Zastosowanie wewnętrznych wysokonapięciowych przekaźników próżniowych
W pierwszej połowie 2007 roku, jako uczestnicy projektu z Elektromechanicznej Spółki Urządzeń Huaibei Mining Group, przeprowadziliśmy techniczną transformację stacji przekształtnikowej 10kV w Wschodniej Strefie Fabrycznej. Naszym głównym zadaniem było zastąpienie oryginalnych odłączaczy 10kV - olejowych obrotowych wyłączników jednostkami ZN20 wewnętrznych wysokiego napięcia próżniowych wyłączników.
Wcześniej, SN10-10 olejowe wyłączniki były w eksploatacji przez długi czas, co prowadziło do poważnych przecieków oleju w ich mechanizmach. To wymagało uzupełniania oleju co pół roku, co skutkowało znacznym obciążeniem utrzymaniem. Ponadto, ich mechanizmy były ręcznie obsługiwane, a urządzenia ochronne składały się z tradycyjnych relé, które miały słabe niezawodność i wysoką awaryjność. Dodatkowo, ochrona relacyjna musiała być kalibrowana raz do roku, co było pracochłonne i kłopotliwe.
Aby zapewnić bezpieczną produkcję, podjęliśmy decyzję o modernizacji tych wyłączników na próżniowe wyłączniki. Ta transformacja nie tylko rozwiązała istniejące problemy operacyjne, ale również położyła solidne podstawy dla stabilnej i efektywnej pracy stacji przekształtnikowej w przyszłości.
Charakterystyka konstrukcyjna próżniowych wyłączników
W trakcie technicznej transformacji stacji przekształtnikowej 10kV w Wschodniej Strefie Fabrycznej uzyskaliśmy szczegółowe informacje o cechach konstrukcyjnych próżniowego wyłącznika typu ZN20. Ten wyłącznik składa się głównie z mechanizmu obsługi, pudła, rurek próżniowych, ram izolacyjnych i izolatorów. Posiada układ trójwymiarowy z mechanizmem obsługi zamontowanym z przodu.
W pudle wykonanym z cienkich płyt stalowych, komponenty wysokiego napięcia są zamocowane z tyłu. Mechanizm łączy się z głównym wałem poprzez płyty łączące. Gdy główny wał obraca się, ramiona dźwigni zamocowane na nim pchają izolatory, napędzając ruchomą prędkość przewodzącą rurki próżniowej, aby wykonać czynności przełączania. Operacje zamykania i otwierania mogą być kontrolowane ręcznie lub elektrycznie poprzez mechanizm obsługi. Dodatkowo, jest wyposażony w silnik akumulacyjny AC/DC, mechanizmy kontaktów pomocniczych i licznik operacji. Jasne wskaźniki stanu "WŁĄCZONY" i "WYŁĄCZONY" na panelu ułatwiają intuicyjną monitorowanie stanu operacyjnego wyłącznika.
Wyłącznik polega na rurkach próżniowych do przerwania obwodów wysokiego napięcia. Jak pokazano na Rysunku 1, rurka próżniowa składa się z ruchomej prędkości przewodzącej, statycznej prędkości przewodzącej, ruchomych i statycznych kontaktów, osłony, mięśniaka i ceramicznego obudowania. Zamknięte w ceramicznym obudowaniu z wysokim stopniem próżni, zwykle od 10⁻⁴ do 10⁻⁷ Torr (Uwaga: W oryginalnym tekście "104 - 10⁻⁷ Torr" może to być błąd; prawidłowy zakres to 10⁻⁴ do 10⁻⁷ Torr), mięśniak jest spawany z ruchomą prędkością przewodzącą na jednym końcu i ruchomym końcem obudowy na drugim. Ten elastyczny element umożliwia zewnętrzną operację kontaktów, jednocześnie zachowując pełną szczelność. Osłona wokół kontaktów absorbuje parę metaliczną generowaną przez próżniową łuk przy przerwaniu prądu, zapobiegając zanieczyszczeniu obudowy izolacyjnej.
Dzięki praktycznemu doświadczeniu w trakcie projektu transformacji, głęboko doceniamy zalety próżniowych wyłączników nad tradycyjnymi olejowymi:
Efekty zastosowania
Jako uczestnicy projektu, głęboko rozumiemy, że mechanizm działania próżniowego wyłącznika zamyka kontakty rurki próżniowej poprzez sprężystą energię sprężyny akumulacyjnej, która jest niezależna od ręcznej prędkości akumulacji, zapewniając szybką pracę zamykania. Mechanizm ma trzy stany ruchu: akumulacja, zamykanie i otwieranie.
Próżniowy wyłącznik przerwuje prąd, gasząc próżniowy łuk, gdy prąd spadnie do zera. W momencie, gdy próżniowy łuk zgaśnie, gęstość elektronów, dodatnich jonów i innych cząsteczek między kontaktami szybko maleje. W mikrosekundach luka kontaktowa praktycznie przywraca swój pierwotny wysoki stopień próżni i wykazuje wysoką wytrzymałość napięciową, zdolną do wytrzymania napięcia odzysku bez przepalenia, aby zakończyć proces przerwania. Dlatego nawet jeśli wysokie napięcie zostanie zastosowane krótko po zerowym przekroczeniu prądu, luka kontaktowa nie przepali się ponownie – co oznacza, że próżniowy łuk może być całkowicie zgaszony przy pierwszym przekroczeniu prądu przez zero.
Efekty zastosowania
Od momentu wprowadzenia do eksploatacji w czerwcu 2007 roku po transformacji, ZN20 10kV wysokiego napięcia próżniowe wyłączniki pokazały doskonałe wyniki. Wyłączniki charakteryzują się szybkimi prędkościami otwierania/zamykania, niskim poziomem hałasu i precyzyjnymi i niezawodnymi działaniami.
W porównaniu z poprzednimi olejowymi wyłącznikami, które wymagały częstego uzupełniania oleju i dużego obciążenia utrzymaniem, próżniowe wyłączniki znacząco zmniejszyły zadania i koszty utrzymania, przynosząc realne korzyści ekonomiczne. W ciągu ponad 20 lat eksploatacji przed transformacją, stacja doświadczyła kilku wypadków nieprawidłowego działania (takich jak siłowe otwarcie odłączacza, gdy olejowy wyłącznik był w pozycji zamkniętej), co spowodowało różnego rodzaju uszkodzenia sprzętu.
Po transformacji, wysokie napięcia przestawione eliminowały odłączacze, a każdy obwód był kontrolowany przez pojedynczy próżniowy wyłącznik. Gdy wyłącznik jest otwarty, wózek wyłącznika może być wycofany, pełniąc funkcję wysokiego napięcia odłączacza. Dodatkowo, przestawienie jest wyposażone w mechaniczne i elektryczne zameki zgodnie z wymaganiami "Pięciu Zapobiegliwości", skutecznie unikając wypadków nieprawidłowego działania, obniżając częstość wypadków i zapewniając bezpieczne działanie.
