bewegende en statische contacten, een schild, een bellow en een keramische behuizing. Gesloten binnen de keramische behuizing met een hoge vacuümgraad die meestal varieert van 10⁻⁴ tot 10⁻⁷ Torr (Opmerking: De originele tekst "104 - 10⁻⁷ Torr" kan een typefout zijn; het juiste bereik zou 10⁻⁴ tot 10⁻⁷ Torr moeten zijn), is de bellow aan één kant gelast aan de bewegende geleidende stang en aan de andere kant aan het bewegende einddek. Dit flexibele component stelt externe bediening van de contacten in staat terwijl volledige dichtheid wordt behouden. Het schild rond de contacten absorbeert metaalvapour dat tijdens het onderbreken van de stroom door de vacuümboog wordt gegenereerd, waardoor besmetting van de isolatiebehuisng wordt voorkomen.
Door praktijkervaring tijdens het transformatieproject hebben we diep gewaardeerd de voordelen van vacuümcircuitbrekers boven traditionele oliegedrenkte:
Toepassingseffecten
Als projectdeelnemers begrijpen we diep dat het bedieningsmechanisme van de vacuümcircuitbreker de vacuümstraalcontacten sluit via de elastische energie van de energie-opslagsprong, die onafhankelijk is van de handmatige energie-opslagsnelheid, waardoor snelle sluitprestaties worden gewaarborgd. Het mechanisme heeft drie bewegingsstaten: energieopslag, sluiten en openen.
De vacuümcircuitbreker onderbreekt de stroom door de vacuümboog te doven wanneer de stroom naar nul daalt. Op het moment dat de vacuümboog dooft, neemt de dichtheid van elektronen, positieve ionen en andere deeltjes tussen de contacten snel af. Binnen microseconden herstelt de contactafstand feitelijk haar oorspronkelijke hoge vacuümgraad en toont een hoge weerstandspanning, in staat om de herstelspanning zonder doorbraak te weerstaan om het onderbrekingsproces te voltooien. Daarom, zelfs als er kort na het nulpunt van de stroom een hoge spanning wordt toegepast, zal de contactafstand niet opnieuw doorbreken - wat betekent dat de vacuümboog volledig kan worden gedoofd bij de eerste stroomnulpassing.
Toepassingseffecten
Sinds de ZN20 10kV-hoogspanningsvacuümcircuitbrekers in juni 2007 in gebruik werden genomen na de transformatie, hebben ze uitstekende prestaties getoond. De circuitbrekers hebben snelle opensluit-snelheden, lage bedieningsgeluiden en nauwkeurige en betrouwbare acties.
Vergelijkbaar met de vorige oliegedrenkte circuitbrekers, die frequent bijsmijten en een zware onderhoudsbelasting vereisten, hebben de vacuümcircuitbrekers aanzienlijk de onderhoudstaken en -kosten verminderd, wat concrete economische voordelen oplevert. In de meer dan 20 jaar van operatie voor de transformatie, ondervond het substation verschillende foute bedieningen (zoals het forceren van de schakelaar terwijl de oliegedrenkte circuitbreker in de gesloten positie was), wat verschillende graden van apparatuurschade veroorzaakte.
Na de transformatie elimineerde de hoogspanningsschakelapparatuur de schakelaars, met elk circuit gecontroleerd door een enkele vacuümcircuitbreker. Wanneer de circuitbreker wordt geopend, kan de brekerkarretje worden teruggetrokken, waardoor de functie van een hoogspanningsschakelaar wordt vervuld. Daarnaast is de schakelapparatuur uitgerust met mechanische en elektrische sloten volgens de "Vijf Preventie" eisen, waardoor foute bedieningen effectief worden voorkomen, de incidentfrequentie wordt verlaagd en veilig bedrijf wordt gewaarborgd.
