Analiza i poboljšanje izgorijevanja zavojnice za zatvaranje uzrokovane greškom u akumulaciji energije visokonaponskog prekidača SF6

Visokonaponi prekidaci SF₆ su trofazni AC 50Hz vanjski visokonaponski električni uređaji. Koriste strukturu samohranilnog ugasevnog prostora i opremljeni su mjenjačima s oprugom. Ovi prekidaci imaju jednostavnu strukturu, lako se upravljaju i osiguravaju visoku sigurnost i pouzdanost. Stoga se široko koriste za kontrolu i zaštitu prijenosnih i distribucijskih linija, te mogu služiti kao spojne prekidace.

U 110kV sustavu određene podstancije koristi se ovaj tip prekidaca. Međutim, kako godine rada narastaju, nedostaci u sekundarnom krugu postaju sve očitiji. Posebno, često se pojavljuju greške kod kojih se zatvarajuća bobina izgori zbog problema u hraniću za pohranu energije. Ovaj članak analizira posebnu grešku koja se dogodila tijekom rada ovog tipa prekidaca i predlaže odgovarajuće mjere unapređenja.

1 Prikaz greške

110kV SF₆ prekidac u 220kV podstanciji koristi mjenjač s oprugom kao uređaj za pohranu energije. Kada je prekidac u otvorenom stanju i kada pokazatelji zatvarajućeg električnog kruga indiciraju normalno, operativni osoblje šalje signal za zatvaranje. Međutim, prekidac ne samo da ne zatvori, već mu se zatvarajuća bobina izgori. Zašto se ova posebna greška događa kada su ispunjeni svi uvjeti za zatvaranje? Da bi se sprečilo ponavljanje sličnih grešaka, potrebno je provesti ozbiljnu istraživanja i analizu.

2 Analiza greške

U zatvarajućem kontrolnom krugu ovog tipa prekidaca, YF je prekidač "mjesto/udaljeno" (kao što je prikazano na slici 1). Kada je potrebno udaljeno zatvaranje, pozitivni pol napajanja operacije prolazi kroz C7→YF kontakata 3-4→normalno zatvorene kontakte 31-32 antiprekidnog pomoćnog releja 52Y→normalno zatvorene kontakte 21-22 releja za pohranu energije u oprugu 99CN→normalno zatvorene kontakte 31-32 releja 49MX→normalno zatvorene kontakte 31-32 releja za nadzor stanja zatvarajuće opruge 33HBX→normalno zatvorene pomoćne kontakte 1-2 i 5-6 prekidaca→zatvarajuću bobinu 52C→normalno zatvorene kontakte 31-32 releja za zaključavanje niskog tlaka SF₆ gasa 63GLX→negativni pol napajanja kontrolnog napajanja. Kada se naponski napon primijeni na zatvarajuću bobinu 52C, elektromagnet djeluje i zatvara prekidac.

Na temelju gornje analize kruga, da bi se zatvarajuća bobina 52C može energizirati, moraju biti ispunjeni sljedeći četiri uvjeta:

• Bobine 52Y, 49MX i 33HBX nisu energizirane, a njihovi normalno zatvoreni kontakti 31-32 su spojeni u zatvarajući kontrolni krug;

• Bobina 99CN nije energizirana, a njihovi normalno zatvoreni kontakti 21-22 su spojeni u zatvarajući kontrolni krug;

• 52B je u otvorenom položaju, a njegovi normalno zatvoreni pomoćni kontakti 1-2 i 5-6 su spojeni u zatvarajući kontrolni krug;

• Normalno zatvoreni kontakti 31-32 SF₆ gasnog releja 63GLX su zatvoreni, spajajući zatvarajući kontrolni krug.

