Ανάλυση και Βελτίωση της Καύσης του Καταναλωτή Κλεισίματος λόγω Λαθούς Αποθήκευσης Ενέργειας στον Υψηλής Τάσης SF6 Σταδιακό Φραγμό

Οι υψηλής τάσης αποσβεστές πυρήνων SF₆ είναι τριφασικά ηλεκτρικά εξωτερικά εξοπλισμό με AC 50Hz. Χρησιμοποιούν δομή αυτονομού φωτιστήρα κατάφλεξης και είναι εφοδιασμένοι με μηχανισμούς λειτουργίας με ελατηρίο. Αυτοί οι αποσβεστές πυρήνων χαρακτηρίζονται από απλή δομή, εύκολη λειτουργία και υψηλή ασφάλεια και αξιοπιστία. Συνεπώς, χρησιμοποιούνται ευρέως για τον έλεγχο και την προστασία των γραμμών μεταφοράς και διανομής και μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως συνδετικοί αποσβεστές.

Το σύστημα 110kV ενός συγκεκριμένου υποσταθμίου χρησιμοποιεί αυτόν τον τύπο αποσβεστή. Ωστόσο, με την αύξηση των ετών λειτουργίας, τα ελαττώματα στο δευτερεύον κύκλωμα εμφανίζονται σταδιακά. Ειδικά, συχνά εμφανίζονται παρατυπίες όπου ο πυρήνας κλεισίματος καίγεται λόγω προβλημάτων στο κύκλωμα αποθήκευσης ενέργειας. Αυτό το άρθρο παίρνει ως παράδειγμα μια συγκεκριμένη παρατυπία που συνέβη κατά τη λειτουργία αυτού του τύπου αποσβεστή, για να διεξάγει ανάλυση και να προτείνει αντίστοιχα μέτρα βελτίωσης.

1 Φαινόμενο Παρατυπίας

Ο 110kV αποσβεστής SF₆ σε ένα 220kV υποσταθμίο χρησιμοποιεί μηχανισμό λειτουργίας με ελατηρίο ως συσκευή αποθήκευσης ενέργειας. Όταν ο αποσβεστής είναι σε κατάσταση ανοιχτός και το ηλεκτρικό κύκλωμα κλεισίματος δείχνει κανονικό, οι λειτουργικοί προσωπικοί στέλνουν σήμα λειτουργίας κλεισίματος. Ωστόσο, ο αποσβεστής δεν μόνο δεν κλείνει, αλλά και ο πυρήνας κλεισίματος καίγεται. Γιατί συμβαίνει αυτή η ιδιαίτερη παρατυπία όταν όλες οι προϋποθέσεις κλεισίματος είναι ικανοποιημένες; Για να αποτραπεί η επανάληψη παρόμοιων παρατυπιών, πρέπει να διεξαχθεί σοβαρή έρευνα και ανάλυση.

2 Ανάλυση Παρατυπίας

Στο κύκλωμα ελέγχου κλεισίματος αυτού του τύπου αποσβεστή, το YF είναι ο διακόπτης "τοπικό/μακρινό" (όπως φαίνεται στο Σχήμα 1). Όταν απαιτείται μακρινό κλείσιμο, η θετική πλευρά της ενέργειας λειτουργίας περνάει μέσω C7→YF επαφές 3 - 4→οι κανονικά κλειστές επαφές 31 - 32 του βοηθητικού συμβολαιού αποφυγής αναπήδησης 52Y→οι κανονικά κλειστές επαφές 21 - 22 του συμβολαίου αποθήκευσης ενέργειας ελατηρίου 99CN→οι κανονικά κλειστές επαφές 31 - 32 του συμβολαίου 49MX→οι κανονικά κλειστές επαφές 31 - 32 του συμβολαίου επιβλέψεως κατάστασης ελατηρίου κλεισίματος 33HBX→οι κανονικά κλειστές βοηθητικές επαφές 1 - 2 και 5 - 6 του αποσβεστή→ο πυρήνας κλεισίματος 52C→οι κανονικά κλειστές επαφές 31 - 32 του συμβολαίου κλειδώματος χαμηλής τάσης SF₆ 63GLX→η αρνητική πλευρά της ενέργειας ελέγχου. Όταν η τάση ενέργειας εφαρμόζεται στον πυρήνα 52C, ο ηλεκτρομαγνητικός μηχανισμός δρα για το κλείσιμο του αποσβεστή.

