Progettazione Ottimale e Promozione e Applicazione di un Interruttore a Vuoto per Alta Tensione da Esterno

La rete elettrica è una base fondamentale e una garanzia per lo sviluppo economico moderno e il progresso sociale. L'obiettivo di costruire una rete elettrica forte e intelligente è quello di realizzare un sistema di rete elettrica moderna che sia sicuro, rispettoso dell'ambiente, efficiente e interattivo, al fine di ottenere uno sviluppo scientifico della rete elettrica e trasformarla in una piattaforma verde per l'ottimizzazione dell'allocazione delle risorse energetiche, una piattaforma di servizi per soddisfare le diverse esigenze degli utenti e una piattaforma fondamentale per garantire la sicurezza energetica nazionale.

Gli interruttori ad alta tensione sono i dispositivi di controllo e protezione più importanti e critici nel sistema elettrico. Indipendentemente dallo stato della linea elettrica, come vuota, carica o in cortocircuito, quando è richiesto di operare, l'interruttore dovrebbe agire in modo affidabile, chiudendo o aprendo il circuito. Le sue funzioni principali sono le seguenti:

L'interruttore ad alta tensione a vuoto ZW32 - 12/630 - 20 all'aperto è un dispositivo di commutazione ampiamente utilizzato nella rete di distribuzione attuale a 12 kV. Adotta una struttura a tre fasi a pilastro, completamente sigillata, e presenta prestazioni di interruzione stabili e affidabili, un aspetto semplice e conciso, peso leggero, dimensioni ridotte e idoneità per l'installazione su pali. Grazie ai suoi numerosi vantaggi, ha guadagnato un favore diffuso tra gli utenti elettrici fin dalla sua introduzione sul mercato. La nostra azienda si è anche impegnata nella sua produzione, con un volume di vendita annuo superiore a 5.000 unità. In base al servizio post-vendita negli ultimi anni, abbiamo apportato alcune migliorie tecniche e tecnologiche alle problematiche comunemente segnalate dagli utenti, che sono state ben promosse e applicate.

1. Contesto e Principi di Progettazione

Il focus del "Piano Quinquennale 12" è la trasformazione e l'aggiornamento. Si propone di utilizzare tecnologie ad alto livello per trasformare le industrie tradizionali, migliorando la competitività centrale dei prodotti attraverso la trasformazione e l'aggiornamento industriale, e promuovendo lo sviluppo ordinato, sano e rapido dell'industria elettrotecnica. Nel suo convegno di lavoro del 2005, la State Grid Corporation ha proposto "promuovere la costruzione standardizzata della rete elettrica, unificare i standard tecnici per la costruzione di progetti di rete elettrica a tutti i livelli, promuovere l'applicazione di progetti tipici, ottimizzare i progetti, risparmiare investimenti e migliorare l'efficienza". Pertanto, prendendo gli utenti come punto focale, rispondere attivamente alle esigenze degli utenti e continuare a migliorare e aggiornare la qualità del prodotto in linea con gli standard sono compiti urgenti per l'industria degli interruttori ad alta tensione.

I principi di progettazione sono: sicurezza e affidabilità, tecnologia avanzata, investimento ragionevole, standard unificati e operazioni efficienti. Si cerca di ottenere una coordinata unità di uniformità, affidabilità, avanzamento, economia, adattabilità, flessibilità, tempestività e armonia.

2. Contenuto della Progettazione Ottimale

2.1 Disposizione del Disegno dell'Interruttore Isolante

Negli interruttori esistenti dotati di interruttori isolanti, questi ultimi sono installati sempre sul lato di uscita. Questa disposizione presenta i seguenti inconvenienti:

• Inconveniente 1: La lama di isolamento è collegata elettricamente al contatto di uscita del trasformatore di corrente collegato all'interruttore a vuoto. Indipendentemente dal fatto che l'interruttore e l'interruttore isolante siano in posizione aperta o chiusa, l'estremità di ingresso dell'interruttore è sempre sotto tensione, il che non è favorevole alla manutenzione e ispezione dell'interruttore.

• Inconveniente 2: La vicinanza della lama di isolamento al trasformatore di corrente interferisce con l'installazione, il cablaggio e la manutenzione quotidiana del trasformatore di corrente, aumentando la difficoltà della sua ispezione.

