Ontwerp en Implementering van 'n Gasverwarmingsapparaat vir 110kV Porsleinpaal SF6 Sirkuitbreekker

Hoëspanne-sirkuitbreekers is een van die mees kritieke beheerapparate in die kragstelsel. Die operasie-status van hoëspanne-sirkuitbreekers het direk invloed op die veilige en stabiele werking van die kragstelsel. Daarvan maak die buiteporselein-stok SF₆-sirkuitbreekers deel uit as een van die hoof tipes hoëspanne-sirkuitbreekers. SF₆ het 'n hoë elektriese verdraagsaamheid, uitmuntende boogblusvermoë en isolasievermoë. In die praktyk is egter gevind dat in streng koue areas soos Zhangjiakou Bashang in Hebei Provinsie, lae temperature maklik die vloeibare SF₆-gas kan veroorsaak, wat lei tot 'n afname in die druk van SF₆-gas. Dit kan 'n lae-druk-alarm vir die sirkuitbreekers veroorsaak of selfs 'n slot (sirkuitbreekerslot beteken dat die sirkuitbreekers nie kan sluit of oopmaak nie), wat ernstig die breekvermoë en isolasievermoë van die sirkuitbreekers affekteer. Om hierdie probleem te hanteer, ontwerp hierdie artikel 'n gas-verhittingsapparaat vir die 110kV porselein-stok SF₆-sirkuitbreekers.

1 Lae-druk-alarm en Slot van die Porselein-stok SF₆-sirkuitbreekers

In die Bashang-area van Zhangjiakou kan die winter temperature -30 °C bereik. Lae-druk-alarm- en selfs slot-foute van SF₆-sirkuitbreekers het verskeie kere in transformasies in die Bashang-area voorgekom. In net een maand het die lae-druk-alarm meer as 30 keer voorgekom, en die slotfout meer as 10 keer, wat 'n groot potensiële bedreiging vir die veilige en stabiele werking van die kragnet stel. Navorsing het getoon dat die primêre oorsaak van die alarm- en slotfoute by die 110kV porselein-stok SF₆-sirkuitbreekers die afwesigheid van 'n SF₆-gas-verhittingsapparaat is. Aangesien die SF₆-gaskamer direk blootgestel is aan die buitomgewing, sal die SF₆-gas vloeibaar word wanneer die omgewingstemperatuur tot 'n sekere vlak daal, wat lei tot 'n druk in die gaskamer wat laer is as die gespesifiseerde alarm- en slotdrukwaardes.

