تحليل وتحسين احتراق ملف الإغلاق بسبب عطل تخزين الطاقة في قاطع الدائرة ذو الفولتية العالية SF6

المفاتيح الكهربائية ذات الجهد العالي SF₆ هي معدات كهربائية خارجية ذات جهد عال ثلاثي الأطوار وتردد 50 هرتز. تستخدم هذه المفاتيح بنية غرفة إخماد القوس الذاتية الطاقة ومجهزة بآليات تشغيل بمحرك ربيع. تتميز هذه المفاتيح ببنية بسيطة وسهولة التشغيل وأمان وموثوقية عالية. لذا فهي تستخدم على نطاق واسع في التحكم والحماية لخطوط النقل والتوزيع ويمكن استخدامها أيضًا كمفاتيح اتصال.

تستخدم محطة معينة نظام 110 كيلو فولت هذا النوع من المفاتيح الكهربائية. ومع زيادة سنوات التشغيل، تظهر العيوب في الدائرة الثانوية بشكل تدريجي. خاصةً، تحدث الأعطال التي تتسبب في حرق ملف الإغلاق بسبب مشاكل في دائرة تخزين الطاقة بشكل متكرر. يستعرض هذا المقال حالة خاصة من الأعطال التي حدثت أثناء تشغيل هذا النوع من المفاتيح الكهربائية ويقوم بتحليلها وتقديم تدابير تحسين متناسبة.

1 ظاهرة العطل

تستخدم المفتاح الكهربائي ذو الجهد العالي 110 كيلو فولت في محطة 220 كيلو فولت آليات تشغيل بمحرك ربيع كأجهزة تخزين طاقة. عندما يكون المفتاح في حالة الفتح وتظهر دارة الإغلاق الكهربائية بشكل طبيعي، يقوم الفنيون بإرسال إشارة تشغيل لإغلاق المفتاح. ومع ذلك، لا يغلق المفتاح فقط ولكنه يحترق أيضًا ملف الإغلاق. لماذا يحدث هذا العطل الخاص عندما يتم تلبية جميع شروط الإغلاق؟ لمنع تكرار أخطاء مماثلة، يجب القيام ببحث وتحليل جاد.

2 تحليل العطل

في دائرة التحكم في الإغلاق لهذا النوع من المفاتيح الكهربائية، YF هو مفتاح تحويل "محلي/بعيد" (كما هو موضح في الشكل 1). عند الحاجة للإغلاق عن بعد، يمر القطب الموجب لمصدر الطاقة التشغيلي عبر C7→وصلات YF 3-4→الوصلات المغلقة دائمًا 31-32 للمساعد الانتظاري ضد الانفصال 52Y→الوصلات المغلقة دائمًا 21-22 للمساعد الانتظاري تخزين الربيع 99CN→الوصلات المغلقة دائمًا 31-32 للمساعد الانتظاري 49MX→الوصلات المغلقة دائمًا 31-32 للمساعد الانتظاري مراقبة حالة الربيع 33HBX→الوصلات المساعدة المغلقة دائمًا 1-2 و5-6 للمفتاح الكهربائي→ملف الإغلاق 52C→الوصلات المغلقة دائمًا 31-32 للمساعد الانتظاري قفل الجهد المنخفض لغاز SF₆ 63GLX→القطب السالب لمصدر الطاقة التشغيلي. عندما يتم تطبيق الجهد على ملف الإغلاق 52C، يعمل الكهرومغناطيس لإغلاق المفتاح الكهربائي.

بناءً على تحليل الدائرة أعلاه، لكي يتم تغذية ملف الإغلاق 52C بالطاقة، يجب أن يتم استيفاء الشروط الأربعة التالية:

•  لا يتم تغذية ملفات 52Y و49MX و33HBX بالطاقة، والوصلات المغلقة دائمًا 31-32 متصلة بدائرة التحكم في الإغلاق؛

• لا يتم تغذية ملف 99CN بالطاقة، والوصلات المغلقة دائمًا 21-22 متصلة بدائرة التحكم في الإغلاق؛

• 52B في وضع الفتح، والوصلات المساعدة المغلقة دائمًا 1-2 و5-6 متصلة بدائرة التحكم في الإغلاق؛

• الوصلات المغلقة دائمًا 31-32 للمساعد الانتظاري غاز SF₆ 63GLX مغلقة، متصلة بدائرة التحكم في الإغلاق.