Analizom se može vidjeti da, kada su ispunjeni svi gornji uvjeti, kontrolni napon može biti primijenjen na bobinu, rezultirajući izgoranjem zatvarajuće bobine. Prilikom prvobitnog pregleda okvira, utvrđuje se da indikator tlaka SF₆ gaza pokazuje normalno, dok mehanički indikator zatvarajuće opruge ne pokazuje pohranu energije. Zašto se može provesti zatvarajući krug kada nema pohrane energije? Stoga je potrebno daljnje ispitivanje kruga za pohranu energije u zatvarajućoj opruzi.

Kao što se može vidjeti iz motorne pohrane energije na slici 1, kada zatvarajuća opruga ovog prekidaca nije energizirana, normalno zatvoreni kontakt C-NC granice pohrane energije 33HB instaliran na stražnjoj strani mehanizma prekidaca kontrolira istovremeno releje 99CN i 33HBX, spajajući pozitivni pol DC kontrolnog napajanja:

• Relej za pohranu energije u oprugu 99CN je energiziran i djeluje, a njegov napajanje spaja motor, a zatvarajuća opruga je električno energizirana za pohranu energije; istodobno, normalno zatvoreni kontakti 21-22 od 99CN su odspojeni u zatvarajućem kontrolnom krugu, izbjegavajući slučajno zatvaranje prekidaca tijekom procesa pohrane energije u oprugu.

• Kada je bobina pomoćnog releja za nadzor stanja zatvarajuće opruge 33HBX energizirana, normalno zatvoreni kontakti 31-32 od 33HBX spojeni u zatvarajući kontrolni krug su odspojeni. To osigurava da tijekom procesa pohrane energije u oprugu, sekundarni zatvarajući krug prekidaca bude u otvorenom položaju, imajući pouzdano dvostruko zaključavanje s normalno zatvorenim kontaktima 21-22 od 99CN.

Kada je pohrana energije u oprugu uspješna, mehanički dijelovi mehanizma za pohranu energije odspajaju normalno zatvoreni kontakt C-NC granice pohrane energije 33HB. Bobine 99CN i 33HBX gube napajanje, a pohrana energije završava. Normalno zatvoreni kontakti 21-22 od 99CN i normalno zatvoreni kontakti 31-32 od 33HBX spajaju zatvarajući kontrolni krug. Na temelju funkcije kontakata u shemi komponenti, samo kada su releji 99CN i 33HBX u stanju energiziranosti i aktivnosti, zatvarajući krug može biti zaključan. Stoga, na temelju gornje analize, smatra se da neispravnost normalno zatvorenog kontakta C-NC granice pohrane energije 33HB može biti uzrok nemogućnosti pohrane energije motora.

Održavajuće osoblje je otvorilo zadnju poklopnu ploču mehanizma prekidaca na mjestu i uklonilo granicu pohrane energije. Nakon pregleda i mjerenja, utvrđeno je da su unutarnji kontakti granice pohrane energije 33HB oštećeni tijekom procesa pohrane energije, sprečavajući prođe napajanja kroz njihove normalno zatvorene kontakta C-NC. Rezultiralo je tome da bobine 99CN i 33HBX ne mogu primiti napajanje. Kontaktor 99CN nije djelovao, a napajanje nije moglo biti spojeno na motor za pohranu energije. Istodobno, normalno zatvoreni kontakti 21-22 od 99CN i normalno zatvoreni kontakti 31-32 od 33HBX su dugotrajno bili spojeni u zatvarajući krug. Budući da mehanički mehanizam prekidaca nije bio energiziran i sekundarni zatvarajući krug je vodljiv, prekidac nije mogao normalno zatvoriti, a zatvarajuća bobina bi se izgorila.

