110kV porseglastsik SF6 lüliti gaasi soojenduseehituse disain ja rakendamine

Kõrgepingelised lülitiad on üks kõige olulisemaid juhtelemente elektrivõrgus. Kõrgepingeliste lülitiade töötingimus mõjutab otse elektrivõrgu ohutust ja stabiilsust. Nende hulgas on väliskeramikapostidega SF₆ lülitiad üks peamisi kõrgepingeliste lülitiadetüüpe. SF₆-l on suur elektriline tugevus, suurepärane kaasiminekutunnistus ja eristavusvõime. Kuid praktilises kasutuses on avastatud, et soojaka pinnapiirkondades nagu Hebei provintsis asuv Zhangjiakou Bashang võib madal temperatuur lihtsasti põhjustada SF₆-gaasi kestestandmist, mis viib SF₆-gaasi rõhu languseeni. See võib tekitada lülitiadega madala-rõhu häire või isegi lukustamise (lülitiadi lukustamine tähendab, et lüliti ei saa ega sulge). See mõjutab tõsiselt lülitiadi katkestamis- ja eristavusvõimet. Selle probleemi lahendamiseks on antud artiklis disainitud 110kV keramikapostidega SF₆ lülitiadega gaasi küttseadme.

1 Keramikapostidega SF₆ lülitiadi madala-rõhu häirid ja lukustumine

Zhangjiakou Bashangi piirkonnas võib talvel temperatuur jõuda -30 °C-ni. SF₆ lülitiadega on Bashangi piirkonna alamvoolutesste mitmekordsette toimunud madala-rõhu häireid ja isegi lukustumisi. Ühe kuu jooksul esines madala-rõhu häire rohkem kui 30 korral ja lukustumishäire rohkem kui 10 korral, mis moodustas suure potentsiaalse ohu elektrivõrgu ohutule ja stabiilselle tööle. Uurimused on näidanud, et 110kV keramikapostidega SF₆ lülitiadi madala-rõhu häirede ja lukustumiste peamine põhjus on SF₆-gaasi küttseadme puudumine. Kuna SF₆-gaasi kambril on otsene kontakt välises keskkonnaga, siis kui ümberollev temperatuur langeb teatud tasemeni, kestestab SF₆-gaas, mis viib kambris oleva rõhu alla häire- ja lukustamise tähtajatele.

2 Traditsiooniliste lahenduste probleemid

Praegu on keramikapostidega SF₆ lülitiadi madala-rõhu häirede ja lukustumiste lahendamiseks järgmised peamised meetodid:
(1) Lülitiadi lämmastamine, et suurendada tankis oleva gaasi molekulmassi, nii suurendades SF₆-gaasi rõhku. Kuid see meetod ei ole rakendatav äärmiselt külmadel tingimustel. Lisatud SF₆-gaas kestestab kiiresti madalal temperatuurile ja kõrge rõhu all, seega ei suuda rõhku tõsta. SF₆-gaasi normeeritud rõhkus lülitiadega on tavaliselt 0,6 MPa, ja SF₆-saturatsioonirõhu on 0,6 MPa -20 °C-ni. Kui ümberollev temperatuur langeb, langedab ka SF₆-saturatsioonirõhu. Teisisõnu, äärmiselt madala temperatuuri korral, isegi kui lülitiadi lämmastatakse, kestestab lisatud gaas kiiresti, ja rõhku ei suuda tõsta. Seega, kui ümberollev temperatuur on madalam kui -20 °C, ei saa sel meetodil taastada lülitiadi sisesed normeeritud rõhke.
(2) Manuaalne lülitiadi lukustamise tsirgi lahutamine, et lubada lülitiadega normaalselt sulguda ja avada. Kuid see meetod paneb lülitiadi kaotama elektrilise lukustamise kaitse. Kui lülitiadi sees oleva gaasi rõhu ei vasta kaasimise või isegi eristamise nõuetele, võivad aset leida tõsised õnnetused, ja töökoormus on suur.
(3) SF₆-gaasi küttmine lahendab külmade piirkondade SF₆ lülitiadi kaasimismeediumi kestestamise probleemi. Lülitiadi spetsiifilise struktuuri järgi tellitakse vastav küttseade, ja SF₆-gaasi töötlemperatuuri tõstetakse küttmisega, et vältida SF₆-gaasi kestestamist madala temperatuuri korral. Lülitiadi küttseade võib tavaliselt automaatselt käivituda või välja lülituda vastavalt ümberolleva temperatuuri muutustele. Töötlejad saavad seadistada automaatse käivitamise ja väljalülitamise temperatuuripunktid reaalsetele ümberollevatele temperatuuritele vastavalt. Selline meetod vähendab manuaalse lukustamise tsirgi lahutamisega võrreldes töö- ja hoolduskulutusi. Kuid küttseadme paigaldamisel on vaja palju inim- ja materjalikulutusi, ja soojuse kasutustase on suhteliselt madal.

3 Keramikapostidega SF₆ lülitiadi küttseade

Keramikapostidega SF₆ lülitiadi struktuuriliste omaduste järgi on disainitud küttseade, mis koosneb kolmest osast: kütmismoodulist, temperatuuri kontrollimoodulist ja energiamoodulist.

