Uporaba notranjih visokonapetostnih vakuumskih preklopnikov
V prvi polletni leta 2007 smo kot udeleženci projekta iz Elektromehanske opreme Huabejske rudarske skupine izvedli tehnično prenovo 10kV podstanice v Vzhodni tovarni. Naša glavna naloga je bila zamenjava prvotnih 10kV ločilnikov - napolnilnih vmesnikov s ZN20 notranjimi visokonapetostnimi vakuumskimi vmesniki.
Prej so bili v delovanju SN10-10 napolnilni vmesniki dolgo časa, kar je vodilo do težkega utrku maščobe v njihovih mehanizmih. To je zahtevalo vsakih šest mesecev ponovno napolnitev, kar je povzročilo veliko održevalsko obremenitev. Poleg tega so bili njihovi mehanizmi ročno upravljeni, in zaščitne naprave so sestavljale tradicionalne rele, ki so imeli slabo zanesljivost in visoko stopnjo nezanesljivosti. Poleg tega je bil potreben enkrat letno kalibriranje rele varnosti, kar je bila občutljiva in zapletena naloga.
Za zagotovitev varne proizvodnje smo odločili, da bomo posodobili te vmesnike na vakuumsko vmesnike. Ta prenova je rešila obstoječe operativne težave in postavila trdno osnovo za stabilno in učinkovito delovanje podstanice v prihodnosti.
Strukturne značilnosti vakuumskih vmesnikov
Med tehnično prenovijo 10kV podstanice v Vzhodni tovarni smo poglobljeno raziskali strukturne značilnosti ZN20 tipa vakuumskih vmesnikov. Ta vmesnik je predvsem sestavljen iz upravljalnega mehanizma, korita, vakuumskih cevi, izolacijskih okvirjev in izolatorjev. Ima prostorsko razporeditev z upravljalnim mehanizmom nameščenim na fronti.
Notranjost korita, izdelanega iz tankih jeklenih plošč, ima visokonapetostne komponente fiksirane znotraj. Mehanizem se poveže z glavnim valjem preko povezovalnih plat. Ko se glavni valj vrti, krivuljni rameni, fiksirani na njem, gurajo izolatorje, kar poganja giblji vodilni trak vakuumskih cevi, ki opravi preklapljanje. Oba dejanja, zapiranje in odpiranje, lahko upravljamo ročno ali električno preko upravljalnega mehanizma. Poleg tega je opremljen z AC/DC dvojnamenskim energijskim motorjem, pomočnimi stikali in števec operacij. Jasni kazalniki "VPKLJUČENO" in "IZKLUČENO" na panelu omogočajo intuitivno spremljanje stanja vmesnika.
Vmesnik uporablja vakuumsko cev za prekinjanje visokonapetostnih vezij. Kot je prikazano na Sliki 1, vakuumsko cev sestavlja giblji vodilni trak, statični vodilni trak, giblji in statični stiki, ščit, harmonika in keramično obličje. Umetana znotraj keramične obloge z visoko stopnjo vakuma, običajno med 10⁻⁴ in 10⁻⁷ Torr (Opomba: Izvirni tekst "104 - 10⁻⁷ Torr" je verjetno opisna napaka; pravilen obseg bi moral biti 10⁻⁴ do 10⁻⁷ Torr), je harmonika zavarovana na enem koncu z gibljim vodilnim trakom in na drugem koncu z gibljim pokrovom. Ta gibljiv element omogoča zunanjo upravljanje stikov, hkrati pa ohranja popolno hermeticnost. Ščit okoli stikov absorbuje kovinsko par, ki ga ustvari vakumski luk med prekinjanjem struje, in tako preprečuje onesnaževanje izolacijskega obličja.
Skupaj s praktičnim izkušnjami med projektom prenove smo globoko cenili prednosti vakuumskih vmesnikov v primerjavi s tradicionalnimi napolnjenimi:
Učinki uporabe
Kot udeleženci projekta smo globoko razumeli, da upravljalni mehanizem vakuumskih vmesnikov zapira stiki vakuumskih cevi preko elastične energije shranjevalnega spirala, ki je neodvisen od ročne shranjevalne hitrosti, kar zagotavlja hitro zapiranje. Mehanizem ima tri stanja gibanja: shranjevanje, zapiranje in odpiranje.
Vakuumski vmesnik prekine tok z ugasnitvijo vakuumsko luka, ko padne na nič. V trenutku, ko se vakuumski luk ugasne, hitro pada gostota elektronov, pozitivnih ionov in drugih delcev med stiki. V mikrosekundah se razmak stikov bistveno vrne na svojo prvotno visoko stopnjo vakuma in prikazuje visoko vzdrževanje napetosti, sposobno vzdrževati obnovitveno napetost brez preboja, da zaključi postopek prekinitve. Torej, celo, če se kratko po prekini tekmu napetost poveča, se razmak stikov ne bo znova prebil – kar pomeni, da se vakuumski luk lahko popolnoma ugasne pri prvem prekinitvi na nič.
Učinki uporabe
Od junija 2007, ko so bile ZN20 10kV visokonapetostne vakuumsko vmesniki začete delovati po prenovi, so pokazale odlično delovanje. Vmesniki imajo hitre čase zapiranja/odpiranja, nizek hrup pri delovanju in natančne in zanesljive akcije.
V primerjavi z prejšnjimi napolnjenimi vmesniki, ki so zahtevali pogosto napolnjevanje in veliko održevalsko obremenitev, so vakuumski vmesniki značilno zmanjšali održevalske naloge in stroške, kar je prineslo vidne gospodarske prednosti. V več kot 20 letih delovanja pred prenovo je podstanica doživela več nesporazumov (na primer prisilno odpiranje ločilnika, medtem ko je bil napolnjeni vmesnik zaprt), kar je povzročilo različne stopnje poškodbe opreme.
Po prenovi so visokonapetostne sklopke odstranile ločilnike, z vsako vezjo, nadzorovano z enim vakuumskim vmesnikom. Ko je vmesnik odprt, se lahko voziček vmesnika umakne, kar opravlja funkcijo visokonapetostnega ločilnika. Poleg tega je sklopka opremljena z mehanskimi in električnimi zakladi v skladu s predpisi "Pet preprečevanj", kar učinkovito preprečuje nesporazume, zmanjša stopnjo nesreč in zagotavlja varno delovanje.
