10 kV terhelési kapcsolók elosztóhálózatokban való alkalmazásának kutatása

Mint egy előtérbeli munkatárs a villamosenergia-elosztás üzemeltetésében és karbantartásában, nap mint nap találkozom a terhelőkapcsolókkal – ők a közép-feszültségű elosztó rendszerek "kapusai", amelyek biztosítják a felhasználók számára a stabil villamosenergia-szolgáltatást. A gyors gazdasági fejlődés mellett a villamosenergia-rendszerek biztonságának és megbízhatóságának igénye folyamatosan növekszik. A közép-feszültségű elosztó rendszerek kulcsfontosságúak a hálózat stabilitásához, és a terhelőkapcsolók (mint az ágazati berendezések) nagyon fontos szerepet játszanak ebben. Főbb funkcióik a következők: ① A terhelés-átvitelek során a fő és águtakon keresztül történő terhelési áramok zárása; ② Látható töréspontok létrehozása a személyzet biztonsága érdekében a vonaljavítás során; ③ Segítségnyújtás a karbantartás során történő földeléshez. A funkciók túloldalán, könnyen telepíthetőnek, megbízhatónak, alacsony-karbantartásúnak és költséghatékonynak kell lenniük.

A terhelőkapcsolók egyszerű ívkitörlési eszközökkel rendelkező kapcsolóberendezések. Strukturális szempontból meg kell felelniük a következőknek: látható rések a nyitott állapotban (ami kizárja a sorosan csatlakoztatott leválasztó berendezések szükségességét); magas tahanyműködési tartam a váltási műveletek során, anélkül, hogy gyakori érintkezés/ívchamber karbantartásra volna szükség; és a rövidzárlat-áramok bezárásának képessége (dinamikus/hőstabilitási követelmények teljesítése, még akkor is, ha nem nyitják a rövidzárlat-áramokat).

1. Terhelőkapcsolók osztályozása és összehasonlítása
1.1 Osztályozás ívkitörlési médiump szerint

A terhelőkapcsolókat az ívkitörlési médiump alapján öt típusba sorolhatjuk: szénhidrogén olaj, tömörített levegő, szerves anyag-gáz termelő, SF₆ gáz, és vakuum terhelőkapcsoló. Funkcionálisan, általános célú, speciális célú, illetve specifikus alkalmazású típusok (pl. motoros, kondenzátorbank mögé helyezett leválasztóval, gyakori műveletekre, és visszafelé kapcsoló).

1.2 A vakuum terhelőkapcsolók technológiai fejlődése és előnyei

A technológiai előrehaladással a hagyományos terhelőkapcsolók (szénhidrogén olaj, tömörített levegő, gáz termelő) cserélődnek SF₆ és vakuum terhelőkapcsolókkal – különösen ez utóbbi, amely ma már széles körben használatos. A tesztek azt mutatják, hogy a vakuumkapcsolók sok tekintetben jobb eredményeket mutatnak, mint a hagyományos típusok:

• Gyors ívkitörlés: A vakuumívek az áramerősség nulla pontján kitörlődnek (a fémtárgyúzódás miatt), és az izoláció gyorsabban helyreáll, mint a levegőben vagy SF₆-ban. Kiválóan alkalmas üres transzformátorok, kábelek és légszinti vezetékek kapcsolására.

• Biztonságos és tiszta: Az ívek nem roppannak, így elkerülhető a doboz elemeinek szennyezése/sérülése.

• Hosszú élettartam: Rövidebb ívtávolság, alacsonyabb ívfeszültség, és kevesebb érintkezési szenvedés jelent több váltási ciklust és minimális karbantartást.

• Hatékony működés: Alacsony bezáróenergia a működtető mechanizmus számára, egyszerű szerkezet, és könnyű miniaturizálhatóság.

• Stabil érintkezési ellenállás: Nincs oxidáció a vakuumban, ami hosszú távon alacsony érintkezési ellenállást biztosít.

