Analise van die Veiligheids- en Betroubaarheidsversekering van Middelspanning Skakeltoerusting
As 'n professionele betrokke by kragstelseloperasies, erken ek dat middelspannings (MV) skakelkastings 'n sleutelrol speel in kragverspreiding, meting en beskerming. Dit is krities om die operasionele veiligheid en betroubaarheid daarvan te verseker—enige mislukking kan die hele kragstelsel ernstig versteur. Om betroubaarheid te verhoog, moet ons prioriteit gee aan optimerings op ontwerpvlak, wat MV-skakelkastings in staat stel om sy funksies uit te voer en netwerkstabiliteit te waarborg.
1. Definisie van Middelspannings Skakelkastings
In my praktyk verwys MV-skakelkastings na metaalgeklede skakelkastings soos gedefinieer in GB 3906—2020 AC Metal-Clad Switchgear and Controlgear for Rated Voltages from 3.6 kV to 40.5 kV: toerusting volledig omsluit deur metaalkasings behalwe vir ingaande/uitgaande geleiders.
In kragstelsels voer MV-skakelkastings sleutelfunksies uit: skakeling, meting, kragverspreiding en beskerming deur generering, oordrag en verspreiding van stades. Tijdens operasie pas ek die konfigurasie aan op grond van netwerkbehoeftes—verbind of ontkoppel toerusting/geleiders om stabiliteit te handhaaf. Wanneer foute in nettoerusting of lyne voorkom, gebruik ek MV-skakelkastings om die foutieve afdeling vinnig te isoleer, wat ononderbroke kragvoorsiening tot onbeïnvloede areas verseker.
2. Betekenis van Middelspannings Skakelkastings Betroubaarheid Verseker
MV-skakelkastings word wyd toegepas in kragstelsels. Met China se netwerkuitbreiding en toenemende kompleksiteit draai netwerke nou swaar laste om sosiale behoeftes te bevredig. Uit my ervaring kan slegs deur MV-skakelkastings betroubaarheid te verseker dit effektief kragverspreiding, meting en beskerming bestuur, wat algehele netwerkstabiliteit handhaaf.
Enige veiligheidsvoorval of operasiefout in MV-skakelkastings sal die verspreidingsisteme destabiliseer, wat kragvoorsiening kompromitteer. In ernstige gevalle kan dit wye uitslae veroorsaak, wat groot ekonomiese verliese vir sosiale produksie tot gevolg het. Daarom benadruk ek die noodsaaklikheid om MV-skakelkastings betroubaarheid deur veelvuldige maatreëls te verhoog, wat stabiele funksionaliteit en netwerkondersteuning verseker.
3. Strategieë vir die Verhoging van MV Skakelkastings Betroubaarheid
3.1 Rasionele Ontwerp van Kasstruktuur
Wetenskaplike kasontwerp is fundamenteel om MV-skakelkastings betroubaarheid te verseker, wat ek in ingenieurspraktyk prioriteit gee. Byvoorbeeld:
Hierdie ontwerpoptimaliseringe sluit aan by die beste praktyke in die bedryf, wat verseker dat MV-skakelkastings veiligheids- en prestasievereistes in werklike operasies voltrek.
3.2 Rasionele Ontwerp van Insulasiestrukture
Om die veiligheid en betroubaarheid van medium-laagspannings skakelkastings te verhoog, is die versterking van insulasieontwerp noodsaaklik. In praktiese ontwerp, behalwe om insulasieverwagtings te bevredig, moet ook faktore soos ontwerp koste en omgewingsbeskerming oorweeg word.
3.2.1 Rasionele Keuse van Isolerende Gasse
In middelspannings skakelkastings was SF₆-gas die primêre insulerende medium. Dit is egter nie net giftig nie, maar het ook 'n uiterst hoë GWP (Globale Opwarmingspotensiaal). Alhoewel CO₂ 'n broeikasgas is met 'n hoë GWP, het SF₆-gas 'n GWP 23 900 keer meer as CO₂, wat sy aansienlike skade aan die natuurlike omgewing beklemtoon. Vir medium-laagspannings skakelkastings met nie-kritiese onderbreekprestasievereistes, kan ons in ontwerp probeer om SF₆-gas met N₂ of droë lug te vervang. In vergelyking met SF₆-gas, kan die insulasieprestasie van N₂ en droë lug 30% van dié van SF₆-gas bereik. Die prestasievergelysing tussen N₂, droë lug en SF₆-gas word in Tabel 1 getoon.
Soos in Tabel 1 aangedui, is N₂ en droë lug geen broeikasgasse nie, wat geen bedreiging vir die ekologiese omgewing vorm. Hulle het ook lae kookpunte, wat besorgdhede oor vloeibare vorming tydens normale gebruik, selfs in uiterst koue streke, elimineer. Notabel is N₂, as die hoofkomponent van lug, kenmerk deur stabiele chemiese eienskappe. Echter, 'n te hoë N₂-konsentrasie kan verstikkings veroorsaak weens suurstoftekort. Wanneer N₂ as insulerende gas in ontwerp gebruik word, moet ventilasie- en beskermtoerusting geconfigureer word. Intussen, die gebruik van droë lug as insulerende gas vermy sulke kwessies. Deur 'n omvattende vergelyking, kan droë lug gebruik word om SF₆ as insulerende gas in skakelkastingsinsulasieontwerp te vervang.
Wanneer droë lug as insulerende gas gebruik word, moet die ontwerp van die minimum lugafstand oorweeg word. Volgens relevante standaarde, vir 'n bepaalde spanning van 12 kV, moet die minimum lugafstand tussen fases en van fase tot grond 125 mm wees. As die kondensasietoets slaag, kan die minimum lugafstand liggies kleiner as 125 mm wees. Die gebruik van droë lug as insulerende gas laat toe vir 'n gepaste vermindering in die minimum lugafstand.
