Optimal Design og Fremme og Anvendelse af en Udenforstående Høvspændings Vakuumbryder

Kraftnettet er en afgørende grundlæggende og sikkerhedsmæssig forudsætning for moderne økonomisk udvikling og social fremskridt. Målet med at bygge et stærkt og intelligent kraftnet er at opbygge et moderne kraftnetsystem, der er sikkert, miljøvenligt, effektivt og interaktivt, for at nå frem til en videnskabelig udvikling af kraftnettet, og for at gøre kraftnettet til en grøn platform for optimering af energiressourcernes allokerings, en serviceplatform for at imødekomme forskellige brugeres behov, og en grundlæggende platform for at sikre national energisikkerhed.

Højspændingsbrydere er de vigtigste og mest kritiske styre- og beskyttelsesenheder i kraftsystemet. Uanset kraftledningenens tilstand, som f.eks. uden belastning, belasted eller ved kortslutning, skal bryderen handle pålideligt, enten ved at lukke eller åbne kredsen, når det er nødvendigt. Dets hovedfunktioner er følgende:

ZW32 - 12/630 - 20 outdoor højspændingsvakuum-bryder er en bredt anvendt skiftesvingning i det nuværende 12 kV distributionsnet. Den anvender en trefas-stolpe-type, fuldstændigt tæt struktur, og har stabile og pålidelige afbrydelsesegenskaber, en simpel og præcis udseende, let vægt, lille størrelse, og egnethed til installation på stolper. På grund af dets mange fordele, har det vundet bred anerkendelse blandt kraftbrugere siden det kom på markedet. Vores virksomhed har også engageret sig i dets produktion, med en årlig salgsomsætning over 5.000 enheder. Baseret på eftersalgservice i de seneste år, har vi foretaget nogle tekniske og teknologiske forbedringer og justeringer til de ofte rapporterede problemer fra brugere, som er blevet godt udbredt og anvendt.

1. Designbaggrund og principper

Det vigtigste fokus i "12. Femårplan" er transformation og opgradering. Det foreslår at bruge højteknologi til at transformere traditionelle industrier, forbedre produktets kernekonkurrenceevne gennem industri-transformation og -opgradering, og fremme den ordnede, sund og hurtige udvikling af elektriske ingeniørindustrien. På sit arbejdskonference i 2005 foreslog State Grid Corporation "at fremme standardiseret konstruktion af kraftnet, ensartede tekniske standarder for konstruktion af kraftnetprojekter på alle niveauer, fremme anvendelsen af typiske design, optimere design, spare investering, og forbedre effektivitet." Derfor, at tage kunder som fokuspunkt, aktivt reagere på kunders behov, og konstant forbedre og opgradere produktkvaliteten i overensstemmelse med standarder, er akutte opgaver for højspændingsbrydesindustrien.

Designprincipperne er: sikkerhed og pålidelighed, avanceret teknologi, rimelig investering, ensartede standarder, og effektiv drift. Man forsøger at opnå en koordineret enhed af ensartethed, pålidelighed, fremskridt, økonomi, tilpasning, fleksibilitet, tidssammenhæng og harmoni.

2. Indholdet af det optimale design

2.1 Designlayout for afbryderen

I eksisterende brydere udstyret med afbrydere, er afbryderne altid installeret på udgangsledningsiden. Denne opsætning har følgende ulemper:

• Ulempe 1: Afstandsbladet er elektrisk forbundet til udgangskontakten på strømtransformator, der er forbundet med vakuum-bryderen. Uanset om bryderen og afbryderen er i åben eller lukket tilstand, er indgangsenden af bryderen altid under strøm, hvilket ikke er gunstigt for inspektion og vedligeholdelse af bryderen.

• Ulempe 2: Nærheden af afstandsbladet til strømtransformator forstyrrer installation, kablings og daglige vedligeholdelse af strømtransformator, hvilket øger sværheden af dens inspektion.

For at løse de ovennævnte tekniske problemer, har vi anvendt følgende tekniske løsning, som vist på figur 1.

1. Brydermekanisme boks 2. Strømtransformator 3. Isolerende stolpe 4. Afstands-knivskontakt 5. Isolerende trækstang 6. Stolpe-isolator 7. Afbryder støtte

2. Indholdet af det optimale design

2.1 Designlayout for afbryderen

Afbryderen er installeret på strømforsyningssiden af bryderen, og en pålidelig mekanisk lås er sat mellem afbryderen og bryderen.

• Fordele 1: Når både bryderen og afbryderen er i åben tilstand, dannes der en tydelig adskillelseskløft mellem dem. I dette tilfælde kan installation, vedligeholdelse og inspektion af bryderen udføres med tillid, hvilket reducerer sværheden af bryderens vedligeholdelse.

• Fordele 2: Afbryderen og strømtransformator er installeret på indgangs- og udgangsledningsiderne af bryderen henholdsvis, så de vil ikke påvirke hinanden under vedligeholdelse, hvilket letter inspektion af strømtransformator og afbryderen.

2.2 Fleksibel valg af strømtransformator-forhold

Generelt har strømtransformatorerne til outdoor stolpemonterede højspændingsvakuum-brydere to installationsstrukturer: intern og ekstern. På grund af pladsbegrænsninger har de fleste strømtransformatorer en enkel-vinding design, hvilket gør det svært for brugere at justere forholdet i fremtiden ift. belastning. Dette øger investeringen i en vis grad og forårsager en spild af ressourcer.

For at løse dette problem, har vi gjort mange innovationer og design i forhold til struktur og process-teknologi.

• Løsning 1: Dual-vinding strømtransformatorer bruges til beskyttelse og måling, hvilket opfylder behovene for forskellige kraftbrugere.