Per risolvere i problemi tecnici menzionati, abbiamo adottato la seguente soluzione tecnica, come mostrato nella Figura 1.

1.Cassa meccanismo interruttore 2.Trasformatore di corrente 3.Pilastro isolante 4.Interruttore a coltello 5.Asta isolante 6.Isolatore a pilastro 7.Sostegno interruttore isolante

2. Contenuto della Progettazione Ottimale

2.1 Disposizione del Disegno dell'Interruttore Isolante

L'interruttore isolante è installato sul lato di alimentazione dell'interruttore, e viene imposto un blocco meccanico affidabile tra l'interruttore isolante e l'interruttore.

• Vantaggio 1: Quando entrambi l'interruttore e l'interruttore isolante sono in posizione aperta, si forma una chiara distanza di isolamento tra di loro. A questo punto, l'installazione, la manutenzione e l'ispezione dell'interruttore possono essere effettuate con fiducia, riducendo la difficoltà della manutenzione dell'interruttore.

• Vantaggio 2: L'interruttore isolante e il trasformatore di corrente sono installati rispettivamente sui lati di ingresso e uscita dell'interruttore, quindi non interferiranno durante la manutenzione, facilitando l'ispezione del trasformatore di corrente e dell'interruttore isolante.

2.2 Selezione Flessibile del Rapporto del Trasformatore di Corrente

In generale, i trasformatori di corrente degli interruttori ad alta tensione a vuoto all'aperto montati su pali hanno due strutture di installazione: interna ed esterna. A causa delle limitazioni spaziali, la maggior parte dei trasformatori di corrente ha una configurazione a singola avvolgente, il che rende difficile per gli utenti regolare il rapporto in base al carico futuro. Ciò aumenta l'investimento in una certa misura e provoca uno spreco di risorse.

Per risolvere questo problema, abbiamo introdotto molte innovazioni e progettazioni in termini di struttura e tecnologia di processo.

• Soluzione 1: Vengono utilizzati trasformatori di corrente a doppia avvolgente per protezione e rilevamento, soddisfacendo le esigenze di diversi utenti elettrici.

• Soluzione 2: Vengono utilizzati trasformatori di corrente multi-tappe per la protezione contro sovracorrenti. Ad esempio, vengono configurati trasformatori di corrente con rapporti di 200/5, 400/5 e 600/5. Viene impostata una scatola di controllo sul lato sinistro della scatola esterna, e viene progettato un interruttore di conversione del rapporto CT nella parte inferiore della scatola di controllo. Questo facilita notevolmente agli utenti l'adattamento del rapporto in loco in base al carico effettivo, come mostrato nelle Figure 2, 3 e 4.

2.3 Aumento della Distanza di Strisciamento dell'Isolamento Esterno

La distanza di strisciamento (distanza di perdita) si riferisce alla distanza più breve lungo la superficie isolante tra due conduttori. Dal punto di vista della affidabilità del prodotto, l'isolamento aerea è il più affidabile. Basta assicurare le distanze nette di isolamento tra i conduttori di fasi diverse e tra i conduttori e il terreno per garantire l'isolamento.

I prodotti all'aperto operano in condizioni relativamente difficili ed sono esposti a varie condizioni climatiche durante tutto l'anno. Questo li rende suscettibili a problemi meccanici o elettrici, che influiscono direttamente sulla affidabilità e sicurezza dell'energia elettrica e sulla produzione normale. Pertanto, questo fattore dovrebbe essere pienamente considerato nella progettazione e fabbricazione per garantire la affidabilità del prodotto in vari ambienti.

In risposta alla situazione sopra menzionata, per tutte le parti isolate dello switch all'aperto direttamente esposte all'ambiente esterno, inclusi i bocchetti, i trasformatori di corrente, le aste isolate e gli isolatori a pilastro, abbiamo aumentato la densità delle gonne a cappuccio. Di conseguenza, la distanza di strisciamento ha raggiunto 372 mm (come mostrato nella Figura 1). Questo miglioramento aumenta le prestazioni generali di isolamento strutturale, espande l'ambiente e le ubicazioni di utilizzo di questo tipo di interruttore a vuoto, permettendogli di essere utilizzato in ambienti con polvere elevata, umidità elevata e spruzzi salini pesanti, ed elimina i rischi potenziali di cortocircuito causati da problemi di isolamento.

