Analisis Jaminan Keselamatan dan Kebolehpercayaan Peralatan Penggantian Voltan Sederhana
Sebagai seorang profesional yang terlibat dalam operasi sistem tenaga, saya mengakui bahawa peralatan pemutus litar menengah (MV) memainkan peranan penting dalam pengedaran, pengukuran, dan perlindungan tenaga. Menjamin keselamatan dan kebolehpercayaan operasinya adalah kritikal—sebarang gangguan boleh mengganggu seluruh sistem tenaga dengan serius. Untuk meningkatkan kebolehpercayaan, kita mesti memberi keutamaan kepada pengoptimuman pada peringkat reka bentuk, membolehkan peralatan pemutus litar MV menjalankan fungsinya dan melindungi kestabilan grid.
1. Definisi Peralatan Pemutus Litar Menengah
Dalam praktik saya, peralatan pemutus litar MV merujuk kepada peralatan pemutus litar berlapis logam seperti yang didefinisikan dalam GB 3906—2020 AC Metal-Clad Switchgear and Controlgear for Rated Voltages from 3.6 kV to 40.5 kV: peralatan yang sepenuhnya tertutup oleh casing logam kecuali untuk konduktor masuk/keluar.
Dalam sistem tenaga, peralatan pemutus litar MV menjalankan fungsi-fungsi utama: pemutusan, pengukuran, pengedaran tenaga, dan perlindungan di seluruh tahap penjanaan, transmisi, dan pengedaran. Semasa operasi, saya menyesuaikan konfigurasinya berdasarkan permintaan grid—menghubungkan atau memutuskan peralatan/penyambung untuk mengekalkan kestabilan. Apabila terjadi kerusakan pada peranti atau garis grid, saya menggunakan peralatan pemutus litar MV untuk segera mengasingkan bahagian yang rosak, memastikan bekalan tenaga tanpa gangguan ke kawasan yang tidak terjejas.
2. Kepentingan Menjamin Kebolehpercayaan Peralatan Pemutus Litar MV
Peralatan pemutus litar MV digunakan secara meluas dalam sistem tenaga. Dengan peningkatan dan kompleksiti grid di China, grid kini membawa beban yang lebih berat untuk memenuhi permintaan sosial. Berdasarkan pengalaman saya, hanya dengan menjamin kebolehpercayaan peralatan pemutus litar MV, ia dapat menguruskan pengedaran, pengukuran, dan perlindungan tenaga dengan efektif, menjaga kestabilan grid secara keseluruhan.
Sebarang insiden keselamatan atau kegagalan operasi dalam peralatan pemutus litar MV akan mengganggu sistem pengedaran, mengganggu bekalan tenaga. Dalam kes yang teruk, ia mungkin menyebabkan pemadam luas, mengakibatkan kerugian ekonomi yang besar bagi produksi sosial. Oleh itu, saya menekankan keperluan untuk meningkatkan kebolehpercayaan peralatan pemutus litar MV melalui pelbagai langkah, memastikan fungsionalitas stabil dan sokongan grid.
3. Strategi untuk Meningkatkan Kebolehpercayaan Peralatan Pemutus Litar MV
3.1 Reka Bentuk Rasional Struktur Enjin
Reka bentuk enjin yang saintifik adalah asas untuk menjamin kebolehpercayaan peralatan pemutus litar MV, yang saya prioritaskan dalam amalan kejuruteraan. Sebagai contoh:
Pengoptimuman reka bentuk ini sesuai dengan amalan terbaik industri, memastikan peralatan pemutus litar MV memenuhi keperluan keselamatan dan prestasi dalam operasi sebenar.
3.2 Reka Bentuk Rasional Struktur Isolasi
Untuk meningkatkan keselamatan dan kebolehpercayaan peralatan pemutus litar tekanan sederhana-menengah, penguatan reka bentuk isolasi adalah penting. Dalam reka bentuk praktikal, selain memenuhi keperluan isolasi, faktor-faktor seperti kos reka bentuk dan perlindungan alam sekitar juga perlu dipertimbangkan.
