Dizainējot uzticamu 24kV gaisa un gāzes izolētu aprīkojumu

Pašlaik Ķīnas vidējā sprieguma elektrotīkli galvenokārt darbojas 10kV. Ar straujo ekonomisko attīstību elektrosūtījumi strauji pieaug, palielinot esošo elektrosniedzēju metožu ierobežojumus. Tā kā 24kV augstā sprieguma uzlādējumu bloku izcils priekšrocības apmierina lielākas sūtījumu prasības, tā ievedums rīkojumā ir klusā veidā guvis popularitāti nozarē. Pēc Valsts tīkla korporācijas "Paziņojums par 20kV sprieguma līmeņa veicināšanu" 20kV sprieguma līmenis ir strauji gūjis izplatību.

Kā šī sprieguma līmeņa kritiskais produkts, 24kV augstā sprieguma uzlādējumu bloku struktūra un izolācijas dizains ir kļuvuši par nozares fokusa punktu. Saskaņā ar elektroenerģētikas nozares standartu "Augstā sprieguma uzlādējumu bloku un vadības aprīkojuma vispārpieejamie tehniskie prasījumi" (DL/T 593-2006) konkrēti definēti uzlādējumu bloku izolācijas prasījumi. 24kV produktiem izolācijas prasījumi ir šādi:

Minimālais gaisa atstarpe (fāze-fāze, fāze-zeme): 180mm; Dažāspārņa celtne (fāze-fāze, fāze-zeme): 50/65 kV/min, (caur izolācijas savienojumiem): 64/79 kV/min; Gaisma impulsa celtne (fāze-fāze, fāze-zeme): 95/125 kV/min, (caur izolācijas savienojumiem): 115/145 kV/min.

Piezīme: Dati slīpnes kreisajā pusē attiecas uz stipri saistītām nestrādājošām sistēmām, bet labajā pusē - uz sistēmām, kurās nestrādājošā virziena zeme ir saistīta ar izbalancēšanas spuldzi vai nav saistīta.

24kV augstā sprieguma uzlādējumu blokus var sadalīt pēc izolācijas metodes uz gaisa izolēto metāla apvilkumu uzlādējumu blokiem un gaissfīra (SF6) izolēto ringveida glabātavu. 24kV gaisa izolētie metāla apvilkuma uzlādējumu bloki, īpaši vidēji novietoti izvelkami (turpmāk saukti 24kV vidēji novietotie uzlādējumu bloki), kļuvuši par galveno dizaina fokusu. Šajā rakstā apspriežami vairāki ieteikumi par 24kV vidēji novietoto uzlādējumu bloku un gaissfīra (SF6) izolēto ringveida glabātavu struktūras un izolācijas dizainu, kas piedāvāti kā atsauce un komentārs.

1. 24kV Vidēji Novietoto Uzlādējumu Bloku Dizains

24kV vidēji novietoto uzlādējumu bloku tehnoloģija galvenokārt nāk no trim avotiem: Pirmkārt, 12kV KYN28-12 produktu atjaunināšana, tieši aizstājot izolācijai saistītos daļas. Otrkārt, ārvalstu vidēji novietoto produktu ievads mūsu tirgū, piemēram, ABB un Eaton Senyuan. Treškārt, neatkarīgi izstrādāti 24kV vidēji novietoti uzlādējumu bloki Ķīnā. Trešais kategorija, kas ir izstrādāts speciāli Ķīnas esošajiem tehniskajiem apstākļiem un prasībām, ir konkurētspējīgākais tirgū. Tāpēc tā dizainā jāņem vērā vispārējais produkta struktūras un izolācijas dizains, kā to detalizēti apraksta zemāk:

1.1 Vienāda Augstuma Šķīvis un Trijstūra Konfigurācijas Trifāzes Maitinājuma Linijas

Lielākā daļa 12kV vidēji novietoto uzlādējumu bloku izmanto augstāko priekšpusē un zemāko aizmugurē struktūru, ar trifāzes maitinājuma linijām trijstūra (delta) konfigurācijā un instrumentu šķīvi kā noņemamu, neatkarīgu struktūru. Ja šis pašāds paņēmiens tiktu izmantots 24kV vidēji novietotiem uzlādējumu blokiem, tas skaidri nevarētu apmierināt minimālo gaisa atstarpi 180mm. Tāpēc 24kV vidēji novietotiem uzlādējumu blokiem jāizmanto vienāda augstuma šķīva dizains, ar instrumentu šķīvi integrētu galvenajā šķīvā.

