Reliable 24kV õhuga ja gaasiga eraldatud seadme disainimine

Praegu on Hiina keskvoolu võrgud peamiselt 10kV. Kiire majandusliku arenguga on elektrivari kasvanud ja see on ainsasti näidanud olemasolevate elektri tarnemeteodi piiranguid. Kuna 24kV kõrgepinge lülitusrakenduste väljapaistevad eelised tõstmaks suuremaid laadikoguseid, on see vaikselt saanud tehnoloogia populaarseks sektoris. Pärast Riigivõrgu Korporatsiooni "Teade 20kV pingetaseme edendamise kohta" on 20kV pingetasemel toimunud kiire kasv.

Kui selle pingetaseme oluline toode, on 24kV kõrgepinge lülitusrakenduste struktuur ja isolatsioonprojektidega saanud sektori fookuspunkt. Välja arvatud elektrisektorite standard "Üldised tehnilised nõuded kõrgepinge lülitusrakendustele ja juhtimisele" (DL/T 593-2006), määratletakse selgelt lülitusrakenduste isolatsiooninõuded. 24kV toodete isolatsiooninõuded on järgmised:

Minimaalne õhulõige (faasa vahel, faas-maapunkti vahel): 180mm; võrkpinge vastupidavus (faasa vahel, faas-maapunkti vahel): 50/65 kV/min, (eraldusliitmestiku üle): 64/79 kV/min; äikesekummarduse vastupidavus (faasa vahel, faas-maapunkti vahel): 95/125 kV/min, (eraldusliitmestiku üle): 115/145 kV/min.

Märkus: Vasakul kaldkriipsu pool asuvad andmed kehtivad pinnalt maapitavate neutraalsüsteemide jaoks, paremal asuvad andmed kehtivad neutraali maapitmisega kumerduskreela või mitte maapitava süsteemi jaoks.

24kV kõrgepinge lülitusrakendused võivad isolatsioonimeetodi järgi jaguneida õhuisolatsiooniga metall-seitsmete lülitusrakendusteks ja SF6 gaasisolatsiooniga ringringlites. Erityiselt on 24kV õhuisolatsiooniga metall-seitsmete lülitusrakendused, eriti keskpäraselt väljavõetavad tüübid (edaspidi viidatakse neile 24kV keskpäraseks väljavõtmiseks), saanud olulise disainifookuseks. See artikkel arutab mitmeid soovitusi 24kV keskpärase väljavõtmise lülitusrakenduste ja SF6 gaasisolatsiooniga ringringlite struktuuri ja isolatsioonidisaini kohta, mis on antud viitetena ja kommentaarideks.

1. 24kV keskpärase väljavõtmise lülitusrakenduste disain

24kV keskpärase väljavõtmise lülitusrakenduste tehnoloogia päritolu on kolmest allikast: Esiteks, 12kV KYN28-12 toote uuendamine, kus otse asendatakse isolatsiooniga seotud osad. Teiseks, välismaiste keskpärase väljavõtmise toodete sisenemine, nagu ABB ja Eaton Senyuan. Kolmandaks, siseseks arendatud 24kV keskpärase väljavõtmise lülitusrakendused Hiinas. Kolmas kategooria, mis on spetsiaalselt disainitud Hiina praeguste tehniliste tingimuste ja nõudmistega, on turul kõige konkurentsiväline. Seetõttu tuleb selle disaini käigus täielikult kaaluda toote üldist struktuuri ja isolatsioonidisaini, mis on järgmises detailides:

1.1 Võrdsete kõrgusega kabinetide struktuur ja kolmnurklise busbari paigutus

Enamik 12kV keskpärase väljavõtmise lülitusrakendusi kasutab struktuuri, mis on eespool kõrgem ja tagapool madalam, kus kolmefase busbarid on paigutatud kolmnurgi (delta) konfiguratsioonis, ja mõõdekompartiment on eemaldatav, sõltumatu struktuur. Kui seda meetodit kasutataks 24kV keskpärase väljavõtmise lülitusrakenduste jaoks, ei saa see selgelt rahuldada 180mm minimaalse õhulõigu nõuet. Seetõttu peaks 24kV keskpärase väljavõtmise lülitusrakendus kasutama võrdsete kõrgusega kabinetide disaini, kus mõõdekompartiment on integreeritud peamisse kabinetisse.

Kabineti kõrgus peaks olema sobivalt suurendatud 2400mm-ni, et anda rohkem ruumi busbari ja lüliti kompartimentidele. Busbari seinapiirilised bushingid peaksid olema paigutatud kolmnurgi konfiguratsioonis. See lähenemine rahuldab mitte ainult õhulõigu nõudeid, vaid aitab ka tõhusalt takistada ja vastu tunda elektromagnetilisi jõud, parandab busbari soojenemise levikut ja tõstab isolatsioonipüsivust.

1.2 Lülitusrakenduse laiuse rasionalne disain

Isolatsioonipüsivuse seisukohalt on õhuisolatsioon kõige usaldusväärne meetod; kui tagatakse minimaalne isolatsioonilõige, on isolatsioon täiesti tagatud. Täieliku õhuisolatsiooniga disaini korral peaks 24kV lülitusrakenduse teoreetiline laius olema 1020mm. Kuid tegelikus tootmises valivad enamik tootjad kabineti laiuseks 1000mm, mis nõuab kompleksset isolatsiooni. Tavaliselt kasutatakse busbaridel termokindlat tubulit ja SMC (Sheet Molding Compound) isolatsioonispereid faasi vahel ja faas-maapunkti vahel, et tugevdada isolatsiooni.

