Gedrag van buiteveldse vakuumkuitsers onder gesimuleerde omgewings
Buitelike vakuumkruisbreekers word hoofsaaklik in die Medium Hoë Spannings (MHS) segment gebruik. Hulle dien as 'n kritieke komponent in die verspreidingssektor, veral binne 11kV en 33kV nette. 'n Wye verskeidenheid saamgestelde materiale word in die konstruksie van hierdie breekers gebruik. Onder hulle staan die vakuumonderbreker uit as die mees belangrike komponent. Vir buitelike kruisbreekers is die vakuumonderbreker tipies in 'n porselein huisves.
Hierdie breekers word aan die bedryfmechanisme via glasvezel-versterkte hars-giet bedryfsstokke verbonden, wat op hul beurt aan 'n gemeenskaplike stok gemaak van metaal-staal gekoppel is. Die bedryfmechanisme van buitelike vakuumkruisbreekers neem gewoonlik 'n veerversteur ontwerp aan, gehuisves in 'n plaatstaal behuising. Gegewe die gebruik van verskeie materiale, is dit noodsaaklik om die verenigbaarheid van hierdie materiale, sowel as die ontwerp en werkliksheid, onder verskillende omgewingsvoorwaardes te evalueer waar die breekers bedoel is om te funksioneer. Hierdie evaluering verseker probleemvrye prestasie en, gevolglik, die stabiliteit van die elektriese netwerk waaraan hulle deelneem.
Omgewingsproewe vir kruisbreekers, spesifiek lae-temperatuur en hoë-temperatuur proewe, word onder klousule 6.101.3 van IEC 62271 - 100[1] oorbrug. Vir koue-volt klimaate, is die voorkeurlike temperatuurbereik vir minimum- en maksimumwaardes -50°C tot +40°C, terwyl dit vir baie warm klimaate -5°C tot +50°C is. By hoogtes tot 1000 meter, is die voorkeurlike minimumomgewingstemperature vir die lae-temperatuur proef -10°C, -25°C, -30°C, en -40°C. In buitelike toepassings, moet die ontwerp van vakuumkruisbreekers rekening hou met vinnige temperatuurveranderinge. In Indië, ervaar baie plekke in gebiede soos Kasjmir, Himachal Pradesh, Uttarakhand, en Sikkim sulke temperatuurvariasies.
Temperature kan so laag as -25°C daal. In sulke plekke, word kwessies verwant aan koue toestande vererger deur frekwente voorkoms van verskynsels soos windkilte en sneeustorme. Tydens somer, in baie dele van Indië, kan temperature so hoog as 50°C styg. Vervaardigers wat kruisbreekers na lande wat uitermate lae of hoë temperature ervaar, eksporteer, moet die prestasie van hul produkte onder hierdie ekstreme klimatiese toestande bepaal.
Hierdie artikel ondersoek die prestasie van 36 kV-klas buitelike vakuumkruisbreekers (VCBs) onder gesimuleerde omgewingsvoorwaardes in ooreenstemming met IEC 62271 - 100. Die proewe bespreek hierin sluit in (a) die lae-temperatuur proef en (b) die hoë-temperatuur proef. Verder verken die artikel die bedryfstyd, die tydverskil tussen polusse, en die laaiertyd van die bedryfmechanisme vir 'n 36 kV-klas buitelike VCB.
Lae-temperatuur proef
Om 'n begrip te kry van die prestasie van buitelike VCBs onder lae-temperatuur toestande, is die prosedure soos in IEC-62271-100 gespesifiseer, as 'n verwysing aangewend. Hierdie IEC-standaard stel dat vir enkelhuisves kruisbreekers met 'n gemeenskaplike bedryfmechanisme, driefase proewe moet uitgevoer word. Vir meerhuisves kruisbreekers met onafhanklike polusse, is die proewing van een volledige polus toegelaat. In gevalle waar proeffasiliteitsbeperkinge bestaan, mag meerhuisves kruisbreekers getoets word deur een of meer van die volgende alternatiewe, mits die mekaniese bedryfstoestande van die kruisbreekers in die proefopstelling nie gunstiger is as normale toestande:
Tydens die proef, is enige instandhouding, deelvervanging, of herstellings van die kruisbreekers verbied. Tenzij die ontwerp van die kruisbreekers 'n hittebron benodig, moet die vloeistof of gasvoorsieninge vir die kruisbreekers by die proeflugtemperature wees.
