Projeto Ótimo e Promoção e Aplicação de um Disjuntor a Vácuo de Alta Tensão para Exteriores

A rede elétrica é uma base crucial e um salvaguarda para o desenvolvimento econômico moderno e o progresso social. O objetivo de construir uma rede elétrica forte e inteligente é construir um sistema moderno de rede elétrica que seja seguro, ambientalmente amigável, eficiente e interativo, para alcançar o desenvolvimento científico da rede elétrica, e tornar a rede elétrica uma plataforma verde para otimizar a alocação de recursos energéticos, uma plataforma de serviços para atender às diversas demandas dos usuários e uma plataforma fundamental para garantir a segurança energética nacional.

Os disjuntores de alta tensão são os dispositivos de controle e proteção mais importantes e críticos no sistema de energia. Independentemente do estado da linha de energia, como sem carga, carregada ou com falha de curto-circuito, quando for necessário operar, o disjuntor deve agir de maneira confiável, fechando ou abrindo o circuito. Suas principais funções são as seguintes:

O disjuntor de vácuo de alta tensão externo ZW32-12/630-20 é um dispositivo de comutação amplamente utilizado na atual rede de distribuição de 12 kV. Adota uma estrutura trifásica em poste, totalmente selada, e apresenta desempenho de interrupção estável e confiável, aparência simples e concisa, peso leve, tamanho compacto e adequação para instalação em postes. Devido a suas numerosas vantagens, tem ganhado grande favor entre os usuários de energia desde sua introdução no mercado. Nossa empresa também se envolveu em sua produção, com um volume anual de vendas superior a 5.000 unidades. Com base no serviço pós-venda nos últimos anos, fizemos algumas melhorias e refinamentos técnicos e tecnológicos nas questões comumente relatadas pelos usuários, que foram bem promovidas e aplicadas.

1. Contexto e Princípios de Design

O foco principal do "Plano Quinquenal 12" é a transformação e atualização. Ele defende o uso de tecnologia de alto nível para transformar indústrias tradicionais, aumentando a competitividade central dos produtos através da transformação e atualização industrial, e promovendo o desenvolvimento ordenado, saudável e rápido da indústria de engenharia elétrica. Na conferência de trabalho de 2005, a IEE-Business propôs "promover a construção padronizada da rede elétrica, unificar os padrões técnicos para a construção de engenharia de redes elétricas em todos os níveis, promover a aplicação de designs típicos, otimizar designs, economizar investimentos e melhorar a eficiência". Portanto, considerando os clientes como o centro de atenção, responder ativamente às necessidades dos clientes e continuar a melhorar e atualizar a qualidade dos produtos de acordo com os padrões são tarefas urgentes para a indústria de disjuntores de alta tensão.

Os princípios de design são: segurança e confiabilidade, tecnologia avançada, investimento razoável, padrões unificados e operação eficiente. Esforços são feitos para alcançar uma unidade coordenada de uniformidade, confiabilidade, avanço, economia, adaptabilidade, flexibilidade, pontualidade e harmonia.

2. Conteúdo do Design Ótimo

2.1 Layout de Design do Disjuntor Seccionador

Nos disjuntores existentes equipados com disjuntores seccionadores, os disjuntores seccionadores são instalados no lado de saída. Esta disposição tem as seguintes desvantagens:

• Desvantagem 1: A lâmina de isolamento está conectada eletricamente ao contato de saída no transformador de corrente ligado ao disjuntor de vácuo. Independentemente de o disjuntor e o disjuntor seccionador estarem abertos ou fechados, a extremidade de entrada do disjuntor está sempre sob tensão, o que não é favorável à inspeção e manutenção do disjuntor.

• Desvantagem 2: A proximidade da lâmina de isolamento ao transformador de corrente interfere na instalação, fiação e manutenção diária do transformador de corrente, aumentando a dificuldade de sua inspeção.

Para resolver os problemas técnicos mencionados acima, adotamos a seguinte solução técnica, conforme mostrado na Figura 1.

1.Caixa do mecanismo do disjuntor 2.Transformador de corrente 3.Poste isolante 4.Disjuntor seccionador 5.Vara isolante 6.Isolador de poste 7.Suporte do disjuntor seccionador

2. Conteúdo do Design Ótimo

2.1 Layout de Design do Disjuntor Seccionador

O disjuntor seccionador é instalado no lado de alimentação do disjuntor, e uma travamento mecânico confiável é configurado entre o disjuntor seccionador e o disjuntor.

• Vantagem 1: Quando tanto o disjuntor quanto o disjuntor seccionador estão no estado aberto, uma lacuna de isolamento óbvia é formada entre eles. Neste momento, a instalação, manutenção e inspeção do disjuntor podem ser realizadas com confiança, reduzindo a dificuldade da manutenção do disjuntor.

• Vantagem 2: O disjuntor seccionador e o transformador de corrente são instalados nos lados de entrada e saída do disjuntor, respectivamente, portanto, eles não se afetarão durante a manutenção, facilitando a inspeção do transformador de corrente e do disjuntor seccionador.

2.2 Seleção Flexível da Relação do Transformador de Corrente

Geralmente, os transformadores de corrente dos disjuntores de vácuo de alta tensão externos em postes têm duas estruturas de instalação: interna e externa. Devido às limitações de espaço, a maioria dos transformadores de corrente tem um design de bobina única, o que dificulta que os usuários ajustem a relação de acordo com a carga no futuro. Isso aumenta o investimento em certa medida e causa um desperdício de recursos.

Para resolver este problema, fizemos muitas inovações e designs em termos de estrutura e tecnologia de processo.

