실내 수동차 고압 진공 회로 차단기용 원격 폐합 장치 설계
도시 전력망의 케이블화와 지중화는 배전망 건설에서 불가역적인 추세가 되었습니다. 고압 스위치기기는 배전 시스템의 핵심 장비로, 유지보수 인원의 일상적인 운용 및 유지보수의 주요 대상이 되었습니다. 장비 교체 과정에서 신규 장비의 종합적인 교체 및 가동은 긴 주기를 필요로 하며, 오래된 수동식 고압 스위치기는 여전히 사용 중입니다.
장기간의 운영으로 인해 이러한 스위치기는 개폐 동작 중에 아크 발생 위험이 높습니다. 실제 유지보수 상황에서 전기적 작동이 실패할 경우, 인원이 직접 수동으로 폐쇄를 수행해야 하며, 이는 아크로부터 직접적인 안전 위협을 노출시킵니다. 따라서 장비 업데이트 전환 기간 동안 보조 안전 조치로서 수동 작동을 대체하는 원격 폐쇄 장치의 개발이 시급합니다.
이 문제에 초점을 맞추어, 본 논문은 프로젝트 참여자로서 오래된 수동식 회전형 차단기의 작동 특성을 분석하여 수동 작업 중의 안전 위험을 피하기 위한 원격 폐쇄 작동 장치를 설계합니다.
수동식 회전형 차단기의 전통적인 폐쇄 방법
수동식 회전형 차단기의 제어 패널과 회전 구조(도 1 참조)에서, 수동 폐쇄 회전 막대는 패널의 왼쪽에 정육각형 단면을 가진 형태로 위치하고 있습니다. 작동 손잡이는 Z형이며, 하단의 정육각형 소켓을 통해 플러그 가능하게 연결됩니다. 작동 중에는 손잡이를 회전 막대로 삽입한 후, 상단을 시계 방향으로 약 24회전하여 차단기의 폐쇄 동작을 완료합니다.
토크 계산 기준 및 설계 기준
연결 작동 손잡이의 구조적 특성에 기반하여, 차단기의 수동 폐쇄를 위한 토크 요구 사항은 힘의 팔 길이와 견인력 파라미터를 결정함으로써 도출될 수 있습니다. 기계식 공식에 따르면
작동 특성 분석을 통해, 수동으로 작동되는 차단기의 회전 저항은 15번째 회전 주기에서 최고점에 달합니다. 이 시점의 최소 토크 데이터는 전체 폐쇄 과정을 커버할 수 있습니다. 원격 폐쇄 장치의 토크 설계는 이 임계값을 안전 여유로 초과하여 다양한 차단기 모델 간의 토크 변동을 수용해야 합니다. 자세한 테스트 데이터는 후속 섹션에서 제시됩니다.
원격 폐쇄 장치의 기본 구조
도 2에 표시된 바와 같이, 장치는 고정 막대, 이동 구성 요소, 전기 장치, 폐쇄 접속부로 구성됩니다. 고정 막대는 양쪽에 지지판을 용접한 형태로 확장 가능하게 설계되었습니다. 설치 중에는 먼저 막대를 축소하여 캐비닛에 수직으로 배치한 다음, 확장하여 지지판이 캐비닛을 받쳐 수평 고정을 합니다. 이동 구성 요소는 전기 장치의 폐쇄 접속부가 수동차량 스위치의 회전 머리 부분과 일치하도록 수직 방향으로 조정됩니다. 설정 후, 운영자는 안전 지역으로 물러나 원격 송신기를 통해 시계 방향 신호를 보내 폐쇄 작업을 완료합니다.
원격 제어 및 작동의 실현
모터 선택 및 파라미터
코어 모터 모듈을 선택하면서 영구자석 DC 브러시리스 모터와 브러시 모터를 비교했습니다. 브러시리스 모터는 수명과 소음 수준(≤55dB)에서 큰 장점을 제공하지만, 복잡한 제어 회로와 더 높은 비용(브러시 타입보다 40% 더 비쌈)을 특징으로 합니다. 장치의 모터 제어에 대한 요구사항이 엄격하지 않기 때문에, 간단한 제어와 낮은 비용을 갖춘 XD-3420 영구자석 DC 브러시 모터가 선택되었습니다. 주요 파라미터:
유지보수 인원이 안전한 거리에서 작동할 수 있도록, 장치는 무선 전원 관리를 위한 Qichip QA-R-010 무선 원격 제어 스위치를 사용합니다. 이 모듈은 송신기와 수신기로 구성되며, 수신기는 3.6V부터 24V까지의 DC 입력을 지원하며, 빨간색/검은색 선이 양극/음극 입력을, 파란색/회색 선이 해당 출력(출력 전압은 입력과 일치)을 지원합니다. 두 버튼 송신기는 순간, 잠금, 상호 연동 세 가지 출력 모드를 제공합니다. 프로젝트에서는 버튼이 눌려 있는 동안만 스위치 모듈이 통전되며, 버튼을 뗐을 때 즉시 단락되는 순간 모드를 활용하여 폐쇄 작업 중의 일시적 제어 요구 사항을 충족합니다.
현장 원격 제어 실험
우리는 힘 측정기를 사용하여 해제된 수동식 회전형 차단기의 수동 폐쇄를 위한 견인력을 측정했습니다. 표 1에 표시된 바와 같이, 수동 폐쇄가 15번째 회전 주변에 도달할 때, 수동 폐쇄를 위한 최소 견인력이 최대 값을 나타냅니다. 이 견인력을 사용하여, 전체 수동 폐쇄 과정에 필요한 최소 토크는 1.75 N·m임을 계산하였습니다.
우리는 전통적인 수동 폐쇄 방법과 원격 폐쇄 장치의 작동 시간을 비교했습니다. 표 2에 표시된 바와 같이, 원격 폐쇄 장치를 사용하면 위험을 피하는 동시에 순수한 수동 작동보다 약간의 효율성을 개선합니다. 시간 비용을 증가시키지 않고, 운영자의 안전 위험을 크게 줄입니다.
현재 배전망에서 유지보수 인원이 오래된 수동식 회전형 차단기를 가까이서 작동해야 하는 안전 위험을 해결하기 위해, 우리는 보조 장치를 제안하고 개발하였습니다. 이는 유지보수 인원이 스위치기기에서 멀리 떨어져 있으면서 원격으로 차단기의 폐쇄를 제어할 수 있게 합니다. 우리는 프로토타입의 기본 소프트웨어 및 하드웨어 구성 요소와 사용법을 상세히 설명하였습니다. 토크 테스트 결과, 이 원격 폐쇄 보조 장치는 수동식 회전형 차단기의 폐쇄 토크 요구 사항을 충족합니다. 전통적인 작동 방법과 비교하여, 작동 시간은 유사하나, 유지보수 인원이 이러한 차단기를 가까이서 작동하는 위험을 피하면서 시간 비용을 증가시키지 않습니다. 이 장치는 좋은 공학적 적용 가치를 가지고 있습니다.