Die volgende bedryfseienskappe van die breekers moet getoets word:
Sluitertyd
Oopmaaktyd
Tydverskil tussen polusse
Tydverspreiding tussen eenhede van een polus (indien meerpolus getoets)
Herlaaiertyd van die bedryfstoestel
Verbruik van die beheerskring
Verbruik van trippingsake en opname van paralelontsluiters
Duur van sluit- en oopmaakimpulsies
Heeldheidstoets indien van toepassing
Gasdruk indien van toepassing
Weerstand van die hoofkring
Tyd-reisgrafiek
Hierdie eienskappe moet opgeneem word by:
Drukveranderde parameters is nie van toepassing vir VCBs nie, omdat die kontakhouer in vakuumflasies gehuisves word en hierdie vakuumonderbreker assemblage in luggeïsoleerde porselein huisves word vir buitelike toepassing.
Die proefvolgorde vir lae-temperatuur proef is gedefinieer in klousule 6.101.3.3 van IEC 62271 - 100. Inisiale bedryfseienskappe [1.4] word gekenmerk nadat die breekers blootgestel is aan 20 ± 5°C. Na inisiale ondersoek met die kruisbreekers in geslote posisie, sal die temperatuur afneem na die minimum omgewingstemperatuur soos die temperatuurklasifikasie vereis. Die breekers sal vir 24 uur in geslote posisie gehou word met anti-kondensasie-verwarmer aan. Na 24 uur sal die breekers geopen en gesluit word by gerateerde waardes van voorspanning. Die oopmaak- en sluitertyd word opgeneem om lae-temperatuur bedryfseienskappe vas te stel. Dan word die voorsiening van anti-kondensasie-verwarmers vir 'n tydperk (t₁) soos deur die vervaardiger gespesifiseer, onderhewig aan 'n minimum van twee ure, afgesny. Gedurende hierdie interval, is alarmering toelaatbaar, maar vergrendeling is nie toelaatbaar nie. Na tyd t₁ word die breekers geopen en die oopmaaktyd opgeneem. Indien moontlik, word die meganiese reis-eienskappe ook gemeet om die onderbreekvermoë te evalueer.
Die breekers sal vir 24 uur in oop posisie wees, waarna die breekers gesluit en geopen word. Dan word 50 CO-operasies uitgevoer, met die eerste drie CO-operasies sonder enige vertraging. Balans CO-operasies word uitgevoer as C - tₑ - O - tₑ. Tyd tₑ is die tydperk tussen operasies. 'n 3-minuutinterval sal vir elke siklus of reeks toegelaat word. Na voltooiing van 50 CO-operasies, word die temperatuur van die klimatiese proefkamer teen 'n koers van 10 K/uur verhoog. Tussen die transisieperiode, word C - tₑ - O - tₑ en O - tₑ - C - tₑ - O-operasies uitgevoer sodat die breekers vir 30 minute in geslote en oop posisie bly tussen die operasievolgordes. Na die stabilisering van die kruisbreekers by omgewingstemperatuur, word 'n herhalingsmeting van die bedryfseienskappe uitgevoer by 20 ± 5°C vir vergelyking met die inisiale eienskappe by 20 ± 5°C.
