Застосування внутрішніх високовольтних вакуумних вимикачів
У першій половині 2007 року, як учасники проекту від Електромеханічної обладнання компанії Хуабейської групи шахт, ми провели технічну модернізацію підстанції 10 кВ у Східному заводському районі. Наша основна задача полягала в заміні оригінальних відключаючих пристроїв - масляних вимикачів на високовольтні вакуумні вимикачі ZN20 для приміщень.
Раніше масляні вимикачі SN10-10 працювали протягом довгого часу, що призводило до серйозних течій масла в їх механізмах. Це вимагало заправки їх маслом кожні шість місяців, що призводило до значного обсягу обслуговування. Крім того, їх механізми були ручними, а захисні пристрої складалися з традиційних реле, що мали низьку надійність і високий рівень аварійності. Більше того, релейну захисту треба було калібрувати раз на рік, що було трудоємким і важким завданням.
Для забезпечення безпечного виробництва ми прийняли рішення оновити ці вимикачі до вакуумних. Ця трансформація не тільки вирішила існуючі проблеми експлуатації, але й створила міцну основу для стабільного та ефективного функціонування підстанції в майбутньому.
Конструктивні особливості вакуумних вимикачів
Під час технічної модернізації підстанції 10 кВ у Східному заводському районі ми отримали глибоке розуміння конструктивних особливостей вакуумного вимикача типу ZN20. Цей вимикач в основному складається з механізму управління, коробки, вакуумних трубок, ізоляційних рам, та ізоляторів. Він має просторове розташування з механізмом управління, встановленим спереду.
Всередині коробки, виготовленої з тонкого листового металу, високовольтні компоненти закріплені ззаду. Механізм з'єднаний з головним валом через з'єднуючі плити. Коли головний вал обертається, кривошипи, закріплені на ньому, тиснуть на ізолятори, що переміщають рухомий провідний стержень вакуумної трубки для виконання комутаційних дій. Обидві операції, закриття та відкриття, можуть бути керовані як ручним, так і електричним способом через механізм управління. Крім того, він оснащений двохстороннім двигуном для зберігання енергії, допоміжними контактними механізмами та лічильником операцій. Чіткі показники стану "Увімкнено" та "Вимкнено" на панелі сприяють інтуїтивному контролю стану вимикача.
Вимикач використовує вакуумні трубки для переривання високовольтних цепей. Як показано на малюнку 1, вакуумна трубка складається з рухомого провідного стержня, статичного провідного стержня, рухомих та статичних контактів, екрану, гофри та керамічного корпусу. Запаяна в керамічному корпусі з високою ступенем вакууму, який зазвичай становить від 10⁻⁴ до 10⁻⁷ Торр (Примітка: У оригінальному тексті "104 - 10⁻⁷ Торр" може бути помилка; правильний діапазон повинен бути 10⁻⁴ до 10⁻⁷ Торр), гофра зварена з одним кінцем до рухомого провідного стержня, а з іншого — до рухомого кришки. Цей гнучкий компонент дозволяє зовнішнє керування контактами, зберігаючи повну герметичність. Екран навколо контактів поглинає пари металу, що виникають при вакуумній дузі під час переривання струму, запобігаючи забрудненню ізоляційного корпусу.
На основі практичного досвіду під час проекту модернізації, ми глибоко цінуємо переваги вакуумних вимикачів над традиційними масляними:
Ефекти використання
Як учасники проекту, ми добре розуміємо, що механізм управління вакуумного вимикача закриває контакти вакуумної трубки за допомогою еластичної енергії пружини зберігання енергії, що незалежить від швидкості ручного зберігання енергії, забезпечуючи швидку роботу закриття. Механізм має три рухові стани: зберігання енергії, закриття та відкриття.
Вакуумний вимикач перериває струм, затухаючи вакуумну дугу, коли струм знижується до нуля. У момент, коли вакуумна дуга затухає, густина електронів, позитивних іонів та інших частинок між контактами швидко зменшується. В мікросекунди зазор між контактами практично відновлює свій початковий високий ступінь вакууму та демонструє високу витривалість, здатну витримати відновлення напруги без пробою для завершення процесу переривання. Тому, навіть якщо висока напруга буде прикладена невдовзі після переходу струму через нуль, зазор між контактами не буде пробитий знову — що означає, що вакуумна дуга може бути повністю затушена при першому переході струму через нуль.
Ефекти використання
Оскільки високовольтні вакуумні вимикачі ZN20 10 кВ були введено в експлуатацію у червні 2007 року після модернізації, вони показали відмінну продуктивність. Вимикачі мають швидкість відкриття/закриття, низький рівень шуму під час роботи та точні та надійні дії.
Порівняно з попередніми масляними вимикачами, які вимагали частих заправок маслом та великих витрат на обслуговування, вакуумні вимикачі значно знизили обсяги обслуговування та витрати, приносячи реальні економічні переваги. За більше ніж 20 років експлуатації перед модернізацією, підстанція зазнала кількох аварійних ситуацій (наприклад, насильницьке відкриття відключаючого пристрою, коли масляний вимикач був у включеному стані), що призводило до різноманітних ступенів пошкодження обладнання.
Після модернізації високовольтне комутаційне обладнання виключило відключаючі пристрої, з кожною лінією, керованою окремим вакуумним вимикачем. Коли вимикач відкривається, вагонетка вимикача може бути виведена, виконуючи функцію високовольтного відключаючого пристрою. Крім того, комутаційне обладнання оснащене механічними та електричними замками відповідно до вимог "П'яти запобіжників", що ефективно запобігає аварійним ситуаціям, зменшує кількість аварій та забезпечує безпечну роботу.
