Diseño ug Implementasyon sa usa ka Gas Heating Device alang sa 110kV Porcelain Column SF6 Circuit Breaker

Ang mga high-voltage circuit breaker usa ka sa labi nga importante nga kontrol nga aparato sa sistema sa kuryente. Ang estado sa operasyon sa high-voltage circuit breakers direkta nga nakaapekto sa ligtas ug matumong operasyon sa sistema sa kuryente. Sa dihang maong outdoor porcelain post type SF₆ circuit breaker usa sa pangutana nga tipo sa high-voltage circuit breaker. Ang SF₆ adunay mataas nga electrical withstand strength, excelenteng pag-eksena sa arc, ug insulating capability. Apan, sa praktikal nga aplikasyon, natukod nga sa mga lugar nga sobrang lamig sama sa Zhangjiakou Bashang sa Hebei Province, ang sobrang lamig makapadali nga moliquefy ang gas nga SF₆, resulta sa pagbaba sa presyon sa gas nga SF₆. Kini mabuting mag-trigger og low-pressure alarm sa circuit breaker o mahimong mogresulta og lockout (circuit breaker lockout nagpasabot nga ang circuit breaker wala na mahimo nga isara o buksan), nga nagpapahamubos sa breaking capacity ug insulating performance sa circuit breaker. Aron masolbaran kini nga problema, ang paper niini gigidahanog og disenyo sa gas heating device alang sa 110kV porcelain post type SF₆ circuit breaker.

1 Low-pressure Alarm ug Lockout Situation sa Porcelain Post Type SF₆ Circuit Breaker

Sa Bashang area sa Zhangjiakou, ang temperatura sa taglamig makapadayon -30 °C. Ang mga low-pressure alarm ug lockout faults sa SF₆ circuit breakers nagsugyot bahin sa daghang beses sa mga substation sa Bashang area. Sa usa ka bulan ra, ang low-pressure alarm nagsugyot higit pa 30 ka beses, ug ang lockout fault higit pa 10 ka beses, naghatag og dako nga potensyal nga bantay sa ligtas ug matumong operasyon sa power grid. Ang pananaliksik nagpakita nga ang primary nga sanhi sa alarm ug lockout faults sa 110kV porcelain post type SF₆ circuit breaker mao ang absence sa SF₆ gas heating device. Tungod kay ang SF₆ gas chamber direktang gibantayan sa eksternal nga kalibutan, kon ang temperatura sa palibot mobaba sa certain level, ang gas nga SF₆ mogliquefy, nagresulta sa pagbaba sa presyon sa gas chamber ubos sa giutos nga alarm ug lockout pressure values.

2 Mga Problema sa Traditional Solutions

Karon, ang pangutana nga mga para sa pag-solve sa low-pressure alarm ug lockout problems sa porcelain post type SF₆ circuit breaker mao ang sumala:
(1) Pag-inflate sa circuit breaker aron mapataas ang molecular weight sa gas sa tank, resulta sa pagtaas sa presyon sa gas nga SF₆. Apan, kini nga para wala applicable sa sobrang lamig nga panahon. Tungod kay ang gipagdagdag nga gas nga SF₆ mobibo liwat sa low temperature ug high-pressure environments, ug wala gyud posible nga mapataas ang presyon sa gas. Ang rated pressure sa SF₆ sa circuit breaker karanihan 0.6 MPa, ug ang saturated vapor pressure sa SF₆ 0.6 MPa sa -20 °C. Kon ang temperatura sa palibot mobaba, ang saturated vapor pressure sa SF₆ mobaba usab. Ngitaa, sa extremely low-temperature environment, bisan ang circuit breaker gipaginflate, tungod sa saturated vapor pressure sa gas nga SF₆, ang gipaginflate nga gas mobibo liwat, ug wala gyud posible nga mapataas ang presyon. Tungod niini, kon ang temperatura sa palibot mas baho sa -20 °C, kini nga para wala makabalik sa rated pressure sa circuit breaker.
(2) Manual nga pag-disconnect sa lockout circuit sa circuit breaker aron makapabilis ug mabuksan normal ang circuit breaker. Apan, kini nga para naghatag og pagkawala sa protection sa electrical lockout sa circuit breaker. Bisang-bisan kon ang presyon sa gas sa circuit breaker wala na makatugot sa requirement sa pag-eksena sa arc o insulation, mahimong mag-resulta og serious nga mga aksidente, ug ang labor cost kasagaran taas.
(3) Gamiton ang para sa pag-init sa gas nga SF₆ aron masolbaran ang problema sa liquefaction sa arc-extinguishing medium sa SF₆ circuit breaker sa cold regions. Sumala sa specific nga struktura sa circuit breaker, gi-customize ang corresponding heating device, ug ang operating temperature sa gas nga SF₆ gi-increase pinaagi sa pag-init aron mapaliban ang liquefaction sa gas nga SF₆ sa low-temperature environment. Ang gas heating device sa circuit breaker kasagaran makapautomatically activate o deactivate ang heating function sumala sa pagbag-o sa temperatura sa palibot. Ang operation and maintenance personnel makapaset ang automatic activation ug deactivation temperature setting values sumala sa actual nga temperatura sa palibot. Kasagaran sa manual nga pag-disconnect sa lockout circuit sa circuit breaker, kini nga para nakapakurta sa labor cost sa operation ug maintenance. Apan, ang installation sa heating device nanginahanglan og taas nga human ug material costs, ug ang thermal utilization rate kasagaran baho.

