Analiza i poboljšanje izgorijevanja zavojnice za zatvaranje uzrokovane greškom na čuvanju energije visokonaponskog SF6 prekidača

Visokonaponski SF₆ prekidaci su trofazni AC 50Hz vanjski visokonaponski električni uređaji. Koriste strukturu samoodrživog ugaseonog prostora i opremljeni su mahanicima za operaciju. Ovi prekidaci imaju jednostavnu strukturu, lako se koriste i karakterišu visokim stepenom sigurnosti i pouzdanosti. Stoga se široko koriste za kontrolu i zaštitu linija prijenosa i distribucije, a mogu se koristiti i kao vezni prekidaci.

U 110kV sistemu određene transformatorne stanice koristi se ovaj tip prekidaca. Međutim, s porastom godina rada, nedostaci u sekundarnom krugu postaju sve očitiji. Posebno, često se dešavaju greške kod kojih se zavojnice za zatvaranje spale zbog problema u krugu za akumulaciju energije. Ovaj članak uzima poseban slučaj greške koji se dogodio tokom rada ovog tipa prekidaca kao primer za analizu i predlaže odgovarajuće mere poboljšanja.

1 Fenomen greške

110kV SF₆ prekidac u 220kV transformatorskoj stanciji koristi mahanic za operaciju kao uređaj za akumulaciju energije. Kada je prekidac u otvorenom stanju i kada indikator zatvaranja pokazuje normalno, operateri šalju signal za zatvaranje. Međutim, prekidac ne samo što ne zatvori, već se i zavojnica za zatvaranje spali. Zašto se ovaj poseban slučaj greške dešava kada su ispunjeni svi uslovi za zatvaranje? Da bi se sprečilo ponavljanje sličnih grešaka, potrebna je ozbiljna istraživanja i analiza.

2 Analiza greške

U kontrolnom krugu zatvaranja ovog tipa prekidaca, YF je prekidač "mjesto/daljinsko" (kao što je prikazano na slici 1). Kada je potrebno daljinsko zatvaranje, pozitivni pol izvora napona prolazi kroz C7→YF kontakti 3 - 4→normalno zatvoreni kontakti 31 - 32 pomoćnog releja protiv neslužbenog prekidanja 52Y→normalno zatvoreni kontakti 21 - 22 releja za akumulaciju energije 99CN→normalno zatvoreni kontakti 31 - 32 releja 49MX→normalno zatvoreni kontakti 31 - 32 releja za nadzor statusa zatvaranja pruge 33HBX→normalno zatvoreni pomoćni kontakti 1 - 2 i 5 - 6 prekidaca→zavojnica za zatvaranje 52C→normalno zatvoreni kontakti 31 - 32 releja za zaključavanje niskog napona SF₆ gasa 63GLX→negativni pol izvora napona za kontrolu operacije. Kada se napon primeni na zavojnicu 52C, elektromagnet djeluje da zatvori prekidac.

Na osnovu gore navedene analize kruga, kako bi se zavojnica 52C mogla energizirati, moraju biti ispunjeni sledeći četiri uslova:

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

• Zavojnica 99CN nije energizirana, a njegovi normalno zatvoreni kontakti 21 - 22 su spojeni sa kontrolnim krugom zatvaranja;

• 52B je u otvorenom položaju, a njegovi normalno zatvoreni pomoćni kontakti 1 - 2 i 5 - 6 su spojeni sa kontrolnim krugom zatvaranja;

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

Analizom se može videti da kada su ispunjeni svi gornji uslovi, kontrolni napon može biti primenjen na zavojnicu, što rezultira spaljenjem zavojnice za zatvaranje. Prilikom prvobitnog pregleda šasije, utvrđeno je da indikator pritiska SF₆ gasa pokazuje normalno, dok mehanički indikator pruge za zatvaranje pokazuje da nema akumulacije energije. Zašto se kontrolni krug zatvaranja može provesti kada nema akumulacije energije? Zato je potrebno dalje ispitivanje kruga za akumulaciju energije pruge za zatvaranje.

Kao što se može videti na motoru za akumulaciju energije na slici 1, kada pruga za zatvaranje ovog prekidaca nije energizirana, normalno zatvoreni kontakt C - NC granice akumulacije energije 33HB instaliran na stražnjem delu mehanizma prekidaca kontrolise releje 99CN i 33HBX istovremeno, spajajući pozitivni pol direktnog toka kontrolnog izvora napona:

• Relej za akumulaciju energije 99CN se energizira i aktivira, a njegov izvor napona spaja motor, a pruga za zatvaranje se električno energizira za akumulaciju energije; istovremeno, normalno zatvoreni kontakti 21 - 22 99CN su odspojeni u kontrolnom krugu zatvaranja, sprečavajući da se prekidac slučajno zatvori tokom procesa akumulacije energije.

• Kada se zavojnica pomoćnog releja za nadzor statusa pruge za zatvaranje 33HBX energizira, normalno zatvoreni kontakti 31 - 32 33HBX spojeni u kontrolni krug zatvaranja su odspojeni. To obezbeđuje da je tokom procesa akumulacije energije, sekundarni krug zatvaranja prekidaca u otvorenom položaju, imajući pouzdanu dvostruku funkciju zaključavanja sa normalno zatvorenim kontaktima 21 - 22 99CN.