• Solução 1: Transformadores de corrente de dupla bobina são usados para proteção e medição, atendendo às necessidades de diferentes usuários de energia.

• Solução 2: Transformadores de corrente de múltiplos pontos são usados para proteção contra correntes excessivas. Por exemplo, são configurados transformadores de corrente com relações de 200/5, 400/5 e 600/5. Uma caixa de controle é instalada no lado esquerdo da caixa, e um interruptor de conversão de relação de TC é projetado na parte inferior da caixa de controle. Isso facilita muito aos usuários ajustarem a relação no local de acordo com a carga real, conforme mostrado nas Figuras 2, 3 e 4.

2.3 Aumento da Distância de Rastejo de Isolamento Externo

A distância de rastejo (distância de vazamento) refere-se à menor distância ao longo da superfície isolante entre dois condutores. Do ponto de vista da confiabilidade do produto, o isolamento a ar é o mais confiável. Basta garantir as distâncias de isolamento líquido entre condutores de fases diferentes e entre condutores e o solo, o isolamento pode ser garantido.

Produtos externos operam em condições relativamente severas e estão expostos a várias condições climáticas ao longo do ano. Isso os torna propensos a problemas mecânicos ou elétricos, que afetam diretamente a confiabilidade e a segurança do fornecimento de energia e da produção normal. Portanto, esse fator deve ser plenamente considerado no projeto e fabricação para garantir a confiabilidade do produto em vários ambientes.

Em resposta à situação mencionada, para todas as partes isolantes do disjuntor externo diretamente expostas ao ambiente externo, incluindo buchas, transformadores de corrente, varas isolantes e isoladores de poste, aumentamos a densidade das saias de chuveiro. Como resultado, a distância de rastejo atingiu 372 mm (conforme mostrado na Figura 1). Essa melhoria aumenta o desempenho de isolamento estrutural geral, expande o ambiente e locais de uso deste tipo de disjuntor de vácuo, permitindo seu uso em ambientes com alta poeira, alta umidade e salmoura pesada, e elimina riscos potenciais de curto-circuito causados por problemas de isolamento.

1.Interruptor de conversão de relação de TC 2.Caixa de controle Vista frontal elevada do disjuntor aprimorado (Figura 2)

Figura 3 Diagrama esquemático do interruptor de conversão de relação de TC Nota: A posição "0" indica sem proteção e curto-circuito.

Atualização para um Disjuntor Inteligente

Com a expansão contínua do campo de automação no sistema de energia, os produtos de automação de redes de distribuição têm recebido novas oportunidades de desenvolvimento. Baseado no modelo ZW32-12/630-20, nossa empresa desenvolveu independentemente um novo produto: o disjuntor de vácuo de alta tensão externo inteligente. É composto principalmente por quatro partes principais: o corpo do disjuntor de vácuo, um transformador de corrente de sequência zero integrado trifásico, um controlador do tipo FDK e um transformador de tensão externo, conforme mostrado na Figura 5.

Este disjuntor inteligente é amplamente utilizado em linhas de rede em anel aéreas urbanas e rurais de 10 kV. Pode servir como um disjuntor seccionador e um disjuntor de ligação, e é um dispositivo de comutação automatizado que permite a alocação automática de carga nas linhas de rede em anel. Nas linhas de ramificação que fornecem grandes usuários, pode ser usado como um disjuntor de fronteira (comumente conhecido como "vigilante"). Na rede de distribuição aérea, pode funcionar como um recloser e um seccionador.

O disjuntor de fronteira apresenta um modo de gerenciamento remoto, funções de controle de proteção e comunicação. Pode detectar e julgar de forma confiável correntes de sequência zero na faixa de miliamperes e correntes de falha de curto-circuito entre fases dentro de sua fronteira. Pode cortar automaticamente falhas de aterramento monofásico e falhas de curto-circuito entre fases, garantindo a operação estável e confiável da rede elétrica.

Principais Funções

• Função 1: Tratamento de Falhas de Aterramento Monofásico
  Quando ocorre uma falha de aterramento monofásico na linha de ramificação do usuário, o disjuntor inteligente dispara automaticamente. Outros usuários de ramificação na subestação e na alimentadora não são afetados pela falha.

• Função 2: Isolamento de Falhas Interfásicas
  Em caso de falha de curto-circuito interfásico na linha de ramificação do usuário, o disjuntor inteligente dispara antes do disjuntor de proteção de saída da subestação, isolando automaticamente a linha defeituosa sem causar interrupção de energia para outros usuários de ramificação na alimentadora.

• Função 3: Localização Rápida de Falhas
  Após o disjuntor inteligente disparar devido a uma falha na linha de ramificação do usuário, apenas o usuário responsável experimenta uma interrupção de energia. O usuário relata ativamente as informações da falha, permitindo que o departamento de fornecimento de energia despache rapidamente pessoal ao local para solucionar o problema.

• Função 4: Monitoramento de Carga do Usuário
  O disjuntor inteligente pode ser equipado com acessórios de comunicação com fio ou sem fio para transmitir dados de monitoramento para o centro de monitoramento e gestão de energia, permitindo o monitoramento remoto e em tempo real dos dados de carga do usuário. O disjuntor inteligente pode ser disparado via SMS ou sistema de back-end baseado em computador.

Conclusão

Os disjuntores de vácuo de alta tensão externos utilizam conexões aéreas tanto para entrada quanto para saída. Oferecem vantagens como pequeno espaço ocupado, layout claro, operação e manutenção convenientes, menos estruturas e rápida construção e instalação. Durante os processos de design e fabricação, devem ser realizadas melhorias e otimizações contínuas em vários aspectos de desempenho para alcançar a excelência, garantindo a operação segura e confiável do produto.