Säädönlaitteiden turvallisuuden ja luotettavuuden takaamisen analyysi
Kuin ammattilainen, joka toimii sähköverkkotöissä, tunnustan keskihajonnan (MV) kytkentälaitteiden keskeisen roolin sähkönjakelussa, mitatuksessa ja suojassa. Niiden toiminnallinen turvallisuus ja luotettavuus on kriittistä – mikä tahansa virhe voi vakavasti häiritä koko sähköjärjestelmän. Luotettavuuden parantamiseksi meidän on painotettava suunnittelutasolla tehtäviä optimointeja, jotta MV-kytkentälaitteet voivat täyttää tehtävänsä ja varmistaa verkon vakauden.
1. Keskihajonnan (MV) kytkentälaitteiden määritelmä
Praktiikassani MV-kytkentälaitteet viittaavat metallisesti kuoritettuihin kytkentälaitteisiin, kuten GB 3906–2020 Vaihtosähköiset metallisesti kuoritettu kytkentälaitteet ja ohjauslaitteet nomin. jännitteille 3,6 kV...40,5 kV: laitteita, jotka ovat kokonaan metallien kuoretta, paitsi saapuvia/lähteviä johtoja lukuun ottamatta.
Sähköjärjestelmissä MV-kytkentälaitteilla on avainasemassa kytkentä, mitattaminen, sähkönjakelu ja suojaus tuotannon, siirron ja jakelun vaiheissa. Toiminnassa mukautan sen asettelua verkon vaatimusten mukaan – yhdistän tai irrotan laitteita/syöttöjohtoja ylläpitääkseni vakauden. Kun virhe ilmenee verkossa tai linjoissa, käytän MV-kytkentälaitteita eristämään nopeasti viallinen osa, varmistuakseni, että sähköntarve jatkuu vaikutuksen ulkopuolisissa alueissa.
2. MV-kytkentälaitteiden luotettavuuden takaamisen merkitys
MV-kytkentälaitteet ovat laajasti sovellettavissa sähköjärjestelmissä. Kiinan sähköverkon laajentumisen ja monimutkaisuuden kasvaessa verkkotavarat nousevat raskaammaksi vastaamaan yhteiskunnallisia tarpeita. Kokemukseni perusteella vain varmistamalla MV-kytkentälaitteiden luotettavuuden ne voivat tehokkaasti hallita sähkönjakelua, mitattamista ja suojaa, joten ylläpidetään koko verkon vakautta.
Mikä tahansa turvallisuusincidentti tai toimintahäiriö MV-kytkentälaitteissa destabilisoituu jakelujärjestelmä, heikentäen sähköntarvetta. Pahimmassa tapauksessa se voi aiheuttaa laajan mittakaavan katkokset, johtamalla merkittäviin taloudellisiin tappioihin sosiaaliselle tuotannolle. Siksi korostan MV-kytkentälaitteiden luotettavuuden parantamisen tarvetta useanpuolisin toimin, varmistuakseni vakaiden toimintojen ja verkon tuen.
3. Strategiat MV-kytkentälaitteiden luotettavuuden parantamiseksi
3.1 Järkevä kuoren rakenteen suunnittelu
Tieteellinen kuoren suunnittelu on perustavanlaatuista MV-kytkentälaitteiden luotettavuuden takaamiseksi, jota priorisoin insinöörimiestyössäni. Esimerkiksi:
Nämä suunnittelun optimoinnit vastaavat alan parhaita käytäntöjä, varmistuakseni, että MV-kytkentälaitteet täyttävät turvallisuus- ja suorituskykyvaatimukset käytännön toiminnassa.
3.2 Järkevä eristysrakenteen suunnittelu
Keskijännite-alijännitekytkentälaitteiden turvallisuuden ja luotettavuuden parantamiseksi on olennaista vahvistaa eristysrakennetta. Praktisessa suunnittelussa on otettava huomioon sekä eristysvaatimukset että muut tekijät, kuten suunnittelukustannukset ja ympäristönsuojelu.
