Оптимальный дизайн и продвижение применения наружного высоковольтного вакуумного выключателя

Электросеть является ключевым фундаментом и гарантом современного экономического развития и социального прогресса. Цель создания мощной и интеллектуальной электросети - построить современную систему электроснабжения, которая будет безопасной, экологичной, эффективной и интерактивной, чтобы достичь научного развития электросети и сделать ее зеленой платформой для оптимизации распределения энергетических ресурсов, сервисной платформой для удовлетворения разнообразных потребностей пользователей и основной платформой для обеспечения национальной энергетической безопасности.

Высоковольтные выключатели являются наиболее важными и критическими устройствами управления и защиты в энергосистеме. Независимо от состояния линии электропередач, будь то холостой ход, нагруженное состояние или короткое замыкание, при необходимости операции выключатель должен надежно срабатывать, либо замыкая, либо размыкая цепь. Его основные функции следующие:

Высоковольтный вакуумный выключатель ZW32-12/630-20 для наружного использования широко применяется в текущих сетях распределения напряжением 12 кВ. Он имеет трехфазную стоечную полностью герметичную конструкцию, обладает стабильной и надежной характеристикой прерывания, простым и лаконичным внешним видом, небольшим весом и размером, подходит для установки на столбах. Благодаря своим многочисленным преимуществам, он получил широкое признание среди энергетических пользователей с момента выхода на рынок. Наша компания также занимается его производством, объем продаж составляет более 5000 единиц в год. На основе послепродажного обслуживания в последние годы мы внесли некоторые технические и технологические улучшения и доработки, которые были успешно внедрены и применены.

1. Дизайн и принципы

Ключевым направлением "Двенадцатой пятилетки" является трансформация и модернизация. Она призывает использовать высокие технологии для преобразования традиционных отраслей, повышая конкурентоспособность продукции через промышленную трансформацию и модернизацию, и содействовать упорядоченному, здоровому и быстрому развитию электроэнергетической отрасли. На рабочем совещании 2005 года Государственная сетевая корпорация предложила "продвигать стандартизированное строительство электросети, объединять технические стандарты для строительства инженерных сооружений всех уровней электросети, продвигать использование типовых проектов, оптимизировать проектирование, экономить инвестиции и повышать эффективность". Поэтому, сосредоточив внимание на клиентах, активно реагируя на их потребности и постоянно улучшая и модернизируя качество продукции в соответствии со стандартами, являются срочными задачами для высоковольтной переключательной промышленности.

Принципы дизайна: безопасность и надежность, передовые технологии, разумные инвестиции, единые стандарты и эффективная эксплуатация. Стараются достичь согласованного единства однородности, надежности, передовости, экономичности, адаптивности, гибкости, своевременности и гармонии.

2. Содержание оптимального дизайна

2.1 Дизайн расположения разъединителя

В существующих выключателях, оснащенных разъединителями, разъединители всегда устанавливаются на стороне исходящей линии. Такое расположение имеет следующие недостатки:

• Недостаток 1: Разделительный нож электрически соединен с контактами исходящей линии на трансформаторе тока, связанном с вакуумным выключателем. Независимо от того, находятся ли выключатель и разъединитель в открытом или закрытом состоянии, входящий конец выключателя всегда находится под напряжением, что не способствует проверке и обслуживанию выключателя.

• Недостаток 2: Близость разделительного ножа к трансформатору тока мешает установке, подключению и ежедневному обслуживанию трансформатора тока, увеличивая сложность его проверки.

Для решения вышеупомянутых технических проблем мы применили следующее техническое решение, как показано на рисунке 1.

1. Коробка механизма выключателя 2. Трансформатор тока 3. Изоляционный столб 4. Разделительный нож 5. Изоляционная тяга 6. Изолятор-столб 7. Опора разъединителя

2. Содержание оптимального дизайна

2.1 Дизайн расположения разъединителя

Разъединитель установлен на стороне питания выключателя, и между разъединителем и выключателем установлена надежная механическая блокировка.

• Преимущество 1: Когда и выключатель, и разъединитель находятся в открытом состоянии, между ними образуется явный изоляционный зазор. В это время можно уверенно проводить установку, обслуживание и проверку выключателя, снижая сложность его обслуживания.

• Преимущество 2: Разъединитель и трансформатор тока установлены соответственно на сторонах входящей и исходящей линии выключателя, поэтому они не будут влиять друг на друга при обслуживании, что облегчает проверку трансформатора тока и разъединителя.

2.2 Гибкий выбор коэффициента трансформации трансформатора тока

Обычно трансформаторы тока наружных высоковольтных вакуумных выключателей имеют две конструкции установки: внутреннюю и внешнюю. Из-за ограничений по пространству большинство трансформаторов тока имеют однообмоточную конструкцию, что затрудняет пользователям возможность изменения коэффициента в зависимости от нагрузки в будущем. Это увеличивает инвестиции в определенной степени и приводит к потере ресурсов.

Для решения этой проблемы мы сделали много инноваций и разработок в области конструкции и технологических процессов.

• Решение 1: Используются двухобмоточные трансформаторы тока для защиты и учета, что удовлетворяет потребностям различных энергопользователей.