• Løsning 2: Flere tap strømtransformatorer bruges til overstrømning-beskyttelse. For eksempel er strømtransformatorer med forhold 200/5, 400/5 og 600/5 konfigureret. En kontrolboks er placeret på venstre side af boksen, og en CT-forhold konverteringskontakt er designet nederst i kontrolboksen. Dette gør det meget nemmere for brugere at justere forholdet på stedet ift. den faktiske belastning, som vist på Figur 2, 3 og 4.

2.3 Øgning af eksterne isolationskravlængden

Kravlængden (leakage distance) refererer til den korteste afstand langs isolerende overflade mellem to ledere. Fra synsvinkel af produktets pålidelighed, er luft-isolation den mest pålidelige. Så længe netto isolationsafstanderne mellem lederne af forskellige faser og mellem ledere og jorden er sikret, kan isolationen garanteres.

Outdoor produkter opererer under relativt hårde betingelser og er udsat for forskellige vejrforhold hele året igennem. Dette gør dem tilbøjelige til mekaniske eller elektriske problemer, som direkte påvirker pålideligheden og sikkerheden af strømforsyningen og normal produktion. Derfor, denne faktor bør fuldt ud tages i betragtning i design og produktion for at sikre produktets pålidelighed i forskellige miljøer.

Som svar på den omtalte situation, har vi for alle isolerende dele af outdoor switch direkte udsat for eksternt miljø, herunder bushings, strømtransformatorer, isolerende trækstange, og stolpe-isolatorer, øget tætheden af shed kjoler. Derved har kravlængden nået 372 mm (som vist på figur 1). Denne forbedring forbedrer den samlede strukturelle isolationsydeevne, udvider anvendelsesmiljøet og placeringen af denne type vakuum-bryder, hvilket gør det muligt at bruge den i miljøer med høj støv, høj fugtighed og tung salt spray, og eliminerer potentielle kortslutningsrisici forårsaget af isolationsproblemer.

1. CT-forhold konverteringskontakt 2. Kontrolboks Front elevationsvisning af den forbedrede bryder (Figur 2)

Figur 3 Skematisk diagram af CT-forhold konverteringskontakt Bemærk: Position "0" angiver ingen beskyttelse og kortslutning.

Opgradering til en intelligent bryder

Med den kontinuerlige udvidelse af automatiseringsfeltet i kraftsystemet, har distributionsnetautomatiseringsprodukter mødt nye udviklingsmuligheder. Baseret på ZW32 - 12/630 - 20 model, har vores virksomhed selvudviklet et nyt produkt: outdoor intelligent højspændingsvakuum-bryder. Den består hovedsageligt af fire store dele: vakuum-bryderen, en tre-fas-integreret nul-sekvens-strømtransformator, en FDK-type controller, og en ekstern spændings-transformator, som vist på figur 5.

Denne intelligente bryder anvendes bredt i 10 kV urbane og landlige overskylsnet-linjer. Den kan fungere som en sektioneringsafbryder og en tie-switch, og er en automatiseret skifteenhed, der gør det muligt at automatisk allokere belastning i overskylsnet-linjerne. I grenlinjer, der leverer til store brugere, kan den bruges som en grænseafbryder (almindeligt kendt som en "watchdog"). I overskylsforsyningsnetværk kan den fungere som en genlukker og en sektioneringsafbryder.

Grænseafbryderen har en fjernstyringsmodel, beskyttelseskontrolleringsfunktioner, og kommunikationsfunktioner. Den kan pålideligt detektere og vurdere nul-sekvens-strømme i milliampereranger og fase-til-fase kortslutningsfejlstrømme inden for sin grænse. Den kan automatisk afbryde en-fase jordfejl og fase-til-fase kortslutningsfejl, hvilket sikrer stabil og pålidelig drift af kraftnettet.

Hovedfunktioner

• Funktion 1: Behandling af en-fase jordfejl
  Når en en-fase jordfejl opstår i brugerens grenlinje, afbryder den intelligente bryder automatisk. Andre grenbrugere i understationen og på forsyningsledningen påvirkes ikke af fejlen.

• Funktion 2: Isolering af fase-til-fase kortslutningsfejl
  Ved en fase-til-fase kortslutningsfejl i brugerens grenlinje, afbryder den intelligente bryder før understationens udgangsbeskyttelseskontakt, isolerer automatisk den defekte linje uden at forårsage strømafbrydelse for andre grenbrugere på forsyningsledningen.

• Funktion 3: Hurtig fejllokalisering
  Efter at den intelligente bryder afbryder pga. en fejl i brugerens grenlinje, oplever kun den ansvarlige bruger en strømafbrydelse. Brugeren rapporterer aktivt fejlinformationen, hvilket gør det muligt for strømforsyningsafdelingen hurtigt at sende personale til stedet for fejlfinding.

• Funktion 4: Overvågning af brugerbelastning
  Den intelligente bryder kan udstyres med trådet eller trådløs kommunikationsudstyr til at sende overvågningdata til strømovervågning- og administreringscenter, hvilket gør det muligt at overvåge brugerens belastning i realtid via fjernstyring. Den intelligente bryder kan afbrydes via SMS eller en computerbaseret backend-system.

Konklusion

Outdoor højspændingsvakuum-brydere bruger overskylsforbindelser for både indgangs- og udgangsledninger. De har fordele som lille fodaftryk, klar layout, bekvem operation og vedligeholdelse, færre strukturer, og hurtig konstruktion og installation. Under design- og produktionprocesserne bør der fortsat være en forbedring og optimering af forskellige ydeevneaspekter for at opnå fremragende resultater, for at sikre produktets sikker og pålidelig drift.