Pagdidisenyo at Pagpapatupad ng Isang Pagsasasilid ng Gas para sa 110kV Porcelain Column SF6 Circuit Breaker

Ang mga high-voltage circuit breakers ay isa sa pinakamahalagang kontrol na aparato sa sistema ng kuryente. Ang estado ng operasyon ng high-voltage circuit breakers ay direktang nakakaapekto sa ligtas at matatag na operasyon ng sistema ng kuryente. Sa kanilang pagitan, ang outdoor porcelain post type SF₆ circuit breaker ay isa sa pangunahing uri ng high-voltage circuit breaker. Ang SF₆ ay may mataas na electrical withstand strength, kamangha-manghang performance sa pagsara ng arko, at kakayahan sa insulasyon. Gayunpaman, sa praktikal na aplikasyon, natuklasan na sa mga lugar na sobrang malamig tulad ng Zhangjiakou Bashang sa Hebei Province, maaaring madaling makalikha ng likidong SF₆ gas ang mababang temperatura, na nagdudulot ng pagbaba ng presyon ng SF₆ gas. Ito ay maaaring mag-trigger ng isang low-pressure alarm para sa circuit breaker o kahit na mag-lead sa isang lockout (ang lockout ng circuit breaker ibig sabihin ay hindi ito maaaring isara o buksan), na seryosong nakakaapekto sa breaking capacity at insulating performance ng circuit breaker. Upang tugunan ang isyu na ito, ang paper na ito ay gumawa ng disenyo para sa isang gas heating device para sa 110kV porcelain post type SF₆ circuit breaker.

1 Sitwasyon ng Low-Pressure Alarm at Lockout ng Porcelain Post Type SF₆ Circuit Breaker

Sa rehiyong Bashang ng Zhangjiakou, maaaring umabot ang temperatura ng taglamig sa -30 °C. Ang mga low-pressure alarm at kahit na lockout faults ng SF₆ circuit breakers ay nangyari maraming beses sa mga substation sa rehiyong Bashang. Sa loob lamang ng isang buwan, nangyari ang low-pressure alarm higit sa 30 beses, at ang lockout fault naman ay nangyari higit sa 10 beses, na nagbibigay ng malaking potensyal na banta sa ligtas at matatag na operasyon ng grid ng kuryente. Ang pag-aaral ay nagpakita na ang pangunahing sanhi ng mga alarm at lockout faults ng 110kV porcelain post type SF₆ circuit breaker ay ang kakulangan ng SF₆ gas heating device. Dahil ang SF₆ gas chamber ay direkta na nakalantad sa panlabas na kapaligiran, kapag bumaba ang temperatura ng paligid sa isang tiyak na antas, ang SF₆ gas ay maaaring likhain, na nagdudulot ng pagbaba ng presyon sa gas chamber hanggang sa mas mababa pa ito kaysa sa tiyak na halaga ng alarm at lockout pressure.