3.2.1 Järkevä eristyshappeiden valinta
Keskijännitekytkentälaitteissa SF₆-happo on ollut ensisijainen eristysmedium. Se ei ole kuitenkaan vain myrkyllistä, vaan sillä on myös erittäin korkea GWP (Global Warming Potential). Vaikka CO₂ on kasvihuonekaasu, jolla on korkea GWP, SF₆-hapon GWP on 23 900 kertaa CO₂:n verrataan, mikä korostaa sen huomattavaa haittaa luonnonympäristölle. Keskijännite-alijännitekytkentälaitteissa, joissa ei ole kriittisiä katkaisukykyvaatimuksia, suunnittelussa voidaan yrittää korvata SF₆-happoa N₂:tä tai kuivaa ilmaa. N₂:n ja kuivan ilman eristyskyky on noin 30 % SF₆-hapon verrataan. N₂:n, kuivan ilman ja SF₆-hapon suorituskykyvertailu on esitetty Taulukossa 1.
Kuten Taulukko 1 osoittaa, N₂ ja kuiva ilma eivät ole kasvihuonekaasuja, eivätkä ne uhkaa ekologista ympäristöä. Ne myös siedelevät hyvin alhaisia lämpötiloja, mikä poistaa liuottumisen huolen normaalissa käytössä, jopa äärimmäisen kylmässä ilmastossa. Huomionarvoista on, että N₂, ilman pääkomponentti, on kemiallisesti vakaa. Kuitenkin liian korkea N₂-pitoisuus voi aiheuttaa hypoksian eli hapettumisen. Suunniteltaessa N₂:tä eristyshappeena, on määriteltävä huolto- ja suojavarusteet. Toisaalta, kuivan ilman käyttö eristyshappeena välttää näitä ongelmia. Kattavan vertailun perusteella kuiva ilma voidaan käyttää korvaamaan SF₆ eristyshappeena kytkentälaitteiden eristysrakenteissa.
Kuivaa ilmaa käytettäessä eristysgasina on otettava huomioon pienimmän ilmavälin suunnittelu. Vastaavien standardien mukaan, nomin. jännitteelle 12 kV, vaiheiden välillä ja vaihesta maahan oleva pienin ilmaväli tulisi olla 125 mm. Jos kondensaattitesti onnistuu, pienin ilmaväli voi olla hieman alle 125 mm. Kuivaa ilmaa käytettäessä eristysgasina voidaan pienentää sopivasti pienintä ilmaväliä.
3.2.2 Sähköjänniten romahdusjännitteen parantaminen kaasovaaleissa
Suunnitteluprosessissa keskijännite-alijännitekytkentälaitteiden turvallisuuden ja luotettavuuden takaamiseksi on myös parannettava sähköjännitteen romahdusjännitettä kaasovaaleissa, ja tarkemmin menetelmät ovat seuraavat:
Paranna keskijännite-alijännitekytkentälaitteiden sähkökentän jakautuminen. Tätä voidaan saavuttaa elektronien muotojen optimoimalla todellisten olosuhteiden mukaan tai käyttämällä täysin tilapiirteitä sähkökentän tasaisuuden parantamiseksi. Jos sähkökentän tasaisuus on erittäin huono, esteiden lisääminen on myös mahdollisuus.
Rajoita kuivan ilman ionisointiprosessia. Korkean paineen käyttö keskijännitekytkentälaitteissa voi heikentää kuivan ilman ionisointiprosessia. Vaihtoehtoisesti, korkean tyhjiön käyttö keskijännitekytkentälaitteissa saa aikaan saman vaikutuksen.
Korkean paineen tai korkean tyhjiön käytössä kaasupullon vahvuuden on oltava erittäin korkea, ja käytännössä on havaittu vuoto-ongelmia, jotka johtavat vakaviin seurauksiin. Siksi, itse suunnittelussa, elektronien muotojen parantaminen ja esteiden lisääminen erittäin epätasaisiin sähkökenttiin ovat realistisempia keinoja parantaa sähköjännitteen romahdusjännitettä kaasovaaleissa.
3.3 Järkevä komponenttien valinta
Keskijännitekytkentälaitteiden ytimen komponentit, kuten tyhjiökatkaisimet, tyhjiökatkaisijat ja yhteydet, vaikuttavat suoraan laitteen toiminnalliseen turvallisuuteen ja luotettavuuteen, joten niiden laatua on tiukasti valvottava.
Otetaan esimerkiksi ABB:n kytkentälaitteet. Niiden tyhjiökatkaisijoiden läpi kulkee tiukka ennen lähetystä tehtävien tarkastusten prosessi: automaattiset korkeajännitekokeet varmentavat eristyskyvyn, kun taas spiraalimagnetronilaitteet mittaavat sisäistä painetta inertigasilla täytetyssä kameroissa. Määritellyn eristysjakson jälkeen toinen painekoe tehdään, ja tulokset verrataan varmistaaksemme, että tiiviys vastaa standardeja.