CPRI het lae- en hoë-temperatuurproewe op MHS switsers tot 36 kV gedurende meer as tien jaar uitgevoer. Figuur 1 wys 'n tipiese proefopstelling vir 'n buitelike 36 kV vakuumkruisbreekers (VCB) geïnstalleer in die proefkamer vir hoë- en lae-temperatuurproewe.
Eksperimentele resultate vir 'n 36 kV-klas buitelike VCB tydens lae- en hoë-temperatuurproewe word aangebied. Die VCBs wat getoets is, was toegerus met veerbedryfmechanismes.
Die hoë-temperatuurproef is uitgevoer by +55°C, en die lae-temperatuurproewe is uitgevoer by -10°C en -25°C. Die volgende eienskappe is ondersoek om die prestasie van die VCB te analiseer:
Sluit- en oopmaaktyd (Bedryftyd)：Sluitertyd word gedefinieer as die tydsinterval tussen die energisering van die sluitkring, met die kruisbreekers in die oop posisie, en die oomblik wanneer die kontakte in alle polusse aanraak.Oopmaaktyd van 'n kruisbreekers word gedefinieer as die tydsinterval tussen die oomblik van energisering van die oopmaakvlug, met die kruisbreekers in die geslote posisie, en die oomblik wanneer die boogkontakte in alle polusse skei.
Vir volumetrische data, word die gemiddelde waarde van die bedryfstate van al drie polusse oorweeg vir vergelykingsdoeleindes. Aangesien die tydverspreiding tussen polusse vergelyk is, word die maksimum verandering tussen die maksimum- en minimumtyd van individuele polusse outomaties verteenwoordig.
a) Tydverspreiding tussen polusse
b) Eienskappe van die herlaaitoestel, soos herlaaiertyd en stroomverbruik.
c) Verandering in bedryfseienskappe in verwysing na die inisiale bedryfseienskappe.
Die prestasie van die breekers tydens hoë- en lae-temperatuurproewe is vergelyk met verwysing na die bogenoemde eienskappe, en die resultate word in die volgende afdelings bespreek.
Prestasieevaluering by hoë temperatuur
Die resultate van die hoë-temperatuurproef word in Tabel 1 aangebied. Inisiale eienskappe is by 20°C gemeet. IEC 62271 - 100 spesifiseer geen waarde vir bedryftyd of sluitertyd nie. Die gemeete inisiale oopmaaktye is ongeveer 36 ms, en die sluitertyd is ongeveer 44 ms. Soortgelyk, varieer die herlaaiertyd van die bedryfstoestel van 9,6 sek tot 11,3 sek, en die herlaaispanning is in die bereik van 2,8 A tot 3,1 A.
Na 24 uur blootstelling aan 55°C met die breekers in die geslote posisie, het die oopmaak- en sluitertyd uniform met ongeveer 5% verhoog. Na verdere 24-uur blootstelling aan 55°C met die breekers in die oop posisie, het die sluitertyd met ongeveer 2,5% en die oopmaaktyd met 4% verhoog.
Daar was geen betekenisvolle verandering in die tydverspreiding tussen polusse vir al drie proefmonsters tydens die hele proef nie. Dus, kan daaruit afgelei word dat die gedrag soortgelyk is in al die polusse van die VCB.Die herlaaiertyd het van 11,3 sek tot 9,6 sek verminder, maar die stroom het van 2,9 A tot 3,4 A verander.
Wanneer die oopmaak- en sluitertye tussen die inisiale en finale waardes by omgewingstemperatuur vergelyk word, is 'n verandering van minder as 1% in die bedryftyd waargeneem, wat verwaarloosbaar is.
Die inisiale bedryfseienskappe is by 20°C gemeet. Die gemeete inisiale waardes van die oopmaaktyd was ongeveer 36 ms, en die sluitertyd was 44 ms. Soortgelyk, was die herlaaiertyd van die bedryfstoestel 10,6 sek, en die herlaaispanning was 2,8 A.