2. Egy új típusú kombinált leválasztó-terhelőkapcsoló
2.1 A hagyományos konfigurációk korlátai

A hagyományos terhelőkapcsolók ívkitörlési eszközeit sorban csatlakoztatják a fő áramkörrel. Dinamikus/hőstabilitása korlátozott az ívchamber tervezése és anyaga miatt, ami miatt nem alkalmasak nagy kapacitású rendszerekre. Leválasztókkal való párosítása komplexebbé teszi: bonyolult karbantartás, lassú helyreállítás, gyakori fenntartás, és magas kezdeti költségek.

2.2 A Fla15/97 kombinált leválasztó-terhelőkapcsoló bemutatása

A Fla15/97 külső kombinált leválasztó-terhelőkapcsoló ezen problémák megoldására szolgál, és széles körben használatos Európa hálózataiban.

2.2.1 Főbb funkciók

Integrálja a vakuum terhelőkapcsoló, a leválasztó és a földkapcsoló funkcióit – egy optimalizált, többfunkciós berendezés, amely technikai teljesítmény és gazdaságosság közötti egyensúlyt teremt.

2.2.2 Termékjellemzők

• Teljes és fejlett: A vakuumívchamber csak áramút-váltást végez (nincs terhelés/rövidzárlat-áram bezárt állapotban). Gyors izoláció-helyreállítás, minimális érintkezési szenvedés, hosszú élettartam, alacsony érintkezési ellenállás, és nincs ívsebesség a fő érintkezésekben. Rövid működési út, kompatibilis kis aktuátorokkal.

• Könnyű telepítés és karbantartás: A vakuumkapcsoló és a leválasztó közötti összekötött működés egylépéses nyitást/zárást tesz lehetővé, megelőzve a tévedéses műveleteket.

• Alacsony karbantartás: Egyszerű szerkezet, a vakuumívchamber 5000 művelettel, más elemek 30000 művelettel rendelkeznek. A beépített aktuátor német Drees patens technológiával rendelkezik.

2.2.3 Technikai kiemelkedőségek

• Innovatív kapcsolódesign: A vakuumívchamber soros-paralellis kapcsolása (segéd ívkitörlési rendszer) biztosítja, hogy nincs ívhatás a fő érintkezéseken.

• Beépített izolált aktuátor: Világos szétválasztás a fő és segéd érintkezések között, gyorsabb izoláció-helyreállítás a nyitás után.

• Megbízható izoláció: Réz feszültségcsavark hozzák a szükséges izolációtávolságot.

• Kompakt működés: Rövid út, kompatibilis kis aktuátorokkal.

• Hosszú elektrikai élettartam: Minimális fő érintkezési szenvedés.

3. Következtetés

Ahogy a villamosenergia-ipar kiterjeszti magát a gyors gazdasági növekedéshez, az elosztó hálózatoknak egyszerű, megbízható, biztonságos és költséghatékony megoldásokra van szükségük. A hagyományos "átkapcsoló + leválasztó" vagy "levészülő védő" konfigurációk csak részben felelnek meg ezeknek a szükségleteknek. A külső leválasztó-terhelőkapcsolók (mint a Fla15/97) jobb egyensúlyt teremtenek a funkciók és a gazdaságosság között.

Az adatok szerint Európában és Amerikában a terhelőkapcsolók tízszerese annyi, mint az átkapcsolók a kisáramhálózati ágakban. Más technológiákkal való integrációval széles körben használják őket városi elosztó hálózatokban (pl. gyűrű hálózatok, kábelágak, és ügyfélszolgáltató vezetékek).

Egy olyan előtérbeli operátor számára, mint én, ilyen fejlett berendezések előmozdítása nem csak technikai frissítésről szól – a hálózat stabilitásának biztosításáról, a karbantartási terhek csökkentéséről, és a megbízható villamosenergia-szolgáltatás felhasználóknak. Ahogy az elosztó hálózatok fejlődnek, ezek a okos, hatékony terhelőkapcsolók még fontosabbá válnak.