3.2.1 Pilihan Rasional Gas Insulasi
Dalam peralatan pemutus litar menengah, gas SF₆ telah menjadi medium insulasi utama. Namun, ia bukan sahaja beracun tetapi juga mempunyai GWP (Potensi Pemanasan Global) yang sangat tinggi. Walaupun CO₂ adalah gas rumah hijau dengan GWP yang tinggi, gas SF₆ mempunyai GWP 23,900 kali lebih tinggi daripada CO₂, menunjukkan bahayanya yang signifikan terhadap alam semula jadi. Untuk peralatan pemutus litar tekanan sederhana-menengah dengan keperluan prestasi pemutusan yang tidak kritis, dari segi reka bentuk, kita boleh cuba menggantikan gas SF₆ dengan N₂ atau udara kering. Berbanding dengan gas SF₆, prestasi isolasi N₂ dan udara kering boleh mencapai 30% daripada gas SF₆. Perbandingan prestasi antara N₂, udara kering, dan gas SF₆ ditunjukkan dalam Jadual 1.
Seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 1, N₂ dan udara kering adalah gas non-rumah hijau, tidak membahayakan lingkungan ekologi. Mereka juga mempunyai titik didih rendah, menghilangkan kebimbangan tentang pelikuan semasa penggunaan biasa, walaupun di kawasan yang sangat sejuk. Nota bene, N₂, sebagai komponen utama udara, mempunyai sifat kimia yang stabil. Namun, konsentrasi N₂ yang terlalu tinggi boleh menyebabkan asfiksia akibat kekurangan oksigen. Apabila merancang dengan N₂ sebagai gas insulasi, ventilasi dan peralatan perlindungan mesti dikonfigurasikan. Sebaliknya, menggunakan udara kering sebagai gas insulasi mengelakkan isu-isu tersebut. Melalui perbandingan menyeluruh, udara kering boleh digunakan untuk menggantikan SF₆ sebagai gas insulasi dalam reka bentuk isolasi peralatan pemutus litar.
Apabila menggunakan udara kering sebagai gas insulasi, reka bentuk jurang udara minimum harus dipertimbangkan. Berdasarkan standard yang berkaitan, untuk voltan bernilai 12 kV, jurang udara minimum antara fasa dan dari fasa ke tanah mestilah 125 mm. Jika ujian kondensasi lulus, jurang udara minimum boleh sedikit lebih kecil daripada 125 mm. Menggunakan udara kering sebagai gas insulasi membolehkan pengurangan yang sesuai dalam jurang udara minimum.
3.2.2 Meningkatkan Voltan Runtuh dalam Jurang Gas
Semasa proses reka bentuk, untuk memastikan keselamatan dan kebolehpercayaan peralatan pemutus litar tekanan sederhana-menengah, voltan runtuh dalam jurang gas juga harus ditingkatkan, dengan kaedah-kaedah berikut:
Meningkatkan pembahagian medan elektrik dalam peralatan pemutus litar tekanan sederhana-menengah. Ini boleh dicapai dengan mengoptimumkan bentuk elektroda berdasarkan keadaan sebenar atau membuat penggunaan maksimum muatan ruang untuk meningkatkan kecekapan medan elektrik. Jika kecekapan medan elektrik sangat buruk, menambah penghalang juga merupakan pilihan.
Mengurangkan proses ionisasi udara kering. Menggunakan tekanan tinggi dalam peralatan pemutus litar menengah boleh melemahkan proses ionisasi udara kering. Alternatifnya, menggunakan vakum tinggi dalam peralatan pemutus litar menengah juga boleh mencapai hasil yang sama.
