Pinakamahusay na disenyo at pagpapalaganap at aplikasyon ng isang outdoor high-voltage vacuum circuit breaker

Ang grid ng kuryente ay isang mahalagang pundasyon at pangangalaga para sa modernong pag-unlad ng ekonomiya at lipunan. Ang layunin ng pagtatayo ng matatag at matalas na grid ng kuryente ay ang pagbuo ng isang makabagong sistema ng grid ng kuryente na ligtas, maginhawang-kaugnay, mabisang, at interaktibo, upang makamit ang siyentipikong pag-unlad ng grid ng kuryente, at gawing berdeng plataporma ito para sa optimal na pag-aallocate ng mga mapagkukunang enerhiya, isang plataporma ng serbisyo para sa pagtugon sa iba't ibang pangangailangan ng mga user, at isang pundamental na plataporma para sa pagtaguyod ng pambansang seguridad ng enerhiya.

Ang high-voltage circuit breakers ay ang pinakamahalagang kontrol at proteksyon na mga aparato sa sistema ng kuryente. Anuman ang estado ng linya ng kuryente, tulad ng walang-load, loaded, o short-circuit fault, kapag kinakailangan ang operasyon, ang circuit breaker ay dapat umaksiyon nang maasahan, kung saan maaaring sarado o bukas ang linya. Ang mga pangunahing tungkulin nito ay sumusunod:

Ang ZW32 - 12/630 - 20 outdoor high-voltage vacuum circuit breaker ay isang malawakang ginagamit na switching device sa kasalukuyang 12 kV distribution network. Ito ay gumagamit ng tatlong-phase pillar-type, fully-sealed structure, at mayroong matatag at maasahang interrupting performance, simple at concise na hitsura, light weight, maliliit na sukat, at angkop para sa pole-mounted installation. Dahil sa kanyang maraming mga abilidad, ito ay nakamit ang malawakang pabor mula sa mga power users simula noong ipinakilala ito sa merkado. Ang aming kompanya ay nagpatuloy din sa produksyon nito, na may taunang volume ng benta na higit sa 5,000 units. Batay sa after-sales service sa mga nakaraang taon, kami ay nagbigay ng ilang teknikal at teknolohikal na pagbabago at refinements sa mga karaniwang inireport na isyu ng mga user, na naging maayos na ipinromote at inilapat.

1. Design Background and Principles

Ang pangunahing focus ng "Ikalawang Sampung Taong Plan" ay ang pagbabago at pag-upgrade. Ito ay nag-advocate ng paggamit ng mataas na teknolohiya upang baguhin ang tradisyunal na industriya, pagtaas ng core competitiveness ng mga produkto sa pamamagitan ng industrial transformation at pag-upgrade, at pagpopromote ng maayos, mabuti, at mabilis na pag-unlad ng electrical engineering industry. Sa kanyang 2005 work conference, ang State Grid Corporation ay inihain ang "pagpapahalagang standarized construction ng grid ng kuryente, pag-unify ng teknikal na standards para sa konstruksyon ng grid ng kuryente sa lahat ng antas, pagpromote ng aplikasyon ng typical designs, pag-optimize ng mga disenyo, pag-save ng investment, at pag-improve ng efficiency." Kaya, ang pagbibigay-pansin sa mga customer, aktibong tugon sa mga pangangailangan ng customer, at patuloy na pag-improve at pag-upgrade ng kalidad ng produkto ay urgenteng mga tugas para sa high-voltage switch industry.

Ang mga prinsipyong disenyo ay: ligtas at maasahan, advanced technology, reasonable investment, unified standards, at efficient operation. Inaasahan ang pagkakamit ng koordinadong unity ng uniformity, reliability, advancement, economy, adaptability, flexibility, timeliness, at harmony.

2. Nilalaman ng Optimal na Disenyo

2.1 Disenyong Layout ng Isolator Switch

Sa mga existing circuit breakers na may isolator switches, ang mga isolator switches ay lahat na-install sa outgoing line side. Ang pagkakalagay na ito ay may mga sumusunod na drawbacks:

• Drawback 1: Ang isolation blade ay elektrikamente konektado sa outgoing line contact sa current transformer na naka-link sa vacuum circuit breaker. Anuman ang estado ng circuit breaker at isolator switch, ang incoming line end ng circuit breaker ay laging live, na hindi makakatulong sa inspeksyon at maintenance ng circuit breaker.