2 Mga Problema sa Tradisyonal na Solusyon

Kasalukuyan, ang pangunahing pamamaraan para tugunan ang mga low-pressure alarm at lockout problems ng porcelain post type SF₆ circuit breaker ay ang sumusunod:
(1) Pag-inflate ng circuit breaker upang mapataas ang molecular weight ng gas sa tangki, na sa pamamaraang ito ay mapapataas din ang presyon ng SF₆ gas. Gayunpaman, hindi ito applicable sa sobrang malamig na panahon. Dahil ang idinagdag na SF₆ gas ay maaaring mabilis na likhain sa mababang temperatura at mataas na presyon, at imposible pa rin itong mapataas ang presyon ng gas. Ang rated pressure ng SF₆ sa circuit breaker ay karaniwang 0.6 MPa, at ang saturated vapor pressure ng SF₆ ay 0.6 MPa sa -20 °C. Habang bumababa ang temperatura ng paligid, bumababa rin ang saturated vapor pressure ng SF₆. Ibig sabihin, sa isang sobrang mababang temperatura, kahit pa in-inflate ang circuit breaker, dahil sa saturated vapor pressure ng SF₆ gas, maaaring mabilis na likhain ang in-inflate na gas, at hindi ito matutugunan ang layunin ng pagtaas ng presyon. Kaya, kapag mas mababa ang temperatura ng paligid kaysa sa -20 °C, hindi ito maaaring ibalik ang rated pressure sa loob ng circuit breaker.
(2) Paggamit ng manual na pag-disconnect ng lockout circuit ng circuit breaker upang maging normal ang pag-close at pag-open ng circuit breaker. Gayunpaman, ang pamamaraang ito ay nagbabawasan ng proteksyon ng electrical lockout ng circuit breaker. Kapag hindi na nasunod ang gas pressure sa loob ng circuit breaker para sa pag-sara ng arko o kahit na insulasyon, maaaring mangyari ang seryosong aksidente, at mataas ang cost ng labor.
(3) Paggamit ng pamamaraan ng pag-init ng SF₆ gas upang tugunan ang problema ng likhidasyon ng arc-extinguishing medium ng SF₆ circuit breaker sa mga malamig na rehiyon. Ayon sa espesipikong istraktura ng circuit breaker, ginawa ang isang kaugnay na heating device, at tumaas ang operating temperature ng SF₆ gas sa pamamagitan ng pag-init upang maiwasan ang likhidasyon ng SF₆ gas sa isang mababang temperatura. Ang gas heating device ng circuit breaker ay karaniwang maaaring awtomatikong i-activate o i-deactivate ang function ng pag-init ayon sa pagbabago ng temperatura ng paligid. Ang mga personnel sa operation at maintenance ay maaaring itakda ang automatic activation at deactivation temperature setting values ayon sa aktwal na temperatura ng paligid. Kumpara sa manual na pag-disconnect ng lockout circuit ng circuit breaker, ang pamamaraang ito ay nagbabawas ng cost ng labor sa operation at maintenance. Gayunpaman, ang pag-install ng heating device ay nangangailangan ng mataas na human at material costs, at ang thermal utilization rate ay relatibong mababa.

3 Heating Device para sa Porcelain Post Type SF₆ Circuit Breaker

Ayon sa istraktural na katangian ng porcelain post type SF₆ circuit breaker, isinulat ang disenyo ng isang heating device para sa porcelain post type SF₆ circuit breaker, na binubuo ng tatlong bahagi: ang heating module, ang temperature control module, at ang power supply module.

3.1 Heating Module

Ang lokasyon ng installation ng heating device ay napakahalaga, na direktang nakakaapekto sa efficiency ng pag-init ng SF₆ gas. Ang porcelain post type circuit breaker ay binubuo ng maraming basic units, kasama ang arc-extinguishing chamber, ang support porcelain bushing, ang operating mechanism, ang support frame, atbp. Mayroong dalawang interconnected support porcelain bushings sa ilalim ng arc-extinguishing chamber, na puno ng SF₆ gas. Ang pangunahing tungkulin ng support porcelain bushing ay upang maabot ang insulasyon laban sa lupa. Kaya, kapag ginawa ang disenyo ng porcelain post type circuit breaker, dapat na may tiyak na insulation distance, at siguraduhin ang mechanical strength ng ceramic material. Ibig sabihin, hindi maaaring ilagay ang conductive heating device sa labas na surface ng porcelain bushing [5]. Sa paper na ito, ang pinili bilang heating part ay ang transmission chamber. Gayunpaman, ang transmission chamber ay may irregular na hugis, at mahirap ilagay ang tradisyonal na heating devices. Bukod dito, ang transmission chamber ay nasa base ng porcelain post type circuit breaker, at ang lugar ay maikli. Ang tradisyonal na heating devices ay masyadong malaki, na maaaring makaapekto sa normal na operasyon ng transmission mechanism ng circuit breaker.