Na 24 uur blootstelling aan -10°C met die breekers in die geslote posisie, het die oopmaaktyd met ongeveer 0,7% verminder, en die sluitertyd met ongeveer 2% verhoog, sonder betekenisvolle verandering.
Tydens die twee-ure periode sonder anti-kondensasieverwarmer, het die oopmaaktyd met 1,36% verminder.Na verdere 24 uur blootstelling aan -10°C met die breekers in die oop posisie, het die sluitertyd met ongeveer 3% verhoog, en die oopmaaktyd het met ongeveer 2% verminder.
Tydens die finale proef by omgewingstemperatuur, was die verandering minder as 1%. Deurgaans die hele lae-temperatuurproefperiode by -10°C, was daar geen betekenisvolle verandering in die tydverspreiding tussen polusse nie.
Die prestasie van die breekers by verskillende temperature, beginnende by +55°C, -10°C, en -25°C, word in Tabel 1 aangebied.
Betekenisvolle veranderinge in bedryftyd is waargeneem wanneer die breekers by 'n lae temperatuur van -25°C geopereer het. Die resultate in Tabel 3 dui daarop dat die breekers trawelheid getoon het tydens oopmaak en sluit by -25°C. Die persentasieverandering in bedryftyd by -25°C was merkbaar anders. Na 24 uur blootstelling, het die oopmaaktyd met 30% verhoog, en die sluitertyd met ongeveer 25% verhoog. Soortgelyk, na die anti-kondensasieverwarmers vir twee ure uit was, het die oopmaaktyd met 46% verhoog. Verdere blootstelling vir 24 uur by -25°C met die breekers in die oop posisie en die anti-kondensasieverwarmervoorsiening herstel, het 'n 44% verhoging in die oopmaaktyd en 'n 21% verhoging in die sluitertyd veroorsaak. Die tydgrafieke vir sluitertyd en oopmaaktyd wat tydens die proef opgeneem is, wys duidelik hierdie veranderinge.
Die proef by 'n omgewingstemperatuur van 20°C word in Figuur 2 getoon. Die tydgrafieke van die sluitertyd wat na 50 uur blootstelling by -25°C opgeneem is, word in Figuur 3 verskaf. Wanneer vergelyk, is die trawelheid van die breekers by -25°C duidelik waarneembaar.
Wanneer vergelyk met sy prestasie by -10°C, waar die verandering in bedryftyd slegs ongeveer 0,5% tot 3% was, het die eienskappe van die breekers by -25°C beduidend agteruitgegaan. By -25°C, het die bedryftydveranderinge tydens verskillende stadiums van die proef ongeveer 45% bereik.
Hierdie artikel bied die eksperimentele resultate van die vergelyking van die prestasie van 36 kV-klas buitelike vakuumkruisbreekers (VCBs) tydens lae- en hoë-temperatuurproewe in ooreenstemming met IEC 62271 - 100.
Die sleutelbesprekings van hierdie artikel is as volg:
Tydens die hoë-temperatuurproef by 55°C, het die buitelike VCBs bevredigend gevaar. Die waargenome veranderinge in bedryftyd en tydverspreiding tussen polusse was onbetekenend.
Tydens die lae-temperatuurproef by -10°C, was die veranderinge in bedryftyd en tydverspreiding tussen polusse onbetekenend.
Betekenisvolle veranderinge in bedryftyd is waargeneem wanneer die breekers by 'n lae temperatuur van -25°C geopereer het. Die waargenome veranderinge in oopmaaktyd het van 20% tot 46% gewissel, en veranderinge in sluitertyd het in die bereik van 25% tot 43% gewissel.
Die proewe wat uitgevoer is, dui daarop dat selfs al 'n buitelike VCB normaal kan funksioneer by -10°C, is daar geen versekering dat dit dieselfde sal presteer in kouer toestande soos -25°C nie. Dus, is dit noodsaaklik om sy prestasie by die vereiste lae temperatuur te verifieer.
