Analisis dan Peningkatan Kerusakan Kumparan Penutup Akibat Kesalahan Penyimpanan Energi pada Pembreak Sirkuit SF6 Tegangan Tinggi

Peralatan elektrik luaran tegangan tinggi SF₆ tiga fasa AC 50Hz ini mengadopsi struktur ruang padam lengkung sendiri dan dilengkapi dengan mekanisme operasi pegas. Peralatan pemutus litar ini mempunyai struktur yang mudah, operasi yang mudah, serta keselamatan dan kebolehpercayaan yang tinggi. Oleh itu, ia digunakan secara meluas untuk kawalan dan perlindungan laluan penghantaran dan pembahagian, serta boleh juga berfungsi sebagai pemutus litar jenis hubungan.

Sistem 110kV di sebuah substansi menggunakan jenis pemutus litar ini. Namun, seiring bertambahnya tahun operasi, kelemahan dalam litar sekunder mula terbongkar. Khususnya, masalah di mana kumpasan tutup terbakar akibat isu dalam litar penyimpan tenaga berlaku dengan kerap. Artikel ini mengambil contoh satu kesalahan khas yang berlaku semasa operasi pemutus litar ini untuk melakukan analisis dan mencadangkan langkah-langkah penambahbaikan yang sesuai.

1 Fenomena Kesalahan

Pemutus litar SF₆ 110kV di sebuah substansi 220kV menggunakan mekanisme operasi pegas sebagai peranti penyimpan tenaga. Apabila pemutus litar berada dalam keadaan terbuka dan litar elektrik tutup menunjukkan normal, petugas operasi menghantar isyarat operasi tutup. Walau bagaimanapun, pemutus litar tidak hanya gagal tutup tetapi juga kumpasan tutupnya terbakar. Mengapa kesalahan khas ini berlaku walaupun semua syarat tutup telah dipenuhi? Untuk mengelakkan berulangnya kesalahan serupa, kajian dan analisis yang serius perlu dilakukan.

2 Analisis Kesalahan

Dalam litar kawalan tutup pemutus litar jenis ini, YF adalah peralihan "tempatan/jauh" (seperti ditunjukkan dalam Gambar 1). Semasa tutup jauh diperlukan, kutub positif bekalan kuasa operasi melalui C7→kontak 3 - 4 YF→kontak biasa tertutup 31 - 32 ralai bantu anti-trip 52Y→kontak biasa tertutup 21 - 22 ralai penyimpanan pegas 99CN→kontak biasa tertutup 31 - 32 ralai 49MX→kontak biasa tertutup 31 - 32 ralai pemantau status pegas tutup 33HBX→kontak bantu biasa tertutup 1 - 2 dan 5 - 6 pemutus litar→kumpasan tutup 52C→kontak biasa tertutup 31 - 32 ralai pengunci tekanan rendah gas SF₆ 63GLX→kutub negatif bekalan kuasa kawalan operasi. Apabila voltan bekalan kuasa dikenakan kepada kumpasan tutup 52C, elektromagnet bertindak untuk tutup pemutus litar.

Berdasarkan analisis litar di atas, untuk kumpasan tutup 52C dapat dibebankan, empat syarat berikut mesti dipenuhi:

•  Kumpasan 52Y, 49MX, dan 33HBX tidak dibebankan, dan kontak biasa tertutup 31 - 32 mereka disambung dalam litar kawalan tutup;

• Kumpasan 99CN tidak dibebankan, dan kontak biasa tertutup 21 - 22nya disambung ke litar kawalan tutup;

• 52B berada dalam kedudukan terbuka, dan kontak bantu biasa tertutup 1 - 2 dan 5 - 6nya disambung ke litar kawalan tutup;

• Kontak biasa tertutup 31 - 32 ralai gas SF₆ 63GLX tertutup, menyambung litar kawalan tutup.