1.Interruttore di conversione del rapporto CT 2.Scatola di controllo Vista frontale dell'interruttore migliorato (Figura 2)

Figura 3 Diagramma schematica dell'interruttore di conversione del rapporto CTNota: La posizione "0" indica nessuna protezione e cortocircuito.

Aggiornamento a Interruttore Intelligente

Con l'espansione continua del campo dell'automazione nel sistema elettrico, i prodotti di automazione della rete di distribuzione hanno visto nuove opportunità di sviluppo. Basandoci sul modello ZW32 - 12/630 - 20, la nostra società ha sviluppato autonomamente un nuovo prodotto: l'interruttore ad alta tensione a vuoto all'aperto intelligente. È composto principalmente da quattro parti principali: il corpo dell'interruttore a vuoto, un trasformatore di corrente zero sequenza integrato a tre fasi, un controller del tipo FDK e un trasformatore di tensione esterno, come mostrato nella Figura 5.

Questo interruttore intelligente è ampiamente utilizzato nelle linee a rete anellata urbane e rurali a 10 kV. Può fungere da interruttore isolante sezione e da interruttore di collegamento, ed è un dispositivo di commutazione automatico che consente l'allocazione automatica del carico nelle linee a rete anellata. Nei rami di alimentazione di grandi utenti, può essere utilizzato come interruttore di confine (noto comunemente come "guardian"). Nella rete di distribuzione aerei, può funzionare come ricombinatore e sezionatore.

L'interruttore di confine presenta una modalità di gestione remota, funzioni di controllo e protezione, e funzioni di comunicazione. Può rilevare e giudicare in modo affidabile le correnti di sequenza zero nell'ordine di milliampère e le correnti di cortocircuito tra fasi all'interno del suo confine. Può tagliare automaticamente i guasti di terra monofase e i guasti di cortocircuito tra fasi, garantendo l'operazione stabile e affidabile della rete elettrica.

Funzioni Principali

• Funzione 1: Gestione dei Guasti di Terra Monofase
  Quando si verifica un guasto di terra monofase sulla linea di ramo dell'utente, l'interruttore intelligente si disconnette automaticamente. Gli altri utenti di ramo nella sottostazione e sulla linea di alimentazione non sono influenzati dal guasto.

• Funzione 2: Isolamento dei Guasti di Cortocircuito Interfase
  In caso di un guasto di cortocircuito interfase sulla linea di ramo dell'utente, l'interruttore intelligente si disconnette prima dell'interruttore di protezione della linea di uscita della sottostazione, isolando automaticamente la linea difettosa senza causare interruzioni di energia per gli altri utenti di ramo sulla linea di alimentazione.

• Funzione 3: Localizzazione Rapida del Guasto
  Dopo che l'interruttore intelligente si disconnette a causa di un guasto sulla linea di ramo dell'utente, solo l'utente responsabile subisce un'interruzione di energia. L'utente segnala attivamente le informazioni sul guasto, consentendo al dipartimento di fornitura di energia di inviare rapidamente personale sul sito per la risoluzione del guasto.

• Funzione 4: Monitoraggio del Carico dell'Utente
  L'interruttore intelligente può essere equipaggiato con accessori di comunicazione filari o wireless per trasmettere i dati di monitoraggio al centro di monitoraggio e gestione dell'energia, consentendo il monitoraggio remoto in tempo reale del carico dell'utente. L'interruttore intelligente può essere disconnesso tramite SMS o un sistema back-end basato su computer.

Conclusione

Gli interruttori ad alta tensione a vuoto all'aperto utilizzano connessioni aere sia per l'ingresso che per l'uscita. Offrono vantaggi come un piccolo ingombro, una disposizione chiara, un'operazione e manutenzione comode, meno strutture e un'installazione e costruzione veloce. Durante i processi di progettazione e fabbricazione, dovrebbero essere effettuate continue migliorie e ottimizzazioni di vari aspetti delle prestazioni per raggiungere l'eccellenza, assicurando l'operazione sicura e affidabile del prodotto.