Analizo de la Sekureco kaj Fideleco de Meza-Voltaĝa Ŝaltaranĝo
Kiel profesia operanto en la energisistemo, mi komprenas, ke mezvolaĝa (MV) ŝaltaparato ludas gravan rolon en la distribuado, mezurado kaj protektado de energio. Sekura kaj fidinda funkcio de ĝi estas esenca — ĉiu defekto povas gravdistrubigi la tutan energisistemon. Por plibonori la fidindecon, ni devas prioritizi optimumigojn je la nivelo de dizajno, permesante al MV-ŝaltaparatoj plenumi siajn funkciojn kaj protekti la stabilecon de la reto.
1. Difino de Mezvolaĝa Ŝaltaparato
En mia praktiko, MV-ŝaltaparato rilatas al metal-kovrita ŝaltaparato difinita en GB 3906—2020 AC Metal-Kovritaj Ŝaltaparatoj kaj Kontroliloj por Nominataj Volaĝoj de 3.6 kV ĝis 40.5 kV: aparato tute fermita per metala kaŝilo ekster la eniraj/eliraj konduktoroj.
En la energisistemo, MV-ŝaltaparato plenumas klavajn funkciojn: ŝaltado, mezurado, distribuado de energio kaj protektado tra la stadioj de produko, transdonado kaj distribuado. Dum operacio, mi adaptas ĝian konfiguron laŭ la postuloj de la reto — konekti aŭ diskonekti aparatojn/konduktorojn por manteni stabilecon. Kiam okazas eraroj en la reteca aparato aŭ linio, mi uzas MV-ŝaltaparaton por rapide izoli la defektan parton, certigante neinterrompan energion al la nedefektaj areoj.
2. Signifo de Fidinda Funkcio de MV-Ŝaltaparato
MV-ŝaltaparato estas larĝe aplikita en energisistemoj. Kun la vastiĝo kaj kompleksigo de la ĉina reto, la retoj nun portas pli pezan ŝarĝon por kontentigi sociajn postulojn. Laŭ mia sperto, nur per sekura kaj fidinda funkcio de MV-ŝaltaparato, ĝi povas efike administraradi, mezuri kaj protekti, tiel manteni la tutan reton stabila.
Ĉiu sekureca incidento aŭ funkciopreteriro en MV-ŝaltaparato destabiligos la distribuan sistemon, kompromitante la energian subtenon. En severaj kazoj, ĝi povas kaŭzi vaste elstarpatrojan mankon, rezultigante grandajn ekonomiajn perdojn por socia produkto. Pro tio, mi emfazas la bezonon plibonorigi la fidindecon de MV-ŝaltaparato per diversflankaj mezuroj, certigante stabilan funkcion kaj retecan subtenon.
3. Strategioj por Plibonorigi la Fidindecon de MV-Ŝaltaparato
3.1 Racia Dizajno de Kaŝilostrukturo
Scienca dizajno de kaŝilo estas fundamenta por asertas la fidindecon de MV-ŝaltaparato, kiun mi prioritigas en inĝeniera praktiko. Ekzemple:
Ĉi tiuj dizajno-optimumigoj konformas al industria plejbona prakto, asertas, ke MV-ŝaltaparato atingas sekurecan kaj performancan postulojn en reala operacio.
3.2 Racia Dizajno de Izolada Strukturo
Por plibonorigi la sekurecon kaj fidindecon de mez-baza volaĝa ŝaltaparato, fortigo de izolada dizajno estas esenca. En praktika dizajno, krom kontentigado de izolaj postuloj, faktoroj kiel kostoj de dizajno kaj protektado de medio ankaŭ devus esti konsideritaj.