Melalui analisis, dapat dilihat bahawa apabila semua syarat di atas dipenuhi, voltan kawalan boleh dikenakan kepada kumpasan, mengakibatkan kumpasan tutup terbakar. Semasa inspeksi awal rangka, didapati bahawa meter tekanan gas SF₆ menunjukkan normal, manakala indikator mekanikal pegas tutup menunjukkan tiada penyimpanan tenaga. Mengapa litar tutup boleh disambung walaupun tiada penyimpanan tenaga? Oleh itu, pemeriksaan lanjut pada litar penyimpanan tenaga pegas tutup diperlukan.

Seperti yang dapat dilihat dari litar penyimpanan tenaga motor dalam Gambar 1, apabila pegas tutup pemutus litar ini tidak dibebankan, kontak biasa tertutup C - NC ralai had penyimpanan tenaga 33HB yang dipasang di belakang mekanisme pemutus litar mengawal ralai 99CN dan 33HBX secara serentak, menyambung kutub positif bekalan kuasa kawalan DC:

• Ralai penyimpanan tenaga pegas 99CN dibebankan dan beroperasi, dan bekalan kuasanya menyambung litar motor, dan pegas tutup dibebankan untuk penyimpanan tenaga; pada masa yang sama, kontak biasa tertutup 21 - 22 99CN diputuskan dalam litar kawalan tutup, mengelakkan pemutus litar dari tutup secara tidak sengaja semasa proses penyimpanan tenaga pegas.

• Apabila kumpasan ralai pemantau status pegas tutup 33HBX dibebankan, kontak biasa tertutup 31 - 32 33HBX yang disambung dalam litar kawalan tutup diputuskan. Ini memastikan bahawa semasa proses penyimpanan tenaga pegas, litar tutup sekunder pemutus litar berada dalam kedudukan terbuka, mempunyai fungsi penguncian berganda yang boleh dipercayai bersama kontak biasa tertutup 21 - 22 99CN.

Apabila penyimpanan tenaga pegas siap, komponen mekanikal mekanisme penyimpanan tenaga memutuskan kontak biasa tertutup C - NC ralai had penyimpanan tenaga 33HB. Kumpasan 99CN dan 33HBX kehilangan kuasa, dan penyimpanan tenaga tamat. Kontak biasa tertutup 21 - 22 99CN dan kontak biasa tertutup 31 - 32 33HBX menyambung litar kawalan tutup. Dari fungsi kontak dalam rajah sambungan komponen, hanya apabila ralai 99CN dan 33HBX berada dalam keadaan dibebankan dan diaktifkan, litar tutup boleh dikunci. Oleh itu, berdasarkan analisis di atas, didapati bahawa kegagalan kontak biasa tertutup C - NC ralai had penyimpanan tenaga 33HB mungkin menjadi punca motor tidak dapat menyimpan tenaga.

Petugas pemeliharaan membuka plat belakang mekanisme pemutus litar di tempat dan mengeluarkan ralai had penyimpanan tenaga. Selepas pemeriksaan dan pengukuran, didapati bahawa kontak dalaman ralai had penyimpanan tenaga 33HB rosak semasa proses penyimpanan tenaga, menghalang bekalan kuasa daripada melalui kontak biasa tertutup C - NCnya. Akibatnya, kumpasan 99CN dan 33HBX tidak dapat menerima kuasa. Kontak 99CN tidak beroperasi, dan bekalan kuasa tidak dapat disambungkan ke motor penyimpanan tenaga. Sementara itu, kontak biasa tertutup 21 - 22 99CN dan kontak biasa tertutup 31 - 32 33HBX disambung ke litar tutup untuk tempoh yang lama. Kerana mekanisme pegas pemutus litar tidak dibebankan dan litar tutup sekunder berada dalam keadaan disambung, bukan sahaja pemutus litar tidak dapat tutup dengan normal, tetapi kumpasan tutup juga akan terbakar.