1.3 Ühtlane elektriväljakuju disain

Testid on näidanud, et mida kõrgem pingetaseme, seda kõrgem lokalne elektriväljakuju võrkpinge vastupidavuse testide käigus, mõnikord koos silmnähtava korona väljalaenguga. Regulatsioonide kohaselt, kui ei toimu häiritsevat väljalaengu, peetakse testi läbitud. Kuid kõrge lokalne elektriväljakuju võib mõjutada toodete võimet vastu tunda ülepinge normaalsete töötingimustes.

Seetõttu peaks toodete disain prioriteediks panna võimalikult ühtlane elektriväljakuju, vältides lokalset väljakuju konsentratsiooni. Praktikakogemusest tulenevalt on joonte kujundamine, et saavutada ühtlane väljakuju, tõhus. Busbaride lõikejoone jaoks kasutage kuju fraasimasinat, et masinada lõiked nurkadesse. Kontaktikasti sees olevate busbaride lõikejoonte jaoks esmalt kujunda need poolikku ringi, siis masinada need nurkadesse. Kui võimalik, paigalda lüliti pliiatskontaktidele metallne ekraan või sisesta metallne ekraanverk kontaktikasti liivimisel. Need meetmed aitavad tõhusalt ühtlustada elektriväljakuju, takistada väljakuju tiipe ja veelgi tõsta isolatsioonitasemel.

1.4 Pika kroopimisvahemaaga isolatsioonimaterjalide kasutamine

Isolatsioonimaterjalid, nagu seinapiirilised bushingid, kontaktikastid ja toetuselektrid, peavad omama suurendatud rippe ja piisavat kroopimisvahemaad, et rahuldada 24kV isolatsiooninõuded. Eriti kontaktikastide disainis tuleb lisada metallne ekraanverk ja kasutada sisesises kõhu keel-like struktuuri, et vältida ringlike struktuuride probleeme, mis ei saa tõhusalt takistada kondenseerumist ja saaste kogunemist töötamise käigus.

2. 24kV SF6 gaasisolatsiooniga ringringlite disain

Välismaised 24kV SF6 gaasisolatsiooniga ringringlid alustasid varakult; ettevõtted nagu Siemens ja ABB tutvustasid neid 1980. aastate alguses. See on sellepärast, et paljud välismaised riigid kasutavad 24kV kui peamist keskvoolu pingetasemel. Nende tooted on tehnoloogiliselt arenenud, kõrgetehnoloogilised ja väga usaldusväärsed. Siseseks arendatud 24kV SF6 gaasisolatsiooniga ringringlid on arendunud alles hiljuti. Mitmete tingimuste piirangute tõttu on tooted endiselt uurimis-, arendus- ja testimisfases.

Kuna 24kV SF6 gaasisolatsiooniga ringringlite tehnoloogia on arenenud, peavad nende struktuur ja isolatsioonidisain põhinema välismaiste kogemustel. Järgmised on mõned soovitused toote struktuuri ja isolatsioonidisaini kohta:

2.1 Struktuurilise rasionaliteedi rõhutamine

Kuna kõik elavd osad ja lülitid 24kV SF6 gaasisolatsiooniga ringringlites on sealdatakse terase kabinetisse, mis on täidetud SF6 gaasiga, on nad kompaktsed. Struktuuridisaini tuleb täielikult arvesse võtta isolatsioonipüsivust ja gaasi niiskust, et rasionaldada kabineti mõõtmeid. Ühik peaks olema täis funktsioone, lihtne kasutada ja struktuurilt lihtne.

2.2 Konfiguratsioonide laiendatavus

Konfiguratsioonidisain peab olema laiendatav. Mõnevõrra sõltub toote kvaliteet ja laialdasem kasutamine selle konfiguratsioonilisest paindlikkusest. Standardiseeritud, modulaarne disain võimaldab paindlikku vasaku ja parema laiendamist.

2.3 Isolatsioonidisaini usaldusväärsus

24kV SF6 gaasisolatsiooniga ringringlite peamine risk on isolatsioonipüsivuse halvenemine. Isolatsioonipüsivuse halvenemise põhjustavad tegurid hõlmavad: SF6 gaasi väljunnet; polümeerisolatsiooniliste või sidusa materjali mingi permeabilitaat erinevate gaaside (nt veeaasta) suhtes, mis viib lubamatule kondenseerumisele konteineri sisseminekul; niiskuse sisalduse kontroll SF6 gaasis; ja isolatsiooniosade rikked.

Isolatsioonipüsivuse halvenemise ennetamiseks tuleb võtta vastavaid meetmeid, nagu: gaasi konteiner valmistamine terasest täismehhaanilise mahlapüstitusega, jättes kinni mitte ühtegi avatud avamist; kabe ühenduse bushingite valmistamine epoksi liivimisresinist ja nende integreerimine konteineriga; konteineri kinnituse tugevdamine, et vähendada veeaasta permeerumist; regulaarne niiskuse sisalduse mõõtmine SF6 niiskuse mõõturiga, paigutades sobiva koguse kuivendusaineid kinni sulgitud konteinerisse ja kõigi osade täpselt kuumustamine määratud temperatuuril ja ajal; SF6 lülitusrakenduste evakueerimisel ja täitmisel laadimisjoonte puhastamine kõrgepuhastusega N2 või SF6 gaasiga; ja insulateerivate osade sisejõudude minimeerimine, et vältida vananemist ja rikked. Need meetmed aitavad tõhusalt tõsta isolatsioonipüsivust.

3. Kokkuvõte

Kuigi 24kV kõrgepinge lülitusrakenduste struktuur ja isolatsioonidisain põhineb 12kV lülitusrakendustel, on nõuded palju karmimad. Lisaks praktikakogemuse puudulikkuse tõttu tuleb kõiki mõjutavaid tegureid täielikult arvesse võtta disainiprotsessi käigus, et rahuldada toote standardeid.