2 Probleme met Tradisionele Oplossings

Tans is die hoofmetodes om die lae-druk-alarm- en slotprobleme van die porselein-stok SF₆-sirkuitbreekers op te los as volg:
(1) Die sirkuitbreekers opblaas om die molekulêre massa van die gas in die tank te verhoog, wat die druk van die SF₆-gas verhoog. Hierdie metode is egter nie toepaslik in uiterst koue weer nie. Omdat die bygevoegde SF₆-gas vinnig vloeibaar word onder lae temperature en hoë druk-omstandighede, kan dit steeds nie die gasdruk verhoog nie. Die gestelde druk van SF₆ in die sirkuitbreekers is gewoonlik 0.6 MPa, en die verzadigde dampdruk van SF₆ is 0.6 MPa by -20 °C. Wanneer die omgewingstemperatuur daal, sal die verzadigde dampdruk van SF₆ ook daal. Dit beteken dat in 'n uiterst lae temperatuur-omgewing, selfs al word die sirkuitbreekers opgeblaas, die toegevoegde gas vinnig vloeibaar word weens die verzadigde dampdruk van SF₆-gas, en die doel van die drukverhoging kan nie bereik word nie. Dus, wanneer die omgewingstemperatuur laer is as -20 °C, kan hierdie metode nie die gestelde druk binne die sirkuitbreekers herstel nie.
(2) Die slotkring van die sirkuitbreekers handmatig ontkoppel om die sirkuitbreekers normaal te laat sluit en oopmaak. Hierdie metode laat egter die sirkuitbreekers sonder die beskerming van die elektriese slot agter. Indien die gasdruk binne die sirkuitbreekers die vereistes vir boogblussing of selfs isolering nie kan volhou nie, kan ernstige ongelukke voorkom, en die arbeidskoste is relatief hoog.
(3) Die gebruik van die metode om die SF₆-gas te verhit om die probleem van vloeibaarwording van die boogblusmedium van die SF₆-sirkuitbreekers in koue areas op te los. Volgens die spesifieke struktuur van die sirkuitbreekers word 'n gepaste verhittingsapparaat aangepas, en deur die werkingstemperatuur van die SF₆-gas te verhoog deur verhitting, word die vloeibaarwording van die SF₆-gas in 'n lae-temperatuur-omgewing vermy. Die gasverhittingsapparaat van die sirkuitbreekers kan gewoonlik outomaties die verhittingsfunksie aktiveer of deaktiveer volgens die verandering in die omgewingstemperatuur. Die bedryfs- en instandhoudingspersoneel kan die outomatiese aktivering- en deaktiveringstemperatuurinstellings volgens die werklike omgewingstemperatuur instel. Gelykend skynbaar met die handmatige ontkoppeling van die slotkring van die sirkuitbreekers, verminder hierdie metode die arbeidskoste in die bedryf en instandhouding. Die installasie van die verhittingsapparaat vereis egter hoë menslike en materiële koste, en die termiese benutting is relatief laag.

3 Verhittingsapparaat vir die Porselein-stok SF₆-sirkuitbreekers

Volgens die strukturele kenmerke van die porselein-stok SF₆-sirkuitbreekers, is 'n verhittingsapparaat vir die porselein-stok SF₆-sirkuitbreekers ontwerp, wat drie dele insluit: die verhittingsmodule, die temperatuurbestuurmodule en die kragvoorsieningsmodule.

3.1 Verhittingsmodule

Die installasieplek van die verhittingsapparaat is baie belangrik, wat direk die verhittingsdoeltreffendheid van die SF₆-gas affekteer. Die porselein-stok-sirkuitbreekers bestaan uit verskeie basiese eenhede, insluitend die boogbluskamer, die ondersteuningsporselein-bushinge, die bedieningsmekanisme, die ondersteuningsraam, ens. Daar is twee met mekaar verbindende ondersteuningsporselein-bushinge onder die boogbluskamer, wat met SF₆-gas gevul is. Die hooffunksie van die ondersteuningsporselein-bushing is om isolasie teen die grond te bewerkstellig. Dus, wanneer die porselein-stok-sirkuitbreekers ontwerp word, moet 'n sekere isolasiedistans gehandhaaf word, en die meganiese sterkte van die keramiese materiaal moet verseker word. Dit beteken dat dit nie moontlik is om 'n geleidende verhittingsapparaat op die buite-oppervlak van die porselein-bushing te installeer nie [5]. In hierdie artikel is die verhittingsgedeelte as die oordragkamer gekies. Die oordragkamer het egter 'n onreëlmatige vorm, en tradisionele verhittingsapparate is nie maklik vas te maak nie. Bovendien is die oordragkamer in die basis van die porselein-stok-sirkuitbreekers geplaas, en die ruimte is smal. Tradisionele verhittingsapparate is te groot, wat die normale werking van die oordragmekanisme van die sirkuitbreekers kan beïnvloed.

'n Verhittingsmodule is ontwerp volgens die kenmerke van die porselein-stok-sirkuitbreekers in die Zhangjiakou Bashang-area. Die verhittingsmodule bestaan uit 'n verhittingsband en 'n weerstanddraad. Die verhittingsband is gemaak van isolerende silikonrubber, en die agterkantlymplak is 3M hittebestendige plakmiddel, met die uitlaat aan die voor, soos in Figuur 1 aangedui. Die weerstanddraad is binne die verhittingsband ingewikkeld. Die verhittingsband, gemaak van isolerende silikonrubber en 3M hittebestendige plakmiddel, kan hoë temperature verdra (die spannings is AC220V), en die vorm en lengte van die verhittingsband kan volgens die vorm van die oordragkamer van die terplaatse sirkuitbreekers flexibel gekies word.