3.1 Kütmismoodul

Küttseadme paigaldamiskoht on väga oluline, sest see mõjutab otse SF₆-gaasi küttmissetikust. Keramikapostidega lülitiad koosnevad mitmest põhielemendist, sealhulgas kaasimiskambrist, toetuskeramiikpostidest, juhtimismeekhanismist, toetusest ja muudest. Kaasimiskambris on allpool kaks ühendatud toetuskeramiikposti, mis on täidetud SF₆-gaasiga. Toetuskeramiikpostide peamine funktsioon on tagada maapinna vastu eristavus. Seega, keramikapostidega lülitiadi disainimisel tuleb säilitada kindel eristavuskaugus ja tagada keramiikmaterjali mehaaniline tugevus. See tähendab, et toetuskeramiikpostide välisseinale ei saa paigaldada joobivat küttseadet [5]. Selles artiklis valiti kütmiseks edastussild. Kuid edastussildi kuju on ebaregulaarne, ja traditsioonilised küttseadmed on raske paigaldada. Lisaks asub edastussild keramikapostidega lülitiadi alusest, kus ruumi on vähe. Traditsioonilised küttseadmed on suured, mis võib mõjutada lülitiadi edastusmekhanismi normaalset tööd.

Zhangjiakou Bashangi piirkonna keramikapostidega lülitiadega vastav kütmismoodul on disainitud. Kütmismoodul koosneb küttriba ja vastupindadest. Küttriba valmistatakse eristavast silikoongummist, ja tagaküljel on 3M soojusele vastuvõimeline kleepuv pind, mis on näha pilt 1. Vastupindad on rullitud küttriba sisse. Küttriba, mis on valmistatud eristavast silikoongummist ja 3M soojusele vastuvõimest kleepuvast pinnast, kannatab kõrgetele temperatuurile (pinge on AC220V), ja küttriba kuju ja pikkus võib paindlikult valida vastavalt kohapealse lülitiadi edastussildi kujule.

Pilt 1 näitab kütmismooduli ees- ja tagakülge

3.2 Temperatuuri kontrollimoodul

Temperatuuri kontrollimoodul koosneb sensorist ja temperatuuri regulaatorist. Konkreetsemalt on sensor paigaldatud keramikapostidega lülitiadi B-faasi küttribale. Selle ülesanne on mõõta keramikapostidega lülitiadi edastussildi temperatuuri ja edastada andmeid temperatuuri regulaatorile, nagu on näha pilt 2. Temperatuuri regulaator on JY-260 mikroarvuti temperatuuri regulaator. See saab vastu võtta ja näidata seda positsiooni temperatuuri ning reguleerida kütmismooduli käivitamist ja väljalülitamist eelmääratud temperatuuri limiidide järgi, nagu on näha pilt 3.

Pilt 2 Temperatuurisensor

Pilt 3 Temperatuuri regulaator

3.3 Energiamoodul

Energiamoodul sisaldab temperatuurkontrollitud energiaallikat ja sundliku käivituse energiaallikat, nagu on näha pilt 4. Sealhulgas on temperatuurkontrollitud energiaallikas ühendatud kütmismooduliga temperatuuri regulaatori kaudu. Bashangi piirkonna ümberolleva temperatuuri järgi on seatud temperatuurkontrollitud energiaallika töölimiid, ja see toimib normaalselt selles limiidis. Sundliku käivituse energiaallikas on otse ühendatud kütmismooduliga. Kui temperatuur on madalam kui temperatuurkontrollitud energiaallika töölimiit, siis aktiveeritakse sundliku käivituse energiaallikas.

Pilt 4 Temperatuurkontrollitud energiaallikas

3.4 Küttseadme töörežiimid

Keramikapostidega SF₆ lülitiadi küttseadel on kaks küttmeetodit.
(1) Temperatuurkontrollirežiim: Küttseade kasutab sensorit, mis on paigaldatud keramikapostidega lülitiadi B-faasi küttribale, et mõõta keramikapostidega lülitiadi edastussildi temperatuuri ja edastada andmeid temperatuuri regulaatorile. Temperatuuri regulaator vastu võtab ja näitab keramikapostidega lülitiadi küttriba temperatuuri, ja seejärel kontrollib kütmismoodulit eelmääratud temperatuuri limiidide järgi.
(2) Sundliku käivituse režiim: Temperatuuri regulaatori ümbermääramisel toimub edastussildi pidev küttmine, ja SF₆-gaas keramikapostidega lülitiadega kütitakse. See viib sellele, et keramikapostidega lülitiadi madala-rõhu häired ja kaasimise võime langus kestestatud SF₆-gaasi tõttu saavad vältita.

4 Järeldus

Selleks, et lahendada Zhangjiakou Bashangi piirkonnas äärmiselt külaste tingimustes sageli esinevaid madala-rõhu häireid ja isegi lukustumisi, on antud artiklis disainitud 110kV keramikapostidega SF₆ lülitiadi gaasi küttseade. See seade tagab lülitiadi ohutu ja stabiilse töö. Lisaks on see seade eelisega madal paigalduskulu ja lühike paigaldusaeg, mis näitab hea edendamisväärtust.