3 Heating Device alang sa Porcelain Post Type SF₆ Circuit Breaker

Sumala sa structural characteristics sa porcelain post type SF₆ circuit breaker, gigidahanog ang disenyo sa heating device alang sa porcelain post type SF₆ circuit breaker, kini naglakip og tulo ka bahin: ang heating module, ang temperature control module, ug ang power supply module.

3.1 Heating Module

Ang location sa installation sa heating device dako nga importante, direkta nga nakaapekto sa efficiency sa pag-init sa gas nga SF₆. Ang porcelain post type circuit breaker gisulay sa multiple basic units, kasama ang arc-extinguishing chamber, ang support porcelain bushing, ang operating mechanism, ang support frame, ug uban pa. Duha ka interconnected support porcelain bushings ania sa ilalom sa arc-extinguishing chamber, nga gisulay sa gas nga SF₆. Ang primary nga function sa support porcelain bushing mao ang pag-achieve sa insulation against the ground. Tungod niini, sa pagdisenyo sa porcelain post type circuit breaker, kinahanglan maintain ang certain nga insulation distance, ug ang mechanical strength sa ceramic material. Kini nagpasabot nga wala possible ang pag-install sa conductive heating device sa outer surface sa porcelain bushing [5]. Sa paper niini, gipili ang transmission chamber isip ang heating part. Apan, ang transmission chamber adunay irregular nga shape, ug ang traditional nga heating devices dili easy nga mapirmahan. Mas lisod pa, ang transmission chamber ania sa base sa porcelain post type circuit breaker, ug ang space estrecho. Ang traditional nga heating devices adunay large nga size, kini mahimong makaapekto sa normal nga operasyon sa transmission mechanism sa circuit breaker.

Gidiseno ang heating module sumala sa characteristics sa porcelain post type circuit breaker sa Zhangjiakou Bashang area. Ang heating module gisulay sa heating tape ug resistance wire. Ang heating tape gihimo sa insulating silicone rubber, ug ang back adhesive 3M heat-resistant adhesive, ang outlet ania sa front, as shown in Figure 1. Ang resistance wire giparoparo sa interior sa heating tape. Ang heating tape gihimo sa insulating silicone rubber ug 3M heat-resistant adhesive makatubag sa high temperatures (ang voltage AC220V), ug ang shape ug length sa heating tape flexible nga gipili sumala sa shape sa transmission chamber sa on-site circuit breaker.

Figure 1 shows the front and back sides of the heating module

3.2 Temperature Control Module

Ang temperature control module gisulay sa sensor ug temperature controller. Specifically, ang sensor gipasabut sa heating tape sa phase B sa porcelain post type circuit breaker. Iyang function mao ang pag-measure sa temperatura sa transmission chamber sa porcelain post type circuit breaker ug pag-transmit sa temperature data sa temperature controller, as shown in Figure 2. Ang temperature controller mao ang JY-260 microcomputer temperature controller. Ginagamit kini aron tanggap ug display ang temperatura sa position, ug control ang start ug stop sa heating module sumala sa preset temperature threshold, as depicted in Figure 3.

Figure 2 Temperature sensor

Figure 3 Thermostat

3.3 Power Module

Ang power module naglakip og temperature-controlled power supply ug forced-start power supply, as shown in Figure 4. Among them, ang temperature-controlled power supply giconnect sa heating module pinaagi sa temperature controller. Sumala sa temperatura sa palibot sa Bashang area, ang operating threshold sa temperature-controlled power supply giset, ug ang temperature-controlled power supply operates normal within this threshold. Ang forced-start power supply directly giconnect sa heating module. Kon ang temperatura mas baho sa operating threshold sa temperature-controlled power supply, ang forced-start power supply giactivate.

Figure 4 Temperature-controlled power supply

3.4 Working Modes sa Heating Device

Ang heating device sa porcelain post type SF₆ circuit breaker adunay duha ka modes sa pag-operate.
(1) Temperature control mode: Ang heating device gamiton ang sensor nga gipasabut sa heating tape sa phase B sa porcelain post type circuit breaker aron kuhaon ang temperatura sa transmission chamber sa porcelain post type circuit breaker ug ipahibalo kini sa temperature controller. Ang temperature controller tanggap ug display ang temperatura sa heating tape sa porcelain post type circuit breaker, ug control ang heating module sumala sa preset temperature threshold.
(2) Forced start mode: Pinaagi sa pag-bypass sa temperature controller, continuous heating sa transmission chamber gibuhat, ug ang gas nga SF₆ sa interior sa porcelain post type circuit breaker giinit. Pinaagi niini, ang mga problema sama sa low-pressure alarms sa porcelain post type circuit breaker ug pagbaba sa breaking capacity resulta sa liquefied gas nga SF₆ makapaliban.

4 Conclusion

Tungod sa frequent nga occurrence sa low-pressure alarms ug lockouts sa circuit breakers sa extremely cold weather sa Bashang area sa Zhangjiakou, ang paper niini gigidahanog og disenyo sa gas heating device alang sa 110kV porcelain post type SF₆ circuit breaker. Kini nga device makapaliban sa ligtas ug matumong operasyon sa circuit breaker. Mas lisod pa, kini adunay advantages sa low installation cost ug short installation time, ug nagpakita og good promotion value.