Figuur 1 wys die voor- en agterkant van die verhittingsmodule

3.2 Temperatuurbestuurmodule

Die temperatuurbestuurmodule bestaan uit 'n sensor en 'n temperatuurbestuurder. Spesifiek is die sensor op die verhittingsband van fase B van die porselein-stok-sirkuitbreekers geïnstalleer. Sy funksie is om die temperatuur by die oordragkamer van die porselein-stok-sirkuitbreekers te meet en die temperatuurgegevens na die temperatuurbestuurder te oorspan, soos in Figuur 2 aangedui. Die temperatuurbestuurder is 'n JY-260 mikrorekenaar-temperatuurbestuurder. Dit word gebruik om die temperatuur by hierdie plek te ontvang en te vertoon, en om die begin en stop van die verhittingsmodule te beheer volgens die ingestelde temperatuurgrens, soos in Figuur 3 aangedui.

Figuur 2 Temperatuursensor

Figuur 3 Termostat

3.3 Kragvoorsieningsmodule

Die kragvoorsieningsmodule sluit 'n temperatuurgeleide kragvoorsiening en 'n gedwonge-begin kragvoorsiening in, soos in Figuur 4 aangedui. Van hierdie twee is die temperatuurgeleide kragvoorsiening verbonden aan die verhittingsmodule deur middel van die temperatuurbestuurder. Volgens die omgewingstemperatuur in die Bashang-area word die werkspogingsgrens van die temperatuurgeleide kragvoorsiening ingestel, en die temperatuurgeleide kragvoorsiening werk normaal binne hierdie grens. Die gedwonge-begin kragvoorsiening is direk verbonden aan die verhittingsmodule. Wanneer die temperatuur laer is as die werkspogingsgrens van die temperatuurgeleide kragvoorsiening, word die gedwonge-begin kragvoorsiening aktiveer.

Figuur 4 Temperatuurgeleide kragvoorsiening

3.4 Werkmodusse van die Verhittingsapparaat

Die verhittingsapparaat van die porselein-stok SF₆-sirkuitbreekers het twee verhittingsmodusse.
(1) Temperatuurbestuurregime: Die verhittingsapparaat gebruik die sensor op die verhittingsband van fase B van die porselein-stok-sirkuitbreekers om die temperatuur by die oordragkamer van die porselein-stok-sirkuitbreekers te meet en dit na die temperatuurbestuurder te oorspan. Die temperatuurbestuurder ontvang en vertoon die temperatuur van die verhittingsband van die porselein-stok-sirkuitbreekers, en beheer dan die verhittingsmodule volgens die ingestelde temperatuurgrens.
(2) Gedwonge-beginregime: Deur die temperatuurbestuurder te omseil, word kontinue verhitting van die oordragkamer uitgevoer, en die SF₆-gas binne die porselein-stok-sirkuitbreekers word verhit. Op hierdie manier kan probleme soos lae-druk-alarm van die porselein-stok-sirkuitbreekers en 'n afname in die breekvermoë as gevolg van die vloeibaarwording van die SF₆-gas vermy word.

4 Gevolgtrekking

Met die oog op die gereelde voorkoms van lae-druk-alarm- en selfs slotfoute van sirkuitbreekers in uiterst koue weer in die Bashang-area van Zhangjiakou, ontwerp hierdie artikel 'n gas-verhittingsapparaat vir die 110kV porselein-stok SF₆-sirkuitbreekers. Hierdie apparaat kan die veilige en stabiele werking van die sirkuitbreekers verseker. Buite dien het dit die voordele van lae installasiekoste en kort installasietyd, en wys goeie bevorderingswaarde.