3.2.2 Verhooging van Instorting Spanning in Gasgapse
Tydens die ontwerpproses, om die veiligheid en betroubaarheid van medium-laagspannings skakelkastings te verseker, moet die instorting spanning in gasgapse ook verhoog word, met spesifieke metodes as volg:
Verbetering van die elektriese veldverdeling in medium-laagspannings skakelkastings. Dit kan bereik word deur elektrodevorme op grond van aktuele omstandighede te optimaliseer of deur volledig gebruik te maak van ruimteloads om elektriese velduniformiteit te verhoog. As die elektriese velduniformiteit uiterst swak is, is die byvoeging van barrières ook 'n opsie.
Demping van die ionisasieproses van droë lug. Hoogdruk in medium-spannings skakelkastings kan die ionisasieproses van droë lug afzwak. Alternatiewelik, kan hoogvakuum in medium-spannings skakelkastings dieselfde effek hê.
Wanneer hooggas of hoogvakuum gebruik word, word die gasvatsterkte baie hoog vereis, en lekkageprobleme is geneig om in praktiese toepassings voor te kom, wat ernstige gevolge kan hê. Daarom, in werklike ontwerp, is die verbetering van elektrodevorme en die byvoeging van barrières in uiterst onhomogene elektriese velde meer haalbare metodes om die instorting spanning in gasgapse te verhoog.
3.3 Rasionele Keuse van Komponente
Die kernkomponente van middelspannings skakelkastings, insluitend vakuumkruskakelaars, vakuumonderbrekers en kontakte, beïnvloed direk die operasionele veiligheid en betroubaarheid van die toerusting, wat streng kwaliteitsbeheer vereis.
Neem ABB-skakelkastings as voorbeeld. Sy vakuumonderbrekers ondergaan streng voorafvaarttoetse: outomatiese hoogspaneeltoetse verifieer die insulasiekracht, terwyl spiraalmagnetron-toestelle die interne druk binne 'n kamer gevul met inert gas meet. Na 'n gespesifiseerde isolasieperiode word 'n tweede druktoets gedoen, en resultate word vergelyk om te verseker dat die sluitingprestasie aan standaarde voldoen.
In vervaardiging vereis ABB-vakuumonderbrekers streng omgewings- en prosesbeheer. Vervaardig by CalorEmag se Duitse fabriek, word hulle professioneel saamgestel deur regionale middelspannings skakelkastingsondernemings voordat dit sentraal verskaf word. Hoogprestasielegers soos Cu-Cr en W-C-Ag word prioriteitsgegee vir komponentmateriaal om duurzaamheid te verseker.Samentelling vind plaas in toegewyde skoonkamers deur 'n "eenmalige sluiting en uitputting" proses: onder 800°C hoë temperatuur, word eerstens hoë vakuum bereik, gevolg deur gelyktydse las- en sluiting om prosesbetroubaarheid te verseker.
Die R&D-evolusie van vakuumonderbrekers reflekteer voortdurende prestasie-optimalisering: vroeë assemblee blootgestel aan lug het slegs op insulerende partisies gebou. Vervolgende verbeteringe het insulerende moue oor onderbrekers en kontakte ingesluit om elektriese velde te balanseer, gevolg deur integrale gieting van onderbrekers en kontakte om fase-na-fase insulasie en impakbestandheid te verhoog, terwyl eko-vriendelike materiale gebruik word om prestasie met omgewingsbeskouings te integreer.
3.4 Rasionele Beplanning van Ontwerpvalideringstoetse
Na die voltooiing van die ontwerp van middelspannings skakelkastings, word eksperimentele validering 'n kritieke fase. Die werklike validering moet streng aan relevante standaarde voldoen, soos GB 3906—2020 AC Metal-Clad Switchgear and Controlgear for Rated Voltages from 3.6 kV to 40.5 kV, GB/T 11022—2020 Common Technical Requirements for High-Voltage AC Switchgear and Controlgear Standards, en GB/T 1984—2014 High-Voltage AC Circuit Breakers.
Kernpunte vir Type-toetse
Komprehensiewe prestasie-validering moet uitgevoer word vir die elektriese komponente en hulpbronne van middelspannings skakelkastings om te verseker dat tegniese parameters aan vereistes voldoen. Wanneer ontwerpprosesse of vervaardigingsomstandighede verander, moet type-toetse hergevoer word om toerustingveiligheid en -betroubaarheid te verseker. Vir normaal vervaardigde toerusting is 'n temperatuur-opgangstoets tipies elke 8 jaar nodig; meganiese bedryfs-toetse word uitgevoer om operasieprestasie te inspekteer; intussen is veiligheidsvalideringssoorte soos korttydse stand-by stroom en piek stand-by stroom toetse ook nodig.
Neem ABB middelspannings skakelkastings as voorbeeld, dit het eksperimentele validering in meerdere lande onder die strengste standaarde tot dusver deurstaan, wat uitzonderlike veiligheid en betroubaarheid demonstreer. Neem die interne boogtoets as voorbeeld, wat verifieer:
4. Gevolgtrekking
As 'n kernkomponent van die kragstelsel, beïnvloed die operasionele betroubaarheid van middelspannings skakelkastings direk die netwerkveiligheid. Dit is derhalwe noodsaaklik om die veiligheid en betroubaarheid van die toerusting te versterk, tegniese parameters streng volgens standaarde te optimaliseer, en 'n solide veiligheidsverdediging deur sistematiese valideringstoetse te bou, wat verseker dat middelspannings skakelkastings stabiel die verspreiding, beskerming en beheerfunksies in die kragstelsel uitvoer.