Šķīva augstums jāpalielina līdz 2400mm, lai nodrošinātu vairāk telpas maitinājuma liniju un līdzstrāvasāja šķīvā. Maitinājuma linju sienas caurules jānovieto trijstūra konfigurācijā. Šis paņēmiens ne tikai apmierina gaisa atstarpes prasības, bet arī efektīvi samazina un iztur elektriskās spēces, uzlabo maitinājuma linju siltuma izdalīšanos un izolācijas uzticamību.

1.2 Racionāls Uzlādējumu Bloka Platumas Dizains

No izolācijas uzticamības perspektīvas, gaisa izolācija ir visuzticamākā metode; tikai jānodrošina minimālā izolācijas atstarpe, lai izolācija būtu pilnībā garantēta. Ņemot vērā pilnīgu gaisa izolāciju, 24kV uzlādējumu bloka teorētiskā platums būtu 1020mm. Tomēr reālajā ražošanā lielākā daļa ražotāju izvēlas šķīva platumu 1000mm, kas prasa izmantot kombinētu izolāciju. Parasti maitinājuma linijām tiek piestiprinātas spraugas, un starp fāzēm un fāzei-ar zemi tiek instalētas SMC (Sheet Molding Compound) izolācijas barjeras, lai uzlabotu izolāciju.

1.3 Izolācijas Dizains Līdzsvarotai Elektriskā Lauka Sadalīšanai

Mērījumi pierāda, ka jo augstāks sprieguma līmenis, jo augstāks lokālais elektriskais lauks dažāspārņu celtne testos, dažreiz ar redzamu koronas izplūdes troksni. Saskaņā ar noteikumiem, ja neizraisīs traucējošu izplūdi, tests tiek uzskatīts par veiksmīgu. Tomēr augsts lokālais elektriskais lauks var ietekmēt produktu spēju izturēt pārspriegumu normālajā darbībā. 

Tāpēc produkta dizainā jādod prioritāte līdzsvarotai elektriskā lauka sadalīšanai, izvairot lokālu lauka koncentrāciju. No praktiskā pieredzes, formas mainīšana, lai sasniegtu līdzsvarotu lauku, ir efektīva. Maitinājuma linju nogala beigu formēšanai izmanto formēšanas frezētāju, lai frezētu nogales beigas par apgaismojumu. Maitinājuma linju nogalās kontaktu šķīvā, pirmkārt, formējot tos pusapgaismojuma formā, tad frezējot tos par apgaismojumu. Ja iespējams, instalējiet metāla aizsargkapu ārpus līdzstrāvasāja plūmes kontaktiem, vai iebiedējiet metāla aizsargtīklus kontaktu šķīva liešanas procesā. Šie pasākumi efektīvi līdzsvaro elektriskā lauka sadalīšanu, samazina lauka virsūde, un turpmāk uzlabo izolācijas līmeni.

1.4 Ilga Krāpuce Izmantojamās Izklaides Materiālu Izmantošana

Izklaides materiāli, piemēram, sienas caurules, kontaktu šķīvi un atbalsta izolācijas, jāuzlabo ar paplašinātām šķīvām un pietiekamu krāpuču garumu, lai apmierinātu 24kV izolācijas prasības. Īpaši kontaktu šķīvu dizainā jāpievieno metāla aizsargtīkls, un iekšējā caviete jāformē ar dzelzs struktūru, lai izvairītos no apla struktūras problēmām, kas neefektīvi kontrolē kondensāciju un piesārņojumu gadījumos.