من خلال التحليل، يمكن رؤية أنه عندما يتم استيفاء جميع الشروط أعلاه، يمكن تطبيق الجهد التحكمي على الملف مما يؤدي إلى حرق ملف الإغلاق. عند فحص الصندوق في البداية، يتبين أن مؤشر ضغط غاز SF₆ يشير إلى الوضع الطبيعي، بينما يشير المؤشر الميكانيكي لربيع الإغلاق إلى عدم وجود طاقة مخزنة. لماذا يمكن أن تكون دائرة الإغلاق موصلة عندما لا يوجد طاقة مخزنة؟ لذلك، يتطلب الأمر فحصًا أعمق لدائرة تخزين طاقة الربيع.

كما يمكن رؤيته من دائرة تخزين طاقة المحرك في الشكل 1، عندما لا يتم تغذية ربيع الإغلاق لهذا المفتاح الكهربائي بالطاقة، فإن الوصلة المغلقة دائمًا C-NC للمفتاح الحدودي لتخزين الطاقة 33HB المثبت على ظهر آليات المفتاح الكهربائي تتحكم في المعاونين 99CN و33HBX في نفس الوقت، متصلة بالقطب الموجب لمصدر الطاقة التحكمي المستمر:

• يتم تغذية المفتاح المساعد لتخزين طاقة الربيع 99CN بالطاقة ويتم تشغيله، ويتصل مصدر الطاقة بمدار المحرك، ويشحن ربيع الإغلاق بالطاقة لتخزين الطاقة؛ وفي نفس الوقت، يتم قطع الوصلات المغلقة دائمًا 21-22 لـ 99CN في دائرة التحكم في الإغلاق، مما يتجنب إغلاق المفتاح الكهربائي عن طريق الخطأ أثناء عملية تخزين طاقة الربيع.

• عندما يتم تغذية ملف المفتاح المساعد لمراقبة حالة ربيع الإغلاق 33HBX بالطاقة، يتم قطع الوصلات المغلقة دائمًا 31-32 لـ 33HBX المتصلة بدائرة التحكم في الإغلاق. هذا يضمن أن تكون دائرة الإغلاق الثانوية للمفتاح الكهربائي في حالة الفتح أثناء عملية تخزين طاقة الربيع، ولديها وظيفة قفل مزدوجة موثوقة مع الوصلات المغلقة دائمًا 21-22 لـ 99CN.

عندما يتم تخزين طاقة الربيع بشكل صحيح، تقوم المكونات الميكانيكية لآليات تخزين الطاقة بقطع الوصلة المغلقة دائمًا C-NC للمفتاح الحدودي لتخزين الطاقة 33HB. يفقد ملفات 99CN و33HBX الطاقة، وتنتهي عملية تخزين الطاقة. يتم توصيل الوصلات المغلقة دائمًا 21-22 لـ 99CN والوصلات المغلقة دائمًا 31-32 لـ 33HBX بدائرة التحكم في الإغلاق. بناءً على وظيفة الوصلات في مخطط التوصيل، يمكن قفل دائرة الإغلاق فقط عندما يكون المعاونين 99CN و33HBX في حالة التشغيل والتفعيل. لذا، بناءً على التحليل أعلاه، يُعتقد أن فشل الوصلة المغلقة دائمًا C-NC للمفتاح الحدودي لتخزين الطاقة 33HB قد يكون السبب في عدم قدرة المحرك على تخزين الطاقة.

قام الفنيون بفتح الغطاء الخلفي لآليات المفتاح الكهربائي على الأرض وإزالة المفتاح الحدودي لتخزين الطاقة. بعد الفحص والقياس، تم العثور على تلف في الوصلات الداخلية للمفتاح الحدودي لتخزين الطاقة 33HB أثناء عملية تخزين الطاقة، مما يمنع مرور التيار الكهربائي عبر الوصلة المغلقة دائمًا C-NC. نتيجة لذلك، لم يتمكن ملفات 99CN و33HBX من الحصول على الطاقة. لم يعمل المعاون 99CN، ولم يتم توصيل الطاقة بمحرك تخزين الطاقة. في الوقت نفسه، كانت الوصلات المغلقة دائمًا 21-22 لـ 99CN والوصلات المغلقة دائمًا 31-32 لـ 33HBX متصلة بدائرة الإغلاق لفترة طويلة. نظرًا لأن آليات ربيع المفتاح الكهربائي لم يتم تغذيتها بالطاقة وكانت دائرة الإغلاق الثانوية موصولة، لم يتمكن المفتاح الكهربائي من الإغلاق بشكل طبيعي، كما تم حرق ملف الإغلاق.