3 Tretman i modifikacija

Jednostavna zamjena granice pohrane energije ne može esencijalno riješiti posebnu grešku opisanu u ovom članku. Zbog nerazumne konstrukcije i nepotpunog mehanizma zaključavanja, kada je granica pohrane energije oštećena, dovest će to do greške u zatvarajućem krugu. Stoga su uvedene sljedeće modifikacije u krugove za pohranu energije i zatvaranje:
(1) Granica pohrane energije 33HB sastoji se od para normalno zatvorenih kontakata i para normalno otvorenih kontakata, s dva para kontakata mehanički zaključana. Prema karakteristikama putnog prekidača, uvedene su sljedeće modifikacije: Spojite normalno zatvoreni kontakt C-NC od 33HB s bobinom 99CN, kao što je prikazano na slici 2. Ova modifikacija zadržava funkciju da se zatvarajući krug prekidaca odspoji i ne može zatvoriti tijekom procesa pohrane energije. Spojite normalno otvoreni kontakt O-NO od 33HB s bobinom 33HBX. Nakon što je pohrana energije u oprugu uspješna, normalno otvoreni kontakt O-NO od 33HB zatvori i spoji bobinu 33HBX. U isto vrijeme, uklonite normalno zatvorene kontakte 31-32 releja 33HBX spojene u zatvarajući kontrolni krug i zamijenite ih normalno otvorenim kontaktima 43-44 od 33HBX. Gornja modifikacija mijenja kontrolu dvaju releja jednim parom kontakata u kontrolu svakog releja svakim parom kontakata. To osigurava da zatvarajući kontrolni krug ne može biti vodljiv tijekom procesa bez pohrane energije i pohrane energije. Samo nakon što je pohrana energije u oprugu uspješna, kada je bobina 33HBX energizirana i normalno otvoreni kontakti 43-44 zatvoreni, zatvarajući kontrolni krug može biti spojen. U isto vrijeme, to smanjuje dugotrajnu opterećenost granice pohrane energije i produžuje njen životni vijek.
(2) Dodajte vremenski relej T. Spojite normalno zatvorene kontakte 31-32 releja 33HBX serijalno s bobinom vremenskog releja, i postavite vremenski limit radnje vremenskog releja na 15s, što je malo duže od vremena pohrane energije u oprugu prekidaca. Dodavanjem vremenskog releja može se postići sljedeće: Tijekom 15s kada opruga nije energizirana i tijekom procesa pohrane energije, bobina 33HBX nije energizirana, normalno zatvoreni kontakti 31-32 su zatvoreni, a vremenski relej šalje signal o nedostatku pohrane energije. Nakon što je pohrana energije u oprugu uspješna, 33HBX je energiziran i djeluje, normalno zatvoreni kontakti 31-32 su odspojeni, a vremenski relej prestaje slati signal o nedostatku pohrane energije, indicirajući da je pohrana energije uspješna.

4 Zaključak

Ovaj članak fokusira se na modifikaciju nedostataka u kontrolnom krugu 110kV SF₆ prekidaca. Normalno otvoreni kontakt granice pohrane energije spojen je serijalno s motorom kontrolnog kruga 99CN, a normalno zatvoreni kontakt releja 33HBX spojen serijalno u zatvarajući kontrolni krug zamijenjen je s normalno otvorenim kontaktom. To osigurava da se zatvarajući kontrolni krug može spojiti samo kada mehanički dijelovi pritisnu granicu pohrane energije 33HB, tj. nakon što je pohrana energije u oprugu uspješna i kada djeluje relej 33HBX.

Istodobno, dodavanje vremenskog releja pruža alarmnu funkciju za signal pohrane energije. Modificirani zatvarajući kontrolni krug prekidaca ima ne samo jednostavan i pouzdan povod, već pomaže operativnom osoblju da brzo utvrdi jesu li pohrana energije nastupile, efektivno sprečavajući grešku izgoravanja bobine zbog nedostatka pohrane energije. Nakon modificiranja i testiranja, svi indikatori sekundarnog kruga ovog tipa prekidaca funkcioniraju normalno, parametarski testovi su točni, a tokom otvaranja i zatvaranja operacija nisu pojavile se nikakve neobične greške.