3 Rawatan dan Pengubahsuaian

Hanya menggantikan ralai had penyimpanan tenaga tidak dapat menyelesaikan kesalahan khas yang dinyatakan dalam artikel ini secara asas. Disebabkan reka bentuk yang tidak munasabah dan mekanisme penguncian yang tidak sempurna, sekiranya ralai had penyimpanan tenaga rosak, ia akan menyebabkan kegagalan dalam litar tutup. Oleh itu, pengubahsuaian berikut dibuat pada litar penyimpanan tenaga dan kawalan tutup:
(1) Ralai had penyimpanan tenaga 33HB terdiri daripada sepasang kontak biasa tertutup dan sepasang kontak biasa terbuka, dengan kedua-dua pasang kontak saling terkait secara mekanikal. Berdasarkan ciri-ciri ralai perjalanan, pengubahsuaian berikut dibuat: Hubungkan kontak biasa tertutup C - NC 33HB ke kumpasan 99CN, seperti ditunjukkan dalam Gambar 2. Pengubahsuaian ini mengekalkan fungsi litar tutup pemutus litar diputuskan dan tidak dapat tutup semasa proses penyimpanan tenaga. Hubungkan kontak biasa terbuka O - NO 33HB ke kumpasan 33HBX. Setelah penyimpanan tenaga pegas siap, kontak biasa terbuka O - NO 33HB tertutup untuk menyambung kumpasan 33HBX. Pada masa yang sama, alih keluar kontak biasa tertutup 31 - 32 ralai 33HBX yang disambung dalam litar kawalan tutup dan gantikan dengan kontak biasa terbuka 43 - 44 33HBX. Pengubahsuaian di atas mengubah dari satu pasang kontak mengawal dua ralai kepada setiap pasang kontak mengawal satu ralai. Ini memastikan bahawa litar kawalan tutup tidak dapat disambung semasa proses tanpa penyimpanan tenaga dan penyimpanan tenaga. Hanya setelah penyimpanan tenaga pegas siap, apabila kumpasan 33HBX dibebankan dan kontak biasa terbuka 43 - 44 tertutup, litar kawalan tutup boleh disambung. Pada masa yang sama, ia juga mengurangkan beban jangka panjang pada ralai had penyimpanan tenaga dan memperpanjang hayat layanannya.
(2) Tambah ralai masa T. Hubungkan kontak biasa tertutup 31 - 32 ralai 33HBX secara siri dengan kumpasan ralai masa, dan tetapkan had masa operasi ralai masa kepada 15s, yang sedikit lebih lama daripada masa penyimpanan tenaga pegas pemutus litar. Penambahan ralai masa dapat mencapai perkara berikut: Semasa 15s ketika pegas tidak dibebankan dan semasa proses penyimpanan tenaga, kumpasan 33HBX tidak dibebankan, kontak biasa tertutup 31 - 32 tertutup, dan ralai masa mengirim isyarat tiada penyimpanan tenaga. Setelah penyimpanan tenaga pegas siap, 33HBX dibebankan dan beroperasi, kontak biasa tertutup 31 - 32 diputuskan, dan ralai masa berhenti mengirim isyarat tiada penyimpanan tenaga, menunjukkan bahawa penyimpanan tenaga berjaya.

4 Kesimpulan

Artikel ini memberi tumpuan kepada pengubahsuaian cacat dalam litar kawalan pemutus litar SF₆ 110kV. Kontak biasa terbuka ralai had penyimpanan tenaga disambung secara siri ke litar kawalan motor 99CN, dan kontak biasa tertutup ralai 33HBX yang disambung secara siri dalam litar kawalan tutup digantikan dengan kontak biasa terbuka. Ini memastikan bahawa hanya apabila komponen mekanikal menerangkan ralai had penyimpanan tenaga 33HB, iaitu, setelah penyimpanan tenaga pegas siap dan ralai 33HBX beroperasi, litar kawalan tutup boleh disambung.

Sementara itu, penambahan ralai masa memberikan fungsi isyarat bagi sinyal penyimpanan tenaga. Litar kawalan tutup pemutus litar yang telah diubahsuai tidak hanya mempunyai sambungan yang mudah dan boleh dipercayai, tetapi juga membantu petugas operasi menentukan dengan cepat sama ada penyimpanan tenaga telah berlaku, secara efektif mencegah kegagalan kumpasan terbakar akibat tiada penyimpanan tenaga. Selepas pengubahsuaian dan ujian, semua indeks litar sekunder pemutus litar jenis ini beroperasi dengan normal, ujian parameter betul, dan tiada kesalahan abnormal yang berlaku semasa operasi buka dan tutup.