• Drawback 2: Ang pagkakapitapat ng isolation blade sa current transformer ay nag-cause ng interference sa pag-install, pag-wire, at daily maintenance ng current transformer, na nagdudulot ng pagtaas ng difficulty ng inspeksyon nito.

Upang tugunan ang nabanggit na teknikal na isyu, kami ay nag-adopt ng sumusunod na teknikal na solusyon, tulad ng ipinapakita sa Figure 1.

1.Circuit breaker mechanism box 2.Current transformer 3.Insulating post 4.Isolation knife switch 5.Insulating pull rod 6.Post insulator 7.Isolator switch support

2. Nilalaman ng Optimal na Disenyo

2.1 Disenyong Layout ng Isolator Switch

Ang isolator switch ay na-install sa power supply side ng circuit breaker, at isang maasahang mechanical interlock ay itinayo sa pagitan ng isolator switch at circuit breaker.

• Advantage 1: Kapag parehong open ang circuit breaker at isolator switch, nabubuo ang obvious isolation gap sa pagitan nila. Sa oras na ito, maaaring maisagawa ang pag-install, maintenance, at inspeksyon ng circuit breaker nang may tiwala, na nagbabawas ng difficulty ng maintenance ng circuit breaker.

• Advantage 2: Ang isolator switch at current transformer ay na-install sa incoming at outgoing line sides ng circuit breaker, kaya hindi sila magkakaapekto sa panahon ng maintenance, na nagpapadali sa inspeksyon ng current transformer at isolator switch.

2.2 Flexible Selection ng Current Transformer Ratio

Karaniwan, ang mga current transformers ng outdoor pole-mounted high-voltage vacuum circuit breakers ay may dalawang istruktura ng pag-install: internal at external. Dahil sa limitasyon ng espasyo, ang karamihan sa mga current transformers ay may single-winding design, na nagdudulot ng kahirapan sa mga user na i-adjust ang ratio batay sa load sa hinaharap. Ito ay nagdudulot ng pagtaas ng investment sa ilang antas at nagdudulot ng sayang ng resources.

Upang tugunan ang isyu na ito, kami ay naglabas ng maraming mga innovation at disenyo sa aspeto ng istruktura at proseso ng teknolohiya.

• Solution 1: Ginagamit ang dual-winding current transformers para sa proteksyon at metering, na sumasagot sa mga pangangailangan ng iba't ibang power users.

• Solution 2: Ginagamit ang multi-tap current transformers para sa over-current protection. Halimbawa, ang mga current transformers na may ratios ng 200/5, 400/5, at 600/5 ay nakonfigure. Isinasaayos ang control box sa kaliwa ng box shell, at inidisenyo ang CT ratio conversion switch sa ilalim ng control box. Ito ay lubhang nagpapadali sa mga user na i-adjust ang ratio on-site batay sa actual load, tulad ng ipinapakita sa Figures 2, 3, at 4.

2.3 Pagtaas ng External Insulation Creepage Distance

Ang creepage distance (leakage distance) ay tumutukoy sa pinakamaikling distansya sa paligid ng insulating surface sa pagitan ng dalawang conductor. Mula sa perspektibo ng reliabilidad ng produkto, ang air insulation ang pinakamaiiwas. Basta matiyak ang net insulation distances sa pagitan ng mga conductor ng iba't ibang phase at sa pagitan ng mga conductor at ground, matitiyak ang insulation.

Ang mga outdoor products ay nag-ooperate sa mas mahigpit na kondisyon at nakalantad sa iba't ibang climatic conditions sa loob ng taon. Ito ay nagpapahina sa kanila sa mga mekanikal o elektrikal na problema, na direktang nakakaapekto sa reliabilidad at seguridad ng suplay ng kuryente at normal na produksyon. Kaya, ang factor na ito ay dapat mabigyang-pansin sa disenyo at paggawa upang matiyak ang reliabilidad ng produkto sa iba't ibang environment.