3.2.1 Racia Elektado de Izolaj Gasoj
En mezvolaĝaj ŝaltaparatoj, SF₆ gaso estis la ĉefa izolanta medio. Tamen, ĝi ne nur estas toksa, sed ankaŭ havas tre altan GWP (Global Warming Potential). Kvankam CO₂ estas grenvitrhausema gaso kun alta GWP, SF₆ gaso havas GWP 23,900 fojojn tiu de CO₂, montrante sian signifan danĝeron al la naturo. Por mez-baza volaĝa ŝaltaparato kun nekritikaj interrompoperformancpostuloj, dezigne, ni povas provi anstataŭigi SF₆ gason per N₂ aŭ seka aero. Kompare kun SF₆ gaso, la izolaperformanco de N₂ kaj seka aero povas atingi 30% de tiu de SF₆ gaso. La performanc-komparoj inter N₂, seka aero kaj SF₆ gaso estas montritaj en Tablo 1.
Kiel indikite en Tablo 1, N₂ kaj seka aero estas ne-grenvitrhausemaj gasoj, ne danĝerigantaj la ekologian medio. Ili ankaŭ havas malaltan boltpunkton, eliminante zorgojn pri likvidigo dum normala uzo, eĉ en tre mallumaj regionoj. Notinde, N₂, kiel la ĉefkomponanto de aero, havas stabilaĵan kemian strukturon. Tamen, tro alta koncentro de N₂ povas kaŭzi sufokadon pro manko de oksigeno. Kiam dizajnante kun N₂ kiel izolanta gaso, ventilo kaj protektado devas esti konfiguritaj. Kontraste, uzo de seka aero kiel izolanta gaso evitas tiajn problemojn. Per kompra analizo, seka aero povas esti adoptita anstataŭigi SF₆ kiel izolanta gaso en la dizajno de ŝaltaparato-izolado.
Kiam uzi sekaj aeron kiel izolantan gason, la minimuma aerospaco devas esti konsiderata. Laŭ rilataj normoj, por nominata volaĝo de 12 kV, la minimuma aerospaco inter fazoj kaj de fazo al tero devas esti 125 mm. Se la kondensa testo estas pasita, la minimuma aerospaco povas esti iomete pli malgranda ol 125 mm. Uzado de sekaj aeron kiel izolantan gason permesas aproksimuman redukton de la minimuma aerospaco.
3.2.2 Plibonorigo de Rompo-Voltajo en Gasaj Spacoj
Dum la dizajnproceso, por asertas la sekurecon kaj fidindecon de mez-baza volaĝa ŝaltaparato, la rompo-voltajo en gasaj spacoj ankaŭ devas esti plibonorigita, kun specifaj metodoj jene:
Plibonorigo de la elektra kampodistribuo en mez-baza volaĝa ŝaltaparato. Ĉi tion povas atingi per optimigo de elektrodformoj laŭ realaj kondiĉoj aŭ plena uzo de spaca ŝarĝo por plibonorigi la unuformon de elektra kampo. Se la unuformeco de elektra kampo estas tre malbona, aldonado de bariloj ankaŭ estas opcio.
Subpremado de la ionigoproceso de seka aero. Apliki altan preson en mezvolaĝaj ŝaltaparatoj povas malfortigi la ionigoproceson de seka aero. Alternativaj, uzo de alta vakuo en mezvolaĝaj ŝaltaparatoj povas atingi la saman efekton.
Kiam uzi altan preson aŭ altan vakuo, la forto de gastankon devas esti tre alta, kaj fujproblemoj estas facile okazintaj en praktika uzo, rezultigante seriozan konsekvenco. Tial, en reala dizajno, plibonorigo de elektrodformoj kaj aldonado de bariloj en ekstreme neunuforma elektra kampo estas pli efikaj metodoj por plibonorigi la rompo-voltajon en gasaj spacoj.
3.3 Racia Elektado de Komponentoj
La kernaj komponentoj de mezvolaĝa ŝaltaparato, inkluzive de vakuuma cirkuitbrekilo, vakuuma interrompilo kaj kontaktetoj, direktas afektas la operacian sekurecon kaj fidindecon de la aparato, postulas striktan kvalitokontrolon.