Tuotannossa ABB:n tyhjiökatkaisijoiden on oltava tiukasti ympäristö- ja prosessivalvottuja. Ne tuotetaan CalorEmagin saksalaisessa tehtaassa, ja niitä asennetaan ammattimaisesti alueellisissa keskijännitekytkentälaitteiden yrityksissä ennen keskitettyä toimitusta. Komponenttien materiaaleina priorisoidaan korkean suorituskyvyn liittopuolueita, kuten Cu-Cr ja W-C-Ag, varmistaaksemme kestävyyden.Asennus tapahtuu erikoisvalmistettujen steriilitilojen avulla "yksi kerta sidonta ja tyhjentäminen" -prosessissa: 800 °C:n korkean lämpötilan alla saavutetaan ensin korkea tyhjiö, jota seuraa samanaikainen hitaus ja sidonta, varmistaaksemme prosessin luotettavuuden.
Tyhjiökatkaisijoiden tutkimuksen ja kehityksen edistyminen heijastaa jatkuvaa suorituskyvyn optimointia: varhaiset asennukset, jotka altistuivat ilmakeälle, riippuivat yksinomaan eristysepäilykkeistä eristyksenä. Myöhemmät parannukset sisälsivät eristyskävelyputkien lisäämisen katkaisijoihin ja yhteyksiin tasapainottaakseen sähkökentän, jota seurasi yhtenäinen upotus katkaisijoille ja yhteyksille parantaakseen vaihe-vaihe-eristystä ja iskuriresistanssia, samalla käyttäen ympäristöystävällisiä materiaaleja yhdistääksesi suorituskyvyn ympäristöhuolen kanssa.
3.4 Järkevä suunnittelun validointikokeiden suunnittelu
Keskijännitekytkentälaitteiden suunnitteluun on suoritettava kokeellinen validointi, joka on kriittinen vaihe. Todellinen validointi on noudatettava tiukasti liittyviä standardeja, kuten GB 3906–2020 Vaihtosähköiset metallisesti kuoritettu kytkentälaitteet ja ohjauslaitteet nomin. jännitteille 3,6 kV...40,5 kV, GB/T 11022–2020 Yleiset tekniset vaatimukset korkeajännitevaihtosähköisille kytkentälaitteille ja ohjauslaitteille ja GB/T 1984–2014 Korkeajännitevaihtosähköiset katkaisimet.
Tyypikokeiden keskeiset kohti
Keskijännitekytkentälaitteiden sähkökomponenttien ja apulaiteelementtien kattava suorituskyky on tarkistettava varmistaaksemme, että tekniset parametrit täsmäävät vaatimuksia. Kun suunnitteluprosesseja tai tuotanto-olosuhteita muuttuu, tyypikokeet on uudelleen suoritettava varmistaaksemme laitteen turvallisuuden ja luotettavuuden. Yleisesti tuotetuille laitteille lämpötilankohotuskoe on yleensä vaadittu kerran 8 vuoden välein; mekaaniset toimintakokeet tehdään tarkistaaksemme toimintakyvyn; samalla on myös tarpeen suorittaa turvallisuusvalidointikokeita, kuten lyhytaikainen kestokokeet ja huippukestokokeet.
Otetaan esimerkiksi ABB:n keskijännitekytkentälaitteet, jotka ovat menestyneet kokeellisessa validoinnissa useissa maissa nykyisin tiukimmilla standardeilla, osoittaen erinomaista turvallisuutta ja luotettavuutta. Otetaan esimerkiksi sisäinen kaarijännitekoe, joka varmentaa:
4. Johtopäätös
Keskijännitekytkentälaitteet ovat sähköjärjestelmän keskeinen komponentti, jonka toiminnallinen luotettavuus vaikuttaa suoraan verkon turvallisuuteen. Siksi on olennaista vahvistaa laitteiden turvallisuuden ja luotettavuuden suunnittelua, noudattaa tiukasti standardeja teknisten parametrien optimoinnissa, ja rakentaa vahva turvallisuuspuolustus järjestelmällisillä validointikokeilla, varmistaaksemme, että keskijännitekytkentälaitteet suorittavat jakelun, suojan ja ohjauksen toiminnot sähköjärjestelmässä vakauden ja luotettavuuden turvaamiseksi.
