Analiza in izboljšava zgorevanja zaključnega črka, povzročenega z napako pri shranjevanju energije visokonapetostnega SF6 preklopnika

Visokonapetostni prekložniki SF₆ so trofazna naprava za zunanjega uporaba pri 50Hz. Uporabljajo strukturo samozavrtne zgornje polovice in so opremljeni s presedilom z vijakom. Ti prekložniki so znani po preprosti strukturi, enostavnosti uporabe in visoki varnosti in zanesljivosti. Zato se široko uporabljajo za nadzor in zaščito prenosnih in distribucijskih črt ter lahko služijo tudi kot vezni prekložniki.

V 110kV sistemu določenega pretvorjalka se uporablja ta vrsta prekložnika. Vendar s povečevanjem let operativnosti postajajo vidnejše neprimernosti v sekundarnih krugih. Še posebej pogosto pride do odpovedi zaradi zgorevanja zapirnega bobna zaradi težav v krugu za shranjevanje energije. Ta članek analizira posebno odpoved, ki je nastala med delovanjem tega prekložnika, in predlaga ustreza odpravila.

1 Pojav odpovedi

110kV SF₆ prekložnik v 220kV pretvorjalki uporablja presedilo z vijakom kot napravo za shranjevanje energije. Ko je prekložnik v odprtih položaju in električni zapirni krug kaže normalno, operaterji pošiljajo signal za zapiranje. Vendar prekložnik ne le, da se ne zapre, ampak mu se še zapirni boben zgore. Zakaj se ta posebna odpoved zgodi, ko so izpolnjeni vsi pogoji za zapiranje? Za preprečevanje ponovitve podobnih odpovedi je potrebno temeljito raziskati in analizirati.

2 Analiza odpovedi

V zapirnem kontrolnem krugu tega prekložnika je YF "mestni/oddaljen" preklopni ključ (kot je prikazano na Sliki 1). Če je potrebno oddaljeno zapiranje, pozitivni pol operacijskega napajanja gre skozi C7→YF kontakta 3 - 4→normalno zaprte kontakte 31 - 32 protipadenega pomožnega releja 52Y→normalno zaprte kontakte 21 - 22 releja za shranjevanje energije 99CN→normalno zaprte kontakte 31 - 32 releja 49MX→normalno zaprte kontakte 31 - 32 releja za spremljanje stanja zapirnega vijaka 33HBX→normalno zaprte pomožne kontakte 1 - 2 in 5 - 6 prekložnika→zapirni boben 52C→normalno zaprte kontakte 31 - 32 releja za zaklep z nizkim tlakom SF₆ plina 63GLX→negativni pol operacijskega kontrolnega napajanja. Ko se napetost operacijskega napajanja priključi na zapirni boben 52C, elektromagnet dejansko zapre prekložnik.

Na podlagi zgornje analize kruga morajo biti izpolnjeni naslednji štiri pogoji, da se zapirni boben 52C energizira:

•  Bobeni 52Y, 49MX in 33HBX niso energizirani, njihovi normalno zaprli kontakti 31 - 32 so priključeni v zapirnem kontrolnem krugu;

• Boben 99CN ni energiziran, njegovi normalno zaprli kontakti 21 - 22 so priključeni v zapirnem kontrolnem krugu;

• 52B je v odprtem položaju, njegovi normalno zaprli pomožni kontakti 1 - 2 in 5 - 6 so priključeni v zapirnem kontrolnem krugu;

• Normalno zaprli kontakti 31 - 32 SF₆ plinskega releja 63GLX so zaprli, povezujo zapirni kontrolni krug.

Analiza kaže, da, ko so izpolnjeni vsi zgornji pogoji, kontrolna napetost morebitno pride do zapirnega bobna, kar privede do njegovega zgorevanja. Pri prvotnem pregledu omara se ugotovi, da merilnik tlaka SF₆ plina kaže normalno, medtem ko mehanska kazalo zapirnega vijaka ne kaže shranjene energije. Zakaj lahko zapirni krug preteče, če ni shranjene energije? Zato je potreben nadaljnji pregled kruga za shranjevanje energije zapirnega vijaka.

Iz motornega kruga za shranjevanje energije na Sliki 1 je razvidno, da, ko ni shranjene energije v zapirnem vijaku, normalno zaprli kontakt C - NC omejevalnega spustnega releja 33HB, nameščenega na hrbtu mehanizma prekložnika, hkrati nadzoruje releje 99CN in 33HBX, povezuje pozitivni pol DC kontrolnega napajanja:

• Relej za shranjevanje energije 99CN se energizira in deluje, njegov vir napajanja povezuje motorji krug, zapirni vijak se električno energizira za shranjevanje energije; hkrati pa se normalno zaprli kontakti 21 - 22 99CN v zapirnem kontrolnem krugu odprejo, preprečujejo nenamerno zapiranje prekložnika med procesom shranjevanja energije v vijak.

• Ko se boben pomožnega releja 33HBX za spremljanje stanja zapirnega vijaka energizira, se normalno zaprli kontakti 31 - 32 33HBX v zapirnem kontrolnem krugu odprejo. To zagotavlja, da je drugi zapirni krug prekložnika med procesom shranjevanja energije v vijak odprt, ima zanesljivo dvojno zaklepno funkcijo s normalno zaprtilimi kontakti 21 - 22 99CN.