Kada je akumulacija energije završena, mehanički elementi mehanizma za akumulaciju energije odspajaju normalno zatvoreni kontakt C - NC graničnog prekidača za akumulaciju energije 33HB. Zavojnice 99CN i 33HBX gube napajanje, a akumulacija energije završava. Normalno zatvoreni kontakti 21 - 22 99CN i normalno zatvoreni kontakti 31 - 32 33HBX spajaju kontrolni krug zatvaranja. Na osnovu funkcije kontakata u shemi komponenti, samo kada su releji 99CN i 33HBX u energiziranom i aktiviranom stanju, kontrolni krug zatvaranja može biti zaključan. Stoga, na osnovu gore navedene analize, zaključeno je da neispravnost normalno zatvorenog kontakta C - NC graničnog prekidača za akumulaciju energije 33HB može biti uzrok neuspeha motora da akumulira energiju.

Održavajući osoblje je otvorilo zadnju poklopnu ploču mehanizma prekidaca na mestu i uklonilo granični prekidač za akumulaciju energije. Nakon pregleda i merenja, utvrđeno je da su unutrašnji kontakti graničnog prekidača za akumulaciju energije 33HB oštećeni tokom procesa akumulacije energije, sprečavajući prohod napona kroz njegov normalno zatvoreni kontakt C - NC. Rezultat je da zavojnice 99CN i 33HBX ne mogu dobiti napon. Kontaktor 99CN nije radio, a napon nije mogao biti spojen na motor za akumulaciju energije. Istovremeno, normalno zatvoreni kontakti 21 - 22 99CN i normalno zatvoreni kontakti 31 - 32 33HBX su dugi period bili spojeni sa kontrolnim krugom zatvaranja. Budući da mehanički mehanizam prekidaca nije bio energiziran i sekundarni krug zatvaranja je bio proveden, prekidac ne samo što se nije mogao normalno zatvoriti, već je i zavojnica za zatvaranje spala.

3 Tretman i modifikacija

Prostom zamjenom graničnog prekidača za akumulaciju energije ne može se esencijalno rešiti poseban slučaj greške opisan u ovom članku. Zbog nerazumnog dizajna i nepotpunog mehanizma interlokiranja, kada se granični prekidač za akumulaciju energije ošteti, dobiće se greška u kontrolnom krugu zatvaranja. Stoga su izvršene sledeće modifikacije na krugovima za akumulaciju energije i kontrolu zatvaranja:
(1) Granični prekidač za akumulaciju energije 33HB sastoji se od para normalno zatvorenih kontakata i para normalno otvorenih kontakata, sa dve parove kontakata mehanički interlokiranih. Na osnovu karakteristika putnog prekidača, izvršene su sledeće modifikacije: Spojite normalno zatvoreni kontakt C - NC 33HB na zavojnicu 93CN, kao što je prikazano na slici 2. Ova modifikacija zadržava funkciju da se kontrolni krug zatvaranja prekidaca odspoji i ne može zatvoriti tokom procesa akumulacije energije. Spojite normalno otvoreni kontakt O - NO 33HB na zavojnicu 33HBX. Nakon što je akumulacija energije pruge završena, normalno otvoreni kontakt O - NO 33HB se zatvori i spoji zavojnicu 33HBX. Istovremeno, uklonite normalno zatvorene kontakte 31 - 32 releja 33HBX spojene u kontrolni krug zatvaranja i zamenite ih normalno otvorenim kontaktima 43 - 44 33HBX. Gornja modifikacija menja kontrolu dva releja jednim parom kontakata u kontrolu svakog releja pojedinačnim parom kontakata. To obezbeđuje da kontrolni krug zatvaranja ne može biti proveden tokom procesa bez akumulacije energije i akumulacije energije. Samo nakon što je akumulacija energije pruge završena, kada se zavojnica 33HBX energizira i normalno otvoreni kontakti 43 - 44 se zatvore, kontrolni krug zatvaranja može biti spojen. Istovremeno, to smanjuje dugotrajnu opterećenost graničnog prekidača za akumulaciju energije i produžava njegov vreme života.
(2) Dodajte vremenski relej T. Spojite normalno zatvorene kontakte 31 - 32 releja 33HBX u seriju sa zavojnicom vremenskog releja, i postavite vreme radnog ograničenja vremenskog releja na 15s, što je malo duže od vremena akumulacije energije pruge prekidaca. Dodavanjem vremenskog releja može se postići sljedeće: Tokom 15s kada pruga nije energizirana i tokom procesa akumulacije energije, zavojnica 33HBX nije energizirana, normalno zatvoreni kontakti 31 - 32 su zatvoreni, a vremenski relej šalje signal o nedostatku akumulacije energije. Nakon što je akumulacija energije pruge završena, 33HBX se energizira i aktivira, normalno zatvoreni kontakti 31 - 32 su odspojeni, a vremenski relej prestaje sa slanjem signala o nedostatku akumulacije energije, indicirajući da