• Решение 2: Используются многоконтактные трансформаторы тока для защиты от перегрузки. Например, конфигурируются трансформаторы тока с коэффициентами 200/5, 400/5 и 600/5. На левой стороне корпуса установлен контрольный ящик, а в нижней части контрольного ящика спроектирован переключатель коэффициента трансформации тока. Это значительно облегчает пользователям возможность изменения коэффициента на месте в зависимости от фактической нагрузки, как показано на рисунках 2, 3 и 4.

2.3 Увеличение внешнего изоляционного ползучего расстояния

Ползучее расстояние (расстояние утечки) означает кратчайшее расстояние вдоль изоляционной поверхности между двумя проводниками. С точки зрения надежности продукта, воздушная изоляция является самой надежной. Если обеспечены чистые изоляционные расстояния между проводниками разных фаз и между проводниками и землей, изоляция может быть гарантирована.

Наружные изделия работают в относительно суровых условиях и подвергаются воздействию различных климатических условий на протяжении всего года. Это делает их склонными к механическим или электрическим проблемам, которые напрямую влияют на надежность и безопасность энергоснабжения и нормального производства. Поэтому этот фактор следует полностью учитывать при проектировании и изготовлении, чтобы обеспечить надежность продукта в различных условиях окружающей среды.

В ответ на вышеупомянутое, для всех изоляционных частей наружного выключателя, непосредственно подверженных внешней среде, включая втулки, трансформаторы тока, изоляционные тяги и изоляторы-столбы, мы увеличили плотность юбок. В результате ползучее расстояние достигло 372 мм (как показано на рисунке 1). Это улучшение повышает общую изоляционную производительность конструкции, расширяет условия и места использования этого типа вакуумного выключателя, позволяя ему использоваться в условиях с высокой запыленностью, высокой влажностью и сильным солевым туманом, и устраняет потенциальные риски короткого замыкания, вызванные проблемами изоляции.

1. Переключатель коэффициента трансформации тока 2. Контрольный ящик  Фронтальная эскизная вид усовершенствованного выключателя (рис. 2)

Рис. 3 Схема переключателя коэффициента трансформации тока Примечание: Положение "0" означает отсутствие защиты и короткого замыкания.

Обновление до интеллектуального выключателя

С постоянным расширением автоматизации в энергетической системе, продукты автоматизации распределительных сетей получили новые возможности для развития. На основе модели ZW32-12/630-20 наша компания самостоятельно разработала новый продукт: наружный интеллектуальный высоковольтный вакуумный выключатель. Он состоит из четырех основных частей: корпус вакуумного выключателя, трехфазный интегрированный трансформатор нулевой последовательности, контроллер типа FDK и внешний трансформатор напряжения, как показано на рисунке 5.

Этот интеллектуальный выключатель широко используется в городских и сельских воздушных кольцевых сетях напряжением 10 кВ. Он может служить секционным разъединителем и связующим выключателем, являясь автоматическим коммутационным устройством, которое позволяет автоматически распределять нагрузку в кольцевых сетях. В линиях, питающих крупных потребителей, он может использоваться как граничный выключатель (обычно называемый "сторож"). В воздушных распределительных сетях он может функционировать как реклоузер и секционизатор.

Граничный выключатель имеет режим удаленного управления, функции защиты и управления, а также функции связи. Он может надежно обнаруживать и определять нулевые последовательности токов в миллиамперном диапазоне и межфазные короткозамкнутые токи в своей границе. Он может автоматически отключать однофазные заземленные и межфазные короткозамкнутые отказы, обеспечивая стабильную и надежную работу электросети.

Основные функции

• Функция 1: Обработка однофазных заземленных отказов
  При возникновении однофазного заземленного отказа в ветви пользователя интеллектуальный выключатель автоматически срабатывает. Другие ветви пользователей на подстанции и на линии питания не подвергаются влиянию отказа.

• Функция 2: Изоляция межфазных короткозамкнутых отказов
  При возникновении межфазного короткозамкнутого отказа в ветви пользователя интеллектуальный выключатель срабатывает до защитного выключателя исходящей линии подстанции, автоматически изолируя неисправную линию без отключения других ветвей пользователей на линии питания.

• Функция 3: Быстрое определение местоположения отказа
  После срабатывания интеллектуального выключателя вследствие отказа в ветви пользователя только ответственный пользователь испытывает отключение питания. Пользователь активно сообщает информацию о отказе, что позволяет энергоснабжающей организации быстро отправить персонал на место для устранения неполадок.

• Функция 4: Мониторинг нагрузки пользователя
  Интеллектуальный выключатель может быть оборудован проводными или беспроводными средствами связи для передачи данных мониторинга в центр управления и мониторинга энергоснабжения, что позволяет осуществлять удаленный реал-тайм мониторинг нагрузки пользователя. Интеллектуальный выключатель может быть сработан через SMS или компьютерную систему управления.

Заключение

Наружные высоковольтные вакуумные выключатели используют воздушные соединения для входящих и исходящих линий. Они предлагают такие преимущества, как малая площадь, четкая планировка, удобство эксплуатации и обслуживания, меньшее количество конструкций и быстрое строительство и монтаж. В процессе проектирования и производства следует постоянно улучшать и оптимизировать различные характеристики, чтобы достичь совершенства и обеспечить безопасную и надежную работу продукта.