Uchambuzi wa Usalama na Uaminifu wa Vifaa vya Kubadilisha Mwendo wa Umbo wa Kati

Kama mtaalamu wa kazi katika usimamizi wa mfumo wa umeme, ninajua kwamba vifaa vya kugawisha umeme wa kiwango cha chini (MV) vinachukua nafasi muhimu katika utengenezaji, ukikata na uhifadhi wa umeme. Kuhakikisha usalama na ulimwengu wa viashiria hivi ni muhimu - chochote kilichoonekana kusababisha hitilafu inaweza kutokomeza uongozi wa umeme kabisa. Kukuza ulimwengu, tunapaswa kupendelea ubora wa udhibiti wa muktadha, ikigawa imara vifaa vya kugawisha umeme wa kiwango cha chini (MV) kufanya kazi zake na kuhifadhi ustawi wa mtandao.

1. Maana ya Vifaa vya Kugawisha Umeme wa Kiwango cha Chini

Katika shughuli zangu, vifaa vya kugawisha umeme wa kiwango cha chini (MV) vina maana ya vifaa vilivyotengeneza kwa kihisi kama ilivyotafsiriwa katika GB 3906-2020 Vifaa vya Kugawisha na Kutumia Umeme wa AC Kwa Kiwango cha Volti kutoka 3.6 kV hadi 40.5 kV: vifaa vilivyofanikiwa kwa kila upande bila ya kuingiza/kutokomeza mizizi.

Katika mfumo wa umeme, vifaa vya kugawisha umeme wa kiwango cha chini (MV) hufuli majukumu muhimu: kugawisha, kukata, kutengeneza umeme na kuhifadhi katika hatua za kutengeneza, kutumia na kugawisha. Wakati wa kuzingatia, ninabadilisha muktadha wake kulingana na mahitaji ya mtandao - kuhusu kuunganisha au kutokomeza vifaa/mizizi ili kuhifadhi ustawi. Wakati yanayotokea hitilafu katika vifaa vya mitandao au mizizi, ninatumia vifaa vya kugawisha umeme wa kiwango cha chini (MV) kutokomeza sehemu yenye hitilafu mara moja, kuhakikisha kutokomeza huduma ya umeme kwenye maeneo isiyosambazwa.

2. Ufano wa Kuhakikisha Ulimwengu wa Vifaa vya Kugawisha Umeme wa Kiwango cha Chini

Vifaa vya kugawisha umeme wa kiwango cha chini (MV) vinatumika sana katika mfumo wa umeme. Kwa ukuaji wa mtandao wa umeme na ukubwa wake katika China, sasa mtandao una mzigo mkubwa zaidi kutoa mahitaji ya jamii. Kutokana na tajriba yangu, tu kwa kuhakikisha ulimwengu wa vifaa vya kugawisha umeme wa kiwango cha chini (MV), inaweza kudhibiti kwa ufanisi kutengeneza umeme, kukata na kuhifadhi, kuhakikisha ustawi wa mtandao kabisa.

Hitilafu yoyote ya usalama au kushindwa kwa vifaa vya kugawisha umeme wa kiwango cha chini (MV) itaongeza mazingira ya kutengeneza umeme, kuchelewesha huduma ya umeme. Katika matukio makuu, inaweza kusababisha ukiukwaji wa kimataifa, kuleta hasara kubwa za kiuchumi kwa uchumi wa kijamii. Kwa hiyo, ninastahimili muhimu ya kuongeza ulimwengu wa vifaa vya kugawisha umeme wa kiwango cha chini (MV) kwa njia tofauti, kuhakikisha uwiano wa kutosha na msingi wa mtandao.

3. Mbinu za Kuongeza Ulimwengu wa Vifaa vya Kugawisha Umeme wa Kiwango cha Chini
3.1 Udhibiti wa Muktadha wa Mzunguko

Udhibiti wa muktadha wa mzunguko unapendekezwa kwa ufundi ni msingi wa kuhakikisha ulimwengu wa vifaa vya kugawisha umeme wa kiwango cha chini (MV), ambayo ninapendelea katika shughuli zangu za uhandisi. Kwa mfano:

• Ubadilishaji wa Mzunguko wa Busbar: Mzunguko wa busbar wa zamani unatumia insulaters juu ya mizizi mpya, lakini kujaza kwa mbugu kwenye insulaters kwa muda unaweza kuongeza hatari ya flashover. Ninatumia busbar kuu wa D-type badala - uzito wao wa juu na nguvu ya kuzuia kunaweza kukata haja ya insulaters, kurejesha suala la usalama linalowekwa na mbugu.