Βάσει της παραπάνω ανάλυσης, για τον πυρήνα 52C να ενεργοποιηθεί, πρέπει να εκπληρωθούν οι εξής τέσσερις προϋποθέσεις:

•  Οι πυρήνες των 52Y, 49MX και 33HBX δεν είναι ενεργοποιημένοι, και οι κανονικά κλειστές επαφές 31 - 32 είναι συνδεδεμένες στο κύκλωμα ελέγχου κλεισίματος;

• Ο πυρήνας του 99CN δεν είναι ενεργοποιημένος, και οι κανονικά κλειστές επαφές 21 - 22 είναι συνδεδεμένες στο κύκλωμα ελέγχου κλεισίματος;

• Ο 52B είναι σε κατάσταση ανοιχτός, και οι κανονικά κλειστές βοηθητικές επαφές 1 - 2 και 5 - 6 είναι συνδεδεμένες στο κύκλωμα ελέγχου κλεισίματος;

• Οι κανονικά κλειστές επαφές 31 - 32 του συμβολαίου 63GLX είναι κλειστές, συνδέοντας το κύκλωμα ελέγχου κλεισίματος.

Μέσω ανάλυσης, φαίνεται ότι όταν εκπληρώνονται όλες οι παραπάνω προϋποθέσεις, η τάση ελέγχου μπορεί να εφαρμοστεί στον πυρήνα, οδηγώντας στην καύση του πυρήνα κλεισίματος. Κατά την αρχική εξέταση του πλαισίου, αναδεικνύεται ότι ο δείκτης πίεσης SF₆ δείχνει κανονικό, ενώ η μηχανική ένδειξη του ελατηρίου κλεισίματος δείχνει ότι δεν υπάρχει αποθήκευση ενέργειας. Γιατί το κύκλωμα κλεισίματος μπορεί να διασχίσει όταν δεν υπάρχει αποθήκευση ενέργειας; Συνεπώς, απαιτείται περαιτέρω εξέταση του κυκλώματος αποθήκευσης ενέργειας του ελατηρίου κλεισίματος.

Όπως φαίνεται από το κύκλωμα αποθήκευσης ενέργειας του μοτέρ στο Σχήμα 1, όταν το ελατήριο κλεισίματος αυτού του αποσβεστή δεν είναι ενεργοποιημένο, η κανονικά κλειστή επαφή C - NC του συμβολαίου περιορισμού αποθήκευσης ενέργειας 33HB, εγκατασταθείσα στο πίσω μέρος του μηχανισμού του αποσβεστή, ελέγχει ταυτόχρονα τα 99CN και 33HBX, συνδέοντας τη θετική πλευρά της DC ενέργειας ελέγχου:

• Ο συμβολαίος αποθήκευσης ενέργειας 99CN ενεργοποιείται, και η ενέργεια του συνδέει το κύκλωμα μοτέρ, και το ελατήριο κλεισίματος ενεργοποιείται για αποθήκευση ενέργειας· ταυτόχρονα, οι κανονικά κλειστές επαφές 21 - 22 του 99CN αποσυνδέονται στο κύκλωμα ελέγχου κλεισίματος, αποφεύγοντας το κλείσιμο του αποσβεστή κατά τη διάρκεια της διαδικασίας αποθήκευσης ενέργειας.

• Όταν ο πυρήνας του συμβολαίου επιβλέψεως κατάστασης ελατηρίου κλεισίματος 33HBX ενεργοποιείται, οι κανονικά κλειστές επαφές 31 - 32 του 33HBX που συνδέονται στο κύκλωμα ελέγχου κλεισίματος αποσυνδέονται. Αυτό εξασφαλίζει ότι κατά τη διάρκεια της διαδικασίας αποθήκευσης ενέργειας, το δευτερεύον κύκλωμα κλεισίματος του αποσβεστή είναι σε κατάσταση ανοιχτό, έχοντας αξιόπιστη διπλή κλειδαριά με τις κανονικά κλειστές επαφές 21 - 22 του 99CN.

Όταν η αποθήκευση ενέργειας είναι ολοκληρωμένη, οι μηχανικές συνιστώσες του μηχανισμού αποθήκευσης ενέργειας αποσυνδέουν την κανονικά κλειστή επαφή C - NC του συμβολαίου περιορισμού αποθήκευσης ενέργειας 33HB. Οι πυρήνες των 99CN και 33HBX χάνουν την ενέργεια, και η αποθήκευση ενέργειας τελειώνει. Οι κανονικά κλειστές επαφές 21 - 22 του 99CN και οι κανονικά κλειστές επαφές 31 - 32 του 33HBX συνδέουν το κύκλωμα ελέγχου κλεισίματος. Με βάση τη λειτουργία των επαφών στο σχήμα σύνδεσης, μόνο όταν οι συμβολαίοι 99CN και 33HBX είναι ενεργοποιημένοι και λειτουργούν, το κύκλωμα κλεισίματος μπορεί να κλειδωθεί. Συνεπώς, με βάση την παραπάνω ανάλυση, κρίνεται ότι η αποτυχία της κανονικά κλειστής επαφής C - NC του συμβολαίου περιορισμού αποθήκευσης ενέργειας 33HB μπορεί να είναι η αιτία της αδυναμίας του μοτέρ να αποθηκεύσει ενέργεια.