Isinulat ang isang heating module ayon sa katangian ng porcelain post type circuit breaker sa rehiyong Bashang ng Zhangjiakou. Binubuo ang heating module ng heating tape at resistance wire. Gawa ang heating tape sa insulating silicone rubber, at ang back adhesive ay 3M heat-resistant adhesive, na may outlet sa harapan, tulad ng ipinapakita sa Figure 1. Ang resistance wire ay naka-wrap sa loob ng heating tape. Ang heating tape na gawa sa insulating silicone rubber at 3M heat-resistant adhesive ay maaaring tustusan ang mataas na temperatura (ang voltage ay AC220V), at ang hugis at haba ng heating tape ay maaaring pumili nang flexible ayon sa hugis ng transmission chamber ng on-site circuit breaker.

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

3.2 Temperature Control Module

Binubuo ang temperature control module ng sensor at temperature controller. Partikular, ang sensor ay naka-install sa heating tape ng phase B ng porcelain post type circuit breaker. Ang tungkulin nito ay upang sukatin ang temperatura sa transmission chamber ng porcelain post type circuit breaker at ilipat ang data ng temperatura sa temperature controller, tulad ng ipinapakita sa Figure 2. Ang temperature controller ay isang JY-260 microcomputer temperature controller. Ginagamit ito upang tumanggap at ipakita ang temperatura sa posisyong ito, at kontrolin ang pagsisimula at pagtatapos ng heating module ayon sa preset temperature threshold, tulad ng ipinapakita sa Figure 3.

Figure 2 Temperature sensor

Figure 3 Thermostat

3.3 Power Module

Ang power module ay binubuo ng temperature-controlled power supply at forced-start power supply, tulad ng ipinapakita sa Figure 4. Sa kanilang pagitan, ang temperature-controlled power supply ay konektado sa heating module sa pamamagitan ng temperature controller. Ayon sa temperatura ng paligid sa rehiyong Bashang, itinakda ang operating threshold ng temperature-controlled power supply, at normal na nag-ooperate ang temperature-controlled power supply sa loob ng threshold na ito. Ang forced-start power supply ay direkta na konektado sa heating module. Kapag mas mababa ang temperatura kaysa sa operating threshold ng temperature-controlled power supply, aktibo ang forced-start power supply.

Figure 4 Temperature-controlled power supply

3.4 Working Modes ng Heating Device

Ang heating device ng porcelain post type SF₆ circuit breaker ay may dalawang mode ng pag-init.
(1) Temperature control mode: Gumagamit ang heating device ng sensor na naka-install sa heating tape ng phase B ng porcelain post type circuit breaker upang makuha ang temperatura sa transmission chamber ng porcelain post type circuit breaker at ilipat ito sa temperature controller. Tumatanggap at ipinapakita ng temperature controller ang temperatura ng heating tape ng porcelain post type circuit breaker, at pagkatapos ay kontrolin ang heating module ayon sa preset temperature threshold.
(2) Forced start mode: Sa pamamagitan ng pag-bypass ng temperature controller, patuloy na pag-init ng transmission chamber, at pag-init ng SF₆ gas sa loob ng porcelain post type circuit breaker. Sa paraang ito, maaaring maiwasan ang mga problema tulad ng low-pressure alarms ng porcelain post type circuit breaker at pagbaba ng breaking capacity dahil sa likhidasyon ng SF₆ gas.

4 Conclusion

Tinugunan ng paper na ito ang kaganapan ng mga low-pressure alarms at kahit na lockouts ng circuit breaker sa sobrang malamig na panahon sa rehiyong Bashang ng Zhangjiakou, at isinulat ang disenyo para sa isang gas heating device para sa 110kV porcelain post type SF₆ circuit breaker. Ang device na ito ay maaaring tiyakin ang ligtas at matatag na operasyon ng circuit breaker. Bukod dito, may mga benepisyo nito tulad ng mababang installation cost at maikling oras ng installation, at nagpapakita ng magandang promotion value.