Ko je shranjevanje energije v vijaku končano, mehanske komponente mehanizma za shranjevanje energije odprejo normalno zaprte kontakt C - NC omejevalnega spustnega releja 33HB. Bobeni 99CN in 33HBX izgube napajanje, shranjevanje energije konča. Normalno zaprli kontakti 21 - 22 99CN in normalno zaprli kontakti 31 - 32 33HBX povezujejo zapirni kontrolni krug. Iz funkcije kontaktov v diagramu povezave komponent je razvidno, da je le, ko so releji 99CN in 33HBX v stanju energiziranosti in aktivacije, lahko zapirni krug zaklenjen. Zato, na podlagi zgornje analize, se ocenjuje, da nezmožnost motora za shranjevanje energije morda povzroča nezadostnost normalno zaprtega kontakta C - NC omejevalnega spustnega releja 33HB.

Održevalci so na mestu odprli zadnjo pokrovino mehanizma prekložnika in odstranili omejevalni spustni relej. Po pregledu in meritvi so ugotovili, da so notranji kontakti omejevalnega spustnega releja 33HB bili poškodovani med procesom shranjevanja energije, preprečili so pretek napajanja skozi njegov normalno zaprli kontakt C - NC. Tako boben 99CN in 33HBX nista mogla prejeti napajanja. Kontakter 99CN ni deloval, napajanje ni bilo povezano s motorjem za shranjevanje energije. Hkrati so bili normalno zaprli kontakti 21 - 22 99CN in normalno zaprli kontakti 31 - 32 33HBX dolgo časa povezani s zapirnim krugom. Ker mehanski mehanizem prekložnika ni bil energiziran in sekundarni zapirni krug je pretekel, prekložnik ni mogel normalno zapreti, zapirni boben pa se je zgorel.

3 Odpravljanje in sprememba

Preprosto zamenjava omejevalnega spustnega releja ne more bistveno rešiti posebne odpovedi, opisane v tem članku. Zaradi nerazumnega oblikovanja in nezadostnega mehanizma zaklepa bo, če je omejevalni spustni relej poškoden, došlo do odpovedi v zapirnem krugu. Zato so izvedene naslednje spremembe v krugu za shranjevanje energije in zapirnem kontrolnem krugu:
(1) Omejevalni spustni relej 33HB sestavlja par normalno zaprlih kontaktov in par normalno odprtih kontaktov, z mehansko interlockiranimi dvema pari kontaktov. Glede na lastnosti spustnega releja so izvedene naslednje spremembe: Povežite normalno zaprli kontakt C - NC 33HB s bobnom 99CN, kot je prikazano na Sliki 2. Ta sprememba ohranja funkcijo, da je zapirni krug prekložnika odprt in ne more zapreti med procesom shranjevanja energije. Povežite normalno odprti kontakt O - NO 33HB s bobnom 33HBX. Ko je shranjevanje energije v vijaku končano, se normalno odprti kontakt O - NO 33HB zapre in poveže boben 33HBX. Hkrati odstranite normalno zaprte kontakte 31 - 32 releja 33HBX v zapirnem kontrolnem krugu in jih zamenjajte z normalno odprtimi kontakti 43 - 44 33HBX. Ta sprememba spremeni od enega para kontaktov, ki nadzoruje dva releja, na vsak par kontaktov, ki nadzoruje en relej. To zagotavlja, da zapirni kontrolni krug ne more preteči med obdobjem brez shranjevanja energije in shranjevanjem energije. Le, ko je shranjevanje energije v vijaku končano in ko se boben 33HBX energizira in normalno odprti kontakti 43 - 44 zaprejo, se zapirni kontrolni krug poveže. Hkrati to tudi zmanjša dolgoročno opterečenost omejevalnega spustnega releja in podaljša njegov življenjski čas.
(2) Dodajte časovni relej T. Povežite normalno zaprte kontakte 31 - 32 releja 33HBX serijno s bobnom časovnega releja in nastavite čas delovanja časovnega releja na 15s, kar je malo daljše od časa shranjevanja energije v vijaku prekložnika. Dodatev časovnega releja omogoča naslednje: Med 15s, ko ni shranjene energije v vijaku in med procesom shranjevanja energije, boben 33HBX ni energiziran, normalno zaprli kontakti 31 - 32 so zaprli, in časovni relej pošilja signal, da ni shranjene energije. Ko je shranjevanje energije v vijaku končano, se 33HBX energizira in deluje, normalno zaprli kontakti 31 - 32 se odprejo, in časovni relej ustavi pošiljanje signala, da ni shranjene energije, kar kaže, da je shranjevanje energije uspešno.

4 Zaključek

Ta članek se osredotoča na odpravljanje nedostatkov v kontrolnem krugu 110kV SF₆ prekložnika. Normalno odprti kontakt omejevalnega spustnega releja je serijno povezan s motorjem kontrolnega kruga 99CN, normalno zaprli kontakt releja 33HBX, serijno povezan v zapirnem kontrolnem krugu, je zamenjan s normalno odprtim kontaktom. To zagotavlja, da je zapirni kontrolni krug povezan le, ko mehanske komponente pritisnejo na omejevalni spustni relej 33HB, torej, ko je shranjevanje energije v vijaku končano in relej 33HBX deluje.

Dodajanje časovnega releja omogoča alarmno funkcijo za signal shranjevanja energije. Spremenjen zapirni kontrolni krug prekložnika ima ne le preprosto in zanesljivo povezavo, ampak tudi pomaga operaterjem hitro ugotoviti, ali je shranjevanje energije poteklo, učinkovito preprečuje odpovedi zaradi zgorevanja bobna zaradi pomanjkanja shranjene energije. Po spremembi in komisioniranju so vse kazalce sekundarnega kruga tega prekložnika delali normalno, parametri so bili pravilni, in med odpiranjem in zapiranjem niso nastale nobene neobičajne odpovedi.