Optimal design och främjande och tillämpning av en utomhus högspänningsvakuumkretsutbrytare

Elättningsnätet är en viktig grund och skydd för modern ekonomisk utveckling och social framsteg. Målet med att bygga ett starkt och intelligensbaserat elnät är att skapa ett modernt elnätssystem som är säkert, miljövänligt, effektivt och interaktivt, för att uppnå vetenskaplig utveckling av elnätet, och göra elnätet till en grön plattform för optimering av energiresursers fördelning, en tjänstplattform för att möta mångsidiga användarbehov, och en grundläggande plattform för att säkerställa nationell energisäkerhet.

Högspänningsbrytare är de viktigaste och kritiska kontroll- och skyddsutrustningarna i elkraftsystemet. Oavsett strömföringslinjens tillstånd, som tom, belastad eller kortslutningsfel, bör brytaren agera pålitligt, antingen genom att stänga eller öppna kretsen, när det krävs att den ska fungera. Dess huvudsakliga funktioner är följande:

ZW32-12/630-20 utomhus högspänningsvakuummbrytare är en bredt använd växlingsenhet i det nuvarande 12 kV distributionsnätet. Den använder en trefasig pelartyp, helt sälvd sluten struktur, och har stabila och pålitliga avbrottsprestanda, enkel och koncis utseende, lätt vikt, liten storlek, och lämpar sig för installation på stolpar. På grund av dess många fördelar har den vunnit omfattande popularitet bland elkraftanvändare sedan den lanserades på marknaden. Vårt företag har också engagerat sig i dess produktion, med en årlig försäljningsvolym över 5 000 enheter. Baserat på efterförsäljningstjänster under de senaste åren har vi gjort vissa tekniska och teknologiska förbättringar och finjusteringar av de vanligen rapporterade problemen från användare, vilka har blivit väl främjade och tillämpade.

1. Designbakgrund och principer

Det viktigaste fokusområdet för "den tolfte femåriga planen" är omvandling och uppgradering. Det främjar användningen av högteknologi för att transformera traditionella industrier, förbättra produkternas kärnkraft genom industriell transformation och uppgradering, samt främja den ordnade, hälsosamma och snabba utvecklingen av elektriska ingenjörsindustrin. Vid sin arbetskonferens 2005 föreslog Statliga nätbolaget "att främja standardiserad byggnation av elnät, enhetliga tekniska standarder för elnätprojektsbyggnation på alla nivåer, främja användningen av typiska designar, optimera design, spara investering, och förbättra effektivitet." Därför, att ta kunder som fokus, aktivt svara på kundbehov, och kontinuerligt förbättra och uppgradera produktkvaliteten i linje med standarder är brådskande uppgifter för högspänningsbrytarindustrin.

Designprinciperna är: säkerhet och pålitlighet, avancerad teknik, rimlig investering, enhetliga standarder, och effektiv drift. Ansträngningar görs för att uppnå en samordnad enhetlighet av enhetlighet, pålitlighet, avancerad teknik, ekonomi, anpassbarhet, flexibilitet, tidsmässighet och harmoni.

2. Innehåll i den optimala designen

2.1 Designlayout av isoleringsbrytaren

I befintliga brytare med isoleringsbrytare installeras isoleringsbrytarna alltid på utgångslinjens sida. Denna disposition har följande nackdelar:

• Nackdel 1: Isoleringsbladet är elektriskt anslutet till utgångslinjens kontakt på strömtransformatorn som är kopplad till vakuummbrytaren. Oavsett om brytaren och isoleringsbrytaren är i öppet eller stängt tillstånd, är inkommande linjens slut på brytaren alltid under ström, vilket inte är gynnsamt för inspektion och underhåll av brytaren.

• Nackdel 2: Näraheten mellan isoleringsbladet och strömtransformatorn stör installation, kablage, och dagligt underhåll av strömtransformatorn, vilket ökar svårigheten av dess inspektion.

För att lösa ovan nämnda tekniska problem har vi antagit följande tekniska lösning, som visas i figur 1.

1.Brytarmekanismens låda 2.Strömtransformator 3.Isolerande pelare 4.Isoleringsknivbrytare 5.Isolerande dragstång 6.Pelarisolator 7.Stöd för isoleringsbrytare

2. Innehåll i den optimala designen

2.1 Designlayout av isoleringsbrytaren

Isoleringsbrytaren installeras på strömförsörjningssidan av brytaren, och en pålitlig mekanisk låsning är inställd mellan isoleringsbrytaren och brytaren.

• Fördel 1: När både brytaren och isoleringsbrytaren är i öppet tillstånd bildas ett tydligt isoleringsgap mellan dem. I detta fall kan installation, underhåll, och inspektion av brytaren utföras med självsäkerhet, vilket minskar svårigheten av brytarens underhåll.

• Fördel 2: Isoleringsbrytaren och strömtransformatorn är installerade på inkommande respektive utgående linjens sidor av brytaren, så de kommer inte att påverka varandra under underhåll, vilket underlättar inspektionen av strömtransformatorn och isoleringsbrytaren.

2.2 Flexibel val av strömtransformatorförhållandet

Generellt sett har strömtransformatorerna för utomhus monterade högspänningsvakuummbrytare två installationsstrukturer: interna och externa. På grund av rumsbegränsningar har de flesta strömtransformatorer en enda vindningsdesign, vilket gör det svårt för användare att justera förhållandet enligt lasten i framtiden. Detta ökar investeringen till viss del och orsakar en resursförbrukning.

För att lösa detta problem har vi gjort många innovationer och designar i termer av struktur och process teknik.