Prenu ABB-ŝaltaparaton kiel ekzemplo. Liaj vakuumaj interrompiloj subiras rigoran antaŭ-transportan kontrolon: aŭtomataj alta-volta testoj konfirmas la izolforton, dum spiralo-magnetronaj aparatoj mezuras internan preson en kamero plenigita per inertgaso. Post specifa izolperiodo, dua prestonkontrolo estas farita, kaj rezultoj estas komparitaj por asertas ke la sigelperfomo atingas normojn.
En fabrikado, ABB-vakuumaj interrompiloj postulas striktan kontrolon de medio kaj proceso. Produktitaj en CalorEmag's Germana fabriko, ili estas profesie montitaj de regionaj mezvolaĝa ŝaltaparato-enterprizo antaŭ centra provizado. Alta-performancaj legoj kiel Cu-Cr kaj W-C-Ag estas prioritigitaj por komponentmaterialo por asertas daŭrigon.Montado okazas en dediĉitaj puraj ĉambroj uzante "unufoje sigela kaj elpuŝa" proceson: sub 800°C alta temperaturo, alta vakuo estas unue atingita, poste samtempe brakigita kaj sigelita por asertas procesfidindecon.
La RD-evoluo de vakuumaj interrompiloj reflektas daŭran performanc-optimumigon: fruaj montadoj eksponitaj al aero dependis sole sur izolpartizioj por izolado. Posterioraj plibonorigoj inkludis izolasukrojon super interrompiloj kaj kontaktetoj por balanci elektran kampoj, sekve integrala fundado por interrompiloj kaj kontaktetoj por plibonorigi faz-al-fazan izoladon kaj impaktresiston, same kiel adoptado de eco-amikaj materialoj por integri performancan kaj ekologiajn konsiderojn.
3.4 Racia Planado de Dizajnovalidigaj Testoj
Post la finiĝo de la dizajno de mezvolaĝa ŝaltaparato, eksperimenta validigo iĝas kritika fazo. La reala validigo devas strikte sekvi rilatajn normojn, kiel GB 3906—2020 AC Metal-Kovritaj Ŝaltaparatoj kaj Kontroliloj por Nominataj Volaĝoj de 3.6 kV ĝis 40.5 kV, GB/T 11022—2020 Komunaj Teknikaj Postuloj por Alta-Volta AC Ŝaltaparatoj kaj Kontroliloj, kaj GB/T 1984—2014 Alta-Volta AC Cirkuitbrekiloj.
Klavaj Puntoj por Tipo-Testoj
Kompleta performanc-verifikado devas esti farita por la elektraj komponentoj kaj helpaj elementoj de mezvolaĝa ŝaltaparato por asertas ke teknikaj parametroj atingas postulojn. Kiam dizajnproceso aŭ produktokondiĉoj ŝanĝiĝas, tipo-testoj devas esti rekondukataj por garantii la sekurecon kaj fidindecon de aparato. Por normalprodutitaj aparatoj, tipa varmleva testo estas ofte postulata ĉiu 8 jaroj; mekanikaj operaciotestoj estas faritaj por inspekti operacian performon; samtempe, sekureca verifikaj itemoj kiel korttempa resistiva kurenta kaj pika resistiva kurenta testoj estas ankaŭ necesa.
Prenu ABB mezvolaĝa ŝaltaparaton kiel ekzemplo, ĝi pasis eksperimentajn validigojn en pluraj landoj sub la plej severaj normoj hodiaŭ, demonstrante ekstraordinaran sekurecon kaj fidindecon. Prenez la interna arkteston kiel ekzemplo, kiu verifikas:
4 Konkludo
Kiel kernkomponento de la energisistemo, la operacia fidindeco de mezvolaĝa ŝaltaparato direktas afektas la sekurecon de la reto. Tial, estas esenca fortiĝi la sekuran kaj fidindan dizajnon de la aparato, strikte optimigi teknikajn parametrojn laŭ normoj, kaj konstrui solidan sekuran defendon per sistematikaj validigatestoj, asertas, ke mezvolaĝa ŝaltaparato stabile plenumas distribuajn, protektajn kaj kontrolajn funkciojn en la energisistemo.