Tugon sa nabanggit na sitwasyon, para sa lahat ng insulating parts ng outdoor switch na direktang nakalantad sa external environment, kasama ang bushings, current transformers, insulating pull rods, at post insulators, kami ay nag-increase ng density ng shed skirts. Bilang resulta, ang creepage distance ay umabot sa 372 mm (tulad ng ipinapakita sa Figure 1). Ang pagbabago na ito ay nagpapataas ng kabuuang structural insulation performance, nagpapalawak ng usage environment at lugar ng uri ng vacuum circuit breaker na ito, na nagpapahintulot sa kanyang gamitin sa environment na may mataas na dust, humidity, at salt spray, at nagwawala ng potential na short-circuit risks dahil sa insulation issues.

1.CT ratio conversion switch 2.Control box  Front elevation view ng improved circuit breaker (Figure 2)

Figure 3 Schematic diagram ng CT ratio conversion switchNote: Ang "0" position ay nangangahulugan ng walang proteksyon at short circuit.

Pag-upgrade sa Intelligent Circuit Breaker

Sa patuloy na paglaki ng automation field sa sistema ng kuryente, ang mga produkto ng distribution network automation ay nagkaroon ng bagong oportunidad sa pag-unlad. Batay sa ZW32 - 12/630 - 20 model, ang aming kompanya ay independiyenteng nagdevelop ng bagong produkto: ang outdoor intelligent high-voltage vacuum circuit breaker. Ito ay pangunahing binubuo ng apat na major parts: ang vacuum circuit breaker body, three-phase integrated zero-sequence current transformer, FDK-type controller, at external voltage transformer, tulad ng ipinapakita sa Figure 5.

Ang intelligent circuit breaker na ito ay malawakang ginagamit sa 10 kV urban at rural overhead loop network lines. Ito ay maaaring gamitin bilang sectional isolating switch at tie switch, at isang automated switching device na nagbibigay ng automatic allocation ng load sa loop network lines. Sa branch lines na nagbibigay ng supply sa malalaking users, ito ay maaaring gamitin bilang boundary switch (commonly known as a "watchdog"). Sa overhead feeder distribution network, ito ay maaaring gampanan ang tungkulin ng recloser at sectionizer.

Ang boundary circuit breaker ay may remote management mode, protection control functions, at communication functions. Ito ay maasahang magsusuri at magdedesisyon sa zero-sequence currents sa milliampere range at phase-to-phase short-circuit fault currents sa loob ng kanyang boundary. Ito ay maaaring awtomatikong putulin ang single-phase grounding faults at phase-to-phase short-circuit faults, na nagpapataas ng stable at maasahang operasyon ng grid ng kuryente.

Pangunahing Tungkulin

• Tungkulin 1: Pag-handle ng Single-phase Grounding Fault
  Kapag may single-phase grounding fault sa branch line ng user, ang intelligent circuit breaker ay awtomatikong trip. Ang iba pang branch users sa substation at sa feeder ay hindi naapektuhan ng fault.

• Tungkulin 2: Inter-phase Short-circuit Fault Isolation
  Kapag may inter-phase short-circuit fault sa branch line ng user, ang intelligent circuit breaker ay trip bago ang outgoing line protection switch ng substation, na awtomatikong nagii-isolate ng faulty line nang hindi nagdudulot ng brownout sa iba pang branch users sa feeder.

• Tungkulin 3: Mabilis na Lokasyon ng Fault
  Pagkatapos ng intelligent circuit breaker na trip dahil sa fault sa branch line ng user, ang responsable lang na user ang magkakaroon ng brownout. Ang user ay aktibong nagsasabi ng impormasyon ng fault, na nagbibigay-daan sa power supply department na mabilis na magpadala ng tao sa site para sa troubleshooting.

• Tungkulin 4: Monitoring ng Load ng User
  Ang intelligent circuit breaker ay maaaring ma-equipped ng wired o wireless communication accessories upang mag-transmit ng monitoring data sa power monitoring at management center, na nagbibigay ng remote real-time data monitoring ng load ng user. Ang intelligent circuit breaker ay maaaring tripin via SMS o computer-based back-end system.

Kasimpulan

Ang outdoor high-voltage vacuum circuit breakers ay gumagamit ng overhead connections para sa incoming at outgoing lines. Ito ay may mga abilidad tulad ng maliit na footprint, clear layout, convenient operation at maintenance, fewer structures, at mabilis na construction at installation. Sa proseso ng disenyo at paggawa, ang patuloy na pag-improve at optimization ng iba't ibang aspeto ng performance ay dapat gawin upang makamit ang excellence, na matitiyak ang ligtas at maasahang operasyon ng produkto.