• Lösning 1: Dubbelvindnings strömtransformatorer används för skydd och mätning, vilket uppfyller behoven hos olika elkraftanvändare.

• Lösning 2: Flera tap-strömtransformatorer används för överströmningsskydd. Till exempel konfigureras strömtransformatorer med förhållanden 200/5, 400/5, och 600/5. En kontrollbox placeras på vänstersidan av lådan, och en CT-förhållandeswitch är designad i botten av kontrollboxen. Detta underlättar användare enormt att justera förhållandet på plats enligt den faktiska lasten, som visas i figurer 2, 3, och 4.

2.3 Öka yttre isolationskravlängden

Kravlängden (läcklängden) refererar till den kortaste avståndet längs den isolerande ytan mellan två ledare. Från perspektivet av produktens pålitlighet är luftisolering den mest pålitliga. Så länge de rena isoleringsavstånden mellan ledare av olika faser och mellan ledare och jorden garanteras, kan isoleringen garanteras.

Utomhusprodukter opererar under relativt hårda förhållanden och utsätts för olika klimatförhållanden hela året runt. Det gör dem benägna för mekaniska eller elektriska problem, vilket direkt påverkar pålitligheten och säkerheten av eldistributionen och normal produktion. Därför bör denna faktor fullt beaktas i design och tillverkning för att säkerställa produkten's pålitlighet i olika miljöer.

Som svar på ovan nämnda situation, för alla isolerande delar av den utomhusbrytare som direkt exponeras för den externa miljön, inklusive busshöljen, strömtransformatorer, isolerande dragstångar, och pelarisolatorer, har vi ökat tätheten av sköldrockarna. Som ett resultat har kravlängden nått 372 mm (som visas i figur 1). Denna förbättring ökar den totala strukturella isoleringsprestandan, expanderar användningsmiljön och platserna för denna typ av vakuummbrytare, vilket gör det möjligt att använda den i miljöer med högt dammhalt, hög fuktighet, och tung saltnebel, och eliminerar potentiella kortslutningsrisker orsakade av isoleringsproblem.

1.CT-förhållandeswitch 2.Kontrollbox  Frontal elevationsbild av den förbättrade brytaren (Figur 2)

Figur 3 Schematisk bild av CT-förhållandeswitchNot: "0"-position indikerar inget skydd och kortslutning.

Uppgradering till en intelligent brytare

Med den kontinuerliga expansionen av automatiseringsområdet i elkraftsystemet har distributionsnätsautomatiseringsprodukter fått nya utvecklingsmöjligheter. Baserat på ZW32-12/630-20-modellen har vårt företag oberoende utvecklat en ny produkt: utomhus intelligent högspänningsvakuummbrytare. Den består huvudsakligen av fyra stora delar: vakuummbrytarkroppen, en trefasintegrerad nollsekvensströmtransformator, en FDK-typ kontroller, och en extern spänningsomvandlare, som visas i figur 5.

Denna intelligenta brytare används vidt och bredt i 10 kV stads- och landsbygdsoverheadloopnät. Den kan fungera som en sektionell isoleringsbrytare och en bindningsbrytare, och är en automatiserad växlingsenhet som möjliggör automatisk fördelning av last i loopnätlinjer. I grenlinjer som levererar stora användare kan den användas som en gränsskyddsbrytare (vanligtvis kallad en "watchdog"). I overheadförsörjningsnät kan den fungera som en återställare och en sektionerare.

Gränsskyddsbrytaren har en fjärrhanteringssätt, skyddskontrolleringsfunktioner, och kommunikationsfunktioner. Den kan pålitligt detektera och bedöma nollsekvensströmmar i milliampererange och fas-till-fas kortslutningsfelströmmar inom dess gräns. Den kan automatiskt avbryta ensidiga jordningsfel och fas-till-fas kortslutningsfel, vilket garanterar det stabila och pålitliga driftsättet av elnätet.

Huvudfunktioner

• Funktion 1: Hantering av ensidigt jordningsfel
  När ett ensidigt jordningsfel uppstår i användarens grenlinje, avbryter den intelligenta brytaren automatiskt. Andra grenanvändare i stationen och på försörjningslinjen påverkas inte av felet.

• Funktion 2: Isolering av fas-till-fas kortslutningsfel
  Vid ett fas-till-fas kortslutningsfel i användarens grenlinje, avbryter den intelligenta brytaren innan stationsutgångskyddsbrytaren, vilket automatiskt isolerar felaktig linje utan att orsaka strömavbrott för andra grenanvändare på försörjningslinjen.

• Funktion 3: Snabb felplacering
  Efter att den intelligenta brytaren avbryter på grund av ett fel i användarens grenlinje, upplever endast den ansvarige användaren strömavbrott. Användaren rapporterar aktivt felinformation, vilket möjliggör för elnätsföretaget att snabbt sända personal till platsen för felsökning.

• Funktion 4: Användarlastövervakning
  Den intelligenta brytaren kan utrustas med trådbunden eller trådlös kommunikationstillbehör för att skicka övervakningsdata till elkraftövervaknings- och hanteringscentrum, vilket möjliggör fjärrövervakning av användarens last i realtid. Den intelligenta brytaren kan avbrytas via SMS eller en datorbaserad backend-system.

Slutsats

Utomhus högspänningsvakuummbrytare använder överhängande anslutningar för både inkommande och utgående linjer. De erbjuder fördelar som liten fotavtryck, klar layout, bekväm operation och underhåll, färre strukturer, och snabb konstruktion och installation. Under design- och tillverkningsprocesser bör kontinuerliga förbättringar och optimeringar av olika prestandasegment utföras för att uppnå excellens, vilket garanterar produkten's säkra och pålitliga drift.