Apabila menggunakan tekanan tinggi atau vakum tinggi, kekuatan tangki gas diperlukan untuk sangat tinggi, dan masalah kebocoran mudah berlaku dalam aplikasi praktikal, mengakibatkan konsekuensi serius. Oleh itu, dalam reka bentuk sebenar, meningkatkan bentuk elektroda dan menambah penghalang dalam medan elektrik yang sangat tidak seragam adalah kaedah yang lebih可行的提高气隙击穿电压的方法是在实际设计中改进电极形状并在电场极其不均匀的地方添加屏障。
由于这部分内容已经是中文，不符合要求，我将直接翻译为马来语：
Oleh itu, dalam reka bentuk sebenar, meningkatkan bentuk elektroda dan menambah penghalang dalam medan elektrik yang sangat tidak seragam adalah kaedah yang lebih layak untuk meningkatkan voltan runtuh dalam jurang gas. 3.3 Pilihan Rasional Komponen Komponen inti peralatan pemutus litar menengah, termasuk pemutus litar vakum, pemutus vakum, dan kontak, secara langsung mempengaruhi keselamatan dan kebolehpercayaan operasi peralatan, memerlukan kawalan kualiti yang ketat. Ambil contoh peralatan pemutus litar ABB. Pemutus vakum mereka menjalani pemeriksaan pra-hantar yang ketat: ujian tegangan tinggi otomatis memverifikasi kekuatan isolasi, sementara peranti magnetron spiral mengukur tekanan dalaman dalam ruang yang diisi dengan gas inert. Selepas tempoh isolasi yang ditetapkan, ujian tekanan kedua dilakukan, dan hasilnya dibandingkan untuk memastikan prestasi penyegelan memenuhi piawai. Dalam pembuatan, pemutus vakum ABB memerlukan kawalan persekitaran dan proses yang ketat. Dihasilkan di kilang Jerman CalorEmag, mereka dirakit secara profesional oleh usaha peralatan pemutus litar menengah wilayah sebelum disediakan secara pusat. Paduan performa tinggi seperti Cu-Cr dan W-C-Ag diprioritaskan untuk bahan komponen untuk memastikan ketahanan.Perakitan berlaku di bilik bersih khusus menggunakan proses "segel sekali dan hisap": pada suhu 800°C, vakum tinggi dicapai terlebih dahulu, diikuti oleh pengelasan dan penyegelan serentak untuk memastikan kebolehpercayaan proses. Evolusi R&D pemutus vakum mencerminkan pengoptimuman prestasi berterusan: perakitan awal yang terdedah kepada udara bergantung sepenuhnya pada partisi isolasi untuk isolasi. Kemudian, peningkatan termasuk lengan isolasi di atas pemutus dan kontak untuk menyeimbangkan medan elektrik, diikuti oleh pengecoran integral pemutus dan kontak untuk meningkatkan isolasi antara fasa dan ketahanan benturan, sambil mengadopsi bahan ramah alam untuk mengintegrasikan prestasi dengan pertimbangan alam sekitar. 3.4 Perancangan Rasional Ujian Pengesahan Reka Bentuk Selepas reka bentuk peralatan pemutus litar menengah diselesaikan, pengesahan eksperimental menjadi fasa kritikal. Pengesahan sebenarnya mesti mematuhi standard yang berkaitan, seperti 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, dan GB/T 1984—2014 High-Voltage AC Circuit Breakers. Titik Utama untuk Ujian Jenis Pengesahan prestasi menyeluruh harus dilakukan untuk komponen elektrik dan elemen pembantu peralatan pemutus litar menengah untuk memastikan parameter teknikal memenuhi keperluan. Apabila proses reka bentuk atau keadaan pengeluaran berubah, ujian jenis mesti dijalankan semula untuk memastikan keselamatan dan kebolehpercayaan peralatan. Untuk peralatan yang dihasilkan secara normal, ujian peningkatan suhu biasanya diperlukan setiap 8 tahun; ujian operasi mekanikal dijalankan untuk memeriksa prestasi operasi; sementara itu, item pengesahan keselamatan seperti ujian arus tahan singkat dan arus tahan puncak juga diperlukan. Ambil contoh peralatan pemutus litar menengah ABB, ia telah lulus pengesahan eksperimental di beberapa negara di bawah standard paling ketat sehingga kini, menunjukkan keselamatan dan kebolehpercayaan yang luar biasa. Ambil ujian busur dalaman sebagai contoh, yang memverifikasi: 4 Kesimpulan Sebagai komponen inti sistem tenaga, kebolehpercayaan operasi peralatan pemutus litar menengah secara langsung mempengaruhi keselamatan grid. Oleh itu, penting untuk memperkuat reka bentuk keselamatan dan kebolehpercayaan peralatan, mengoptimalkan parameter teknikal secara ketat mengikut standard, dan membangun pertahanan keselamatan yang kuat melalui ujian pengesahan sistem, memastikan peralatan pemutus litar menengah menjalankan fungsi pengedaran, perlindungan, dan kawalan dengan stabil dalam sistem tenaga.