2. 24kV Gaissfīra (SF6) Izolēto Ringveida Glabātavu Dizains

Ārvalstu 24kV gaissfīra (SF6) izolēto ringveida glabātavu izstrāde sākās agrāk; Siemens un ABB to ieviesa 1980. gada sākumā. Tas ir tāpēc, ka daudzos ārvalstīs 24kV tiek izmantots kā galvenais vidējā sprieguma sadalīšanas sprieguma līmenis. To produkti ir tehnoloģiski uzlaboti, augstas veiktspējas un uzticami. Domēnā 24kV gaissfīra (SF6) izolētās ringveida glabātavas tikai nesen ir attīstījušās. Ierobežotas dažādas apstākļu dēļ, produkti joprojām ir pētījumu, izstrādes un testēšanas stadijā.

Tā kā 24kV gaissfīra (SF6) izolēto ringveida glabātavu tehnoloģija ir uzlabota, to struktūras un izolācijas dizains jāievēro balstoties uz ārvalstu pieredzi. Šeit ir daži ieteikumi par produktu struktūras un izolācijas dizainu:

2.1 Strukturālās Racionāluma Uzmanība

Jo visas dzīvās daļas un pārslēdzēji 24kV gaissfīra (SF6) izolētajās ringveida glabātavās ir aizsargāti stainless staļļa kuvertūrā, pilna ar SF6 gāzi, tās ir kompaktes. Struktūras dizainā jāņem vērā izolācijas stipruma un gāzes mitruma aspekti, lai racionāli izstrādātu šķīva dimensijas. Produkts jāizstrādā, lai būtu pilnīgs funkcionalitātes, viegli izmantojams un vienkāršs struktūrā.

2.2 Konfigurācijas Paplašināmība

Konfigurācijas dizains jāizstrādā, lai būtu paplašināms. Līdz tam pakāpeniski produktu kvalitāte un potenciāla plašāka izplatība atkarīga no tā konfigurācijas elastības. Standarta, modulāra dizaina izmantošana ļauj elastīgu paplašināšanos pa kreisi un pa labi.

2.3 Izolācijas Dizaina Uzticamība

Galvenais risks 24kV gaissfīra (SF6) izolētajām ringveida glabātavām ir izolācijas veiktspējas pazemināšanās. Faktori, kas izraisa izolācijas veiktspējas pazemināšanos, ietver: SF6 gāzes izplešanos; polimēru izolācijas vai izolējošo materiālu noteiktā permeabilitāte dažādām gāzēm (piemēram, ūdens garām), kas izraisa nepieņemamu kondensāciju kuvertūras iekšējās sienās; mitruma saturs SF6 gāzē; un izolācijas daļu trūkumi.

Lai izvairītos no izolācijas veiktspējas pazemināšanās, jāpieliek atbilstoši pasākumi, piemēram: izgatavot gāzes kuvertūru no nerusaustā metāla, izmantojot pilnu svarku, neatzīmējot nevienas aizsargātas atvērtas vietnes; izgatavot kabeļu savienojumu caurules no epoksīda liešanas smaldiņiem un integru šķīvā; uzlabot gāzes kuvertūras aizsargāšanu, lai samazinātu ūdens garu permeabilitāti; regullāri mērīt mitruma saturu, izmantojot SF6 mitruma mērītāju, ievietojot atbilstošu daudzumu desiccantu aizsargātā kuvertūrā, un stingri sildīt visus daļas saskaņā ar noteiktu temperatūru un laiku; izmantojot augstās čistības N2 vai SF6 gāzi, lai tīrītu aizpildīšanas līnijas, kad izveidojat vakuumu un aizpilda SF6 uzlādējumu bloku; un samazināt iekšējo mehānisko spriedzi izolācijas daļās, lai izvairītos no novecināšanās un trūkumu radīšanas. Šie pasākumi efektīvi uzlabos izolācijas uzticamību.

3. Secinājums

Lai arī 24kV augstā sprieguma uzlādējumu bloku struktūras un izolācijas dizains balstās uz 12kV uzlādējumu blokiem, prasības ir daudz augstākas. Turklāt, tā kā praktiskā darbības pieredze ir nepietiekama, visi ietekmējošie faktori jāņem vērā dizaina procesā, lai sasniedzētu produktu standartus.