Οι τεχνικοί συντήρησης άνοιξαν το πίσω κάλυμμα του μηχανισμού του αποσβεστή στο χώρο και αφαίρεσαν το συμβόλαιο περιορισμού αποθήκευσης ενέργειας. Μετά από εξέταση και μέτρηση, ανακαλύφθηκε ότι οι εσωτερικές επαφές του συμβολαίου περιορισμού αποθήκευσης ενέργειας 33HB έχουν καταστραφεί κατά τη διάρκεια της διαδικασίας αποθήκευσης ενέργειας, εμποδίζοντας την ενέργεια από τη διέλευση της κανονικά κλειστής επαφής C - NC. Συνεπώς, οι πυρήνες των 99CN και 33HBX δεν μπορούσαν να λάβουν ενέργεια. Ο συμβολαίος 99CN δεν λειτουργούσε, και η ενέργεια δεν μπορούσε να συνδεθεί με το μοτέρ αποθήκευσης ενέργειας. Ταυτόχρονα, οι κανονικά κλειστές επαφές 21 - 22 του 99CN και οι κανονικά κλειστές επαφές 31 - 32 του 33HBX ήταν συνδεδεμένες στο κύκλωμα κλεισίματος για μεγάλο χρονικό διάστημα. Επειδή ο μηχανικός μηχανισμός του αποσβεστή δεν είχε αποθηκευμένη ενέργεια και το δευτερεύον κύκλωμα κλεισίματος ήταν σε κατάσταση διασχίσεως, ο αποσβεστής δεν μπορούσε να κλείσει κανονικά, ενώ ο πυρήνας κλεισίματος θα καίγετο.

3 Θεραπεία και Μεταβολή

Η απλή αντικατάσταση του συμβολαίου περιορισμού αποθήκευσης ενέργειας δεν μπορεί να επιλύσει ουσιαστικά την ιδιαίτερη παρατυπία που περιγράφεται σε αυτό το άρθρο. Λόγω της ανόητης σχεδίασης και της ανεπαρκούς μηχανισμού κλειδώματος, όταν το συμβόλαιο περιορισμού αποθήκευσης ενέργειας καταστρέφεται, οδηγεί σε παρατυπία στο κύκλωμα κλεισίματος. Συνεπώς, εφαρμόζονται οι εξής τροποποιήσεις στα κυκλώματα αποθήκευσης ενέργειας και ελέγχου κλεισίματος:
(1) Το συμβόλαιο περιορισμού αποθήκευσης ενέργειας 33HB αποτελείται από ένα ζευγάρι κανονικά κλειστές επαφές και ένα ζευγάρι κανονικά ανοιχτές επαφές, με τα δύο ζευγάρια επαφών μηχανικά συνδεδεμένες. Σύμφωνα με τις ιδιότητες του διακόπτη ταξιδιού, γίνονται οι εξής τροποποιήσεις: Συνδέστε την κανονικά κλειστή επαφή C - NC του 33HB στον πυρήνα 99CN, όπως φαίνεται στο Σχήμα 2. Αυτή η τροποποίηση διατηρεί τη λειτουργία του κυκλώματος κλεισίματος του αποσβεστή να είναι αποσυνδεδεμένο και να μην μπορεί να κλείσει κατά τη διάρκεια της διαδικασίας αποθήκευσης ενέργειας. Συνδέστε την κανονικά ανοιχτή επαφή O - NO του 33HB στον πυρήνα 33HBX. Μετά την ολοκλήρωση της αποθήκευσης ενέργειας του ελατηρίου, η κανονικά ανοιχτή επαφή O - NO του 33HB κλείνει για να συνδέσει τον πυρήνα 33HBX. Ταυτόχρονα, αφαιρέστε τις κανονικά κλειστές επαφές 31 - 32 του συμβολαίου 33HBX που συνδέονται στο κύκλωμα ελέγχου κλεισίματος και αντικαταστήστε τις με τις κανονικά ανοιχτές επαφές 43 - 44 του 33HBX. Η παραπάνω τροποποίηση αλλάζει από ένα ζευγάρι επαφών που ελέγχει δύο συμβολαίους σε κάθε ζευγάρι επαφών που ελέγχει ένα συμβόλαιο. Αυτό εξασφαλίζει ότι το κύκλωμα ελέγχου κλεισίματος δεν μπορεί να συνδεθεί κατά τη διάρκεια της μη αποθήκευσης ενέργειας και της διαδικασίας αποθήκευσης ενέργειας. Μόνο μετά την ολοκλήρωση της αποθήκευσης ενέργειας του ελατηρίου, όταν ο πυρήνας 33HBX ενεργοποιε