3 المعالجة والإصلاح

لا يمكن أن يحل ببساطة استبدال المفتاح الحدودي لتخزين الطاقة المشكلة الخاصة الموضحة في هذا المقال. بسبب التصميم غير المناسب والآلية المتداخلة غير الكاملة، سيؤدي تلف المفتاح الحدودي لتخزين الطاقة إلى فشل دائرة الإغلاق. لذا، تم إجراء التعديلات التالية على دارات تخزين الطاقة والتحكم في الإغلاق:
(1) يتكون المفتاح الحدودي لتخزين الطاقة 33HB من زوج من الوصلات المغلقة دائمًا وزوج من الوصلات المفتوحة دائمًا، مع وجود تداخل ميكانيكي بين الزوجين من الوصلات. بناءً على خصائص مفتاح السفر، تم إجراء التعديلات التالية: توصيل الوصلة المغلقة دائمًا C-NC لـ 33HB بملف 99CN، كما هو موضح في الشكل 2. هذا التعديل يحافظ على وظيفة قطع دائرة الإغلاق للمفتاح الكهربائي وعدم قدرته على الإغلاق أثناء عملية تخزين الطاقة. توصيل الوصلة المفتوحة دائمًا O-NO لـ 33HB بملف 33HBX. بعد اكتمال تخزين طاقة الربيع، تغلق الوصلة المفتوحة دائمًا O-NO لـ 33HB لتوصيل ملف 33HBX. في نفس الوقت، يتم إزالة الوصلات المغلقة دائمًا 31-32 للمعاون 33HBX المتصلة بدائرة التحكم في الإغلاق واستبدالها بالوصلات المفتوحة دائمًا 43-44 لـ 33HBX. هذا التعديل يغير من زوج من الوصلات يتحكم في معاونين إلى كل زوج من الوصلات يتحكم في معاون واحد. وهذا يضمن أن دائرة التحكم في الإغلاق لا يمكن أن تكون موصولة أثناء عملية عدم تخزين الطاقة وتخزين الطاقة. فقط بعد اكتمال تخزين طاقة الربيع، عندما يتم تغذية ملف 33HBX بالطاقة وتغلق الوصلات المفتوحة دائمًا 43-44، يمكن توصيل دائرة التحكم في الإغلاق. في نفس الوقت، يقلل هذا من الحمل طويل الأمد على المفتاح الحدودي لتخزين الطاقة ويحسن من عمره الافتراضي.
(2) إضافة معاون زمني T. توصيل الوصلات المغلقة دائمًا 31-32 للمعاون 33HBX على التوالي مع ملف المعاون الزمني، وتعيين حد زمني لعمل المعاون الزمني لمدة 15 ثانية، وهو ما يزيد قليلاً عن وقت تخزين طاقة الربيع للمفتاح الكهربائي. يمكن أن يحقق إضافة المعاون الزمني ما يلي: خلال 15 ثانية عندما لا يتم تغذية الربيع بالطاقة وخلال عملية تخزين الطاقة، لا يتم تغذية ملف 33HBX بالطاقة، وتبقى الوصلات المغلقة دائمًا 31-32 مغلقة، ويرسل المعاون الزمني إشارة عدم تخزين الطاقة. بعد اكتمال تخزين طاقة الربيع، يتم تغذية 33HBX بالطاقة ويتم تشغيله، ويتم قطع الوصلات المغلقة دائمًا 31-32، ويوقف المعاون الزمني إرسال إشارة عدم تخزين الطاقة، مما يشير إلى نجاح تخزين الطاقة.

4 الخلاصة

يركز هذا المقال على تعديل العيوب في دائرة التحكم في المفتاح الكهربائي ذو الجهد العالي 110 كيلو فولت. يتم توصيل الوصلة المفتوحة دائمًا للمفتاح الحدودي لتخزين الطاقة على التوالي بدائرة التحكم في المحرك 99CN، ويتم استبدال الوصلة المغلقة دائمًا للمعاون 33HBX المتصلة على التوالي بدائرة الإغلاق بالوصلة المفتوحة دائمًا. هذا يضمن أن يتم توصيل دائرة التحكم في الإغلاق فقط عندما يتم الضغط على المفتاح الحدودي لتخزين الطاقة 33HB بواسطة المكونات الميكانيكية، أي بعد اكتمال تخزين طاقة الربيع وتشغيل المعاون 33HBX.

في الوقت نفسه، توفر إضافة المعاون الزمني وظيفة إنذار للإشارة إلى تخزين الطاقة. دائرة التحكم في الإغلاق المعدلة للمفتاح الكهربائي ليست فقط ذات توصيل بسيط وموثوق، ولكنها تساعد الفنيين على تحديد بسرعة ما إذا كان هناك تخزين للطاقة، مما يمنع بشكل فعال حرق ملف الإغلاق بسبب عدم وجود طاقة مخزنة. بعد التعديل والتشغيل، تعمل جميع المؤشرات في الدائرة الثانوية لهذا النوع من المفاتيح الكهربائية بشكل طبيعي، وتم اختبار المعلمات بشكل صحيح، ولم تحدث أعطال غير طبيعية أثناء عمليات الفتح والإغلاق.