• Muktadha wa Bushing: Kutumia muktadha wa bushing wa tatu kwa pamoja katika mzunguko wa busbar kunaweza kuzuia athari za eddy current, kuboresha uwiano wa electric field, na kuongeza umbali wa creepage, kwa hivyo kuongeza ulimwengu wa insulation.

Hizi za udhibiti wa muktadha zinapendekezwa kwa muktadha wa kiwango cha juu, kuhakikisha vifaa vya kugawisha umeme wa kiwango cha chini (MV) yana fanya kwa usalama na kwa kutosha kwenye kazi halisi.

3.2 Udhibiti wa Muktadha wa Insulation

Ili kuongeza usalama na ulimwengu wa vifaa vya kugawisha umeme wa kiwango cha chini, kuongeza udhibiti wa muktadha wa insulation ni muhimu. Katika muktadha halisi, pamoja na kuhakikisha maelezo ya insulation, vitu kama gharama za muktadha na uhifadhi wa mazingira pia yanapaswa kuzingatiwa.

3.2.1 Udhibiti wa Muktadha wa Insulating Gases

Katika vifaa vya kugawisha umeme wa kiwango cha chini, SF₆ gas imekuwa madini ya insulation. Hata hivyo, ni dharura na pia ana GWP (Global Warming Potential) kubwa. Ingawa CO₂ ni dharura na GWP kubwa, SF₆ gas ana GWP mara 23,900 ya CO₂, kuhakikisha anaweza kuongeza dharura sana kwa mazingira ya asili. Kwa vifaa vya kugawisha umeme wa kiwango cha chini na kati ambavyo hayo hayo yanahitaji performance ya interrupting ya kiuwekezaji, kwa muktadha, tunaweza kutajaribisha kubadilisha SF₆ gas na N₂ au dry air. Kulingana na SF₆ gas, insulation performance ya N₂ na dry air inaweza kujiweka 30% ya SF₆ gas. Performance comparisons kati ya N₂, dry air, na SF₆ gas zimeonyeshwa kwenye Meza 1.

Kama inavyoonyeshwa kwenye Meza 1, N₂ na dry air ni gases isiyodharau, hayopatana na hatari ya mazingira ya asili. Pia wanaweza kuwa na boiling points chache, kurejesha wasiwasi ya liquefaction wakati wa kutumia kwa kawaida, hata katika maeneo machafu. Notably, N₂, kama chemsha kuu ya air, ina saratani stable. Hata hivyo, concentration ya N₂ inayozidi inaweza kusababisha kufunguka kwa oxygen deprivation. Wakati wa kutumia N₂ kama insulating gas, ventilation na protective equipment yanapaswa kutathmini. Kwa upande mwingine, kutumia dry air kama insulating gas inaweza kurejesha maswala haya. Kwa muktadha kamili, dry air inaweza kutumika kubadilisha SF₆ kama insulating gas katika muktadha wa insulation switchgear.

Wakati wa kutumia dry air kama insulating gas, muktadha wa minimum air gap unapaswa kuzingatia. Kulingana na standards zinazohusiana, kwa rated voltage wa 12 kV, minimum air gap kati ya phases na kutoka phase hadi ground inapaswa kuwa 125 mm. Ikiwa condensation test imefanikiwa, minimum air gap inaweza kuwa kidogo chache kuliko 125 mm. Kutumia dry air kama insulating gas inaweza kuweka minimum air gap chache chache.

3.2.2 Kuongeza Breakdown Voltage katika Gas Gaps

Katika muktadha, ili kuhakikisha usalama na ulimwengu wa vifaa vya kugawisha umeme wa kiwango cha chini, breakdown voltage katika gas gaps pia inapaswa kuongezeka, na njia zenye kutosha zifuatazo:

• Kuboresha distribution ya electric field katika vifaa vya kugawisha umeme wa kiwango cha chini. Hii inaweza kufanyika kwa kuboresha shapes ya electrodes kulingana na mazingira halisi au kutumia space charges kwa kutosha kuboresha uniformity ya electric field. Ikiwa uniformity ya electric field inaonekana kuwa chache chache, kuongeza barriers pia ni chaguo.

• Kuzuia ionization process ya dry air. Kutumia pressure ya juu katika vifaa vya kugawisha umeme wa kiwango cha chini inaweza kuzuia ionization process ya dry air. Au, kutumia high vacuum katika vifaa vya kugawisha umeme wa kiwango cha chini inaweza kufanya kitu sawa.

Wakati wa kutumia high pressure au high vacuum, strength ya gas tank inapaswa kuwa kubwa sana, na leakage problems zinaweza kutokea katika kutumia kwa kawaida, kuleta athari mbaya. Kwa hiyo, katika muktadha halisi, kuboresha shape ya electrode na kuongeza barriers katika electric fields inayokuwa chache chache ni njia zaidi zinazoweza kufanyika kuboresha breakdown voltage katika gas gaps.

3.3 Udhibiti wa Muktadha wa Components

Mkombozi wa vifaa vya kugawisha umeme wa kiwango cha chini, ambayo ni vacuum circuit breakers, vacuum interrupters, na contacts, huathiri usalama na ulimwengu wa vifaa kwa kutosha, yanahitaji kutekeleza gharama za kutosha.

Tumaini ABB switchgear kama mfano. Vacuum interrupters yake hutathmini kwa kutosha kabla ya kutumia: automatic high-voltage tests hukubalisha insulation strength, na spiral magnetron devices hutathmini pressure ndani ya chamber full of inert gas. Baada ya isolation period iliyotakaswa, pressure test ya pili inafanyika, na results hupangana ili kuhakikisha sealing performance inafanikiwa.

Katika kutengeneza, ABB vacuum interrupters hupaswa kuwa na mazingira na process controls ya kutosha. Wanategemea German factory ya CalorEmag, wanategemea kwa kutosha kwa regional medium-voltage switchgear enterprises kabla ya centralized supply. High-performance alloys like Cu-Cr and W-C-Ag wanapaswa kutumia kwa components materials kuhakikisha durability.Assembly inafanyika katika cleanrooms maalum kwa "one-time sealing and exhausting" process: under 800°C high temperature, high vacuum hufanikiwa kwanza, followed by simultaneous welding and sealing to guarantee process reliability.

R&D evolution ya vacuum interrupters inarudi kwa ubora wa performance: assemblies za awali walikuwa wamechapa kwa air tu kwa kutumia insulating partitions tu kwa isolation. Ubora wa baadaye ulikuwa na insulating sleeves over interrupters and contacts ili kuboresha electric fields, followed by integral casting for interrupters and contacts to enhance phase-to-phase insulation and impact resistance, while adopting eco-friendly materials to integrate performance with environmental considerations.

3.4 Udhibiti wa Muktadha wa Design Validation Tests

Baada ya muktadha wa vifaa vya kugawisha umeme wa kiwango cha chini kumalizia, experimental validation inakuwa hatua muhimu. Experimental validation lazima iwe kwa undani na kufuata standards zinazohusiana, kama vile 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, and GB/T 1984-2014 High-Voltage AC Circuit Breakers.

Key Points for Type Tests

Verification ya performance kamili inapaswa kufanyika kwa electrical components and auxiliary elements of medium-voltage switchgear ili kuhakikisha technical parameters inafanikiwa. Wakati muktadha processes au production conditions zinabadilika, type tests yanapaswa kurudia kuhakikisha usalama na ulimwengu wa vifaa. Kwa vifaa vinavyotengeneza kwa kawaida, temperature rise test inaweza kuwa mara moja kila miaka minne; mechanical operation tests yanapaswa kutathmini operational performance; na pia, safety verification items such as short-time withstand current and peak withstand current tests yanapaswa kutathmini.

Tumaini ABB medium-voltage switchgear kama mfano, limefanikiwa experimental validations katika maeneo mengi kwa standards zile zisizokubalika saa hii, kuhakikisha usalama na ulimwengu wa kutosha. Tumaini internal arcing test kama mfano, ambayo hutathmini:

• Fixing methods and closed status of switchgear doors, covers, and other components;

• Firmness of fixing dangerous components;

• Structural stability of the equipment casing under combustion or other hazardous scenarios;

• Whether indicators are arranged in compliance with production specifications;

• Completeness of protective measures and the flammability rating of the equipment.
  Only by ensuring the equipment's non-flammability can operational safety be fundamentally guaranteed.

4. Muhtasara

Kama muhimu wa mfumo wa umeme, ulimwengu wa kutosha wa vifaa vya kugawisha umeme wa kiwango cha chini (MV) huathiri usalama wa mtandao. Kwa hiyo, ni muhimu kuongeza udhibiti wa usalama na ulimwengu wa vifaa, kuhakikisha kwa undani technical parameters kulingana na standards, na kujenga usalama wa msingi kwa muktadha wa validation tests, kuhakikisha vifaa vya kugawisha umeme wa kiwango cha chini (MV) yafanya kazi kwa kutosha kwenye distribution, protection, na control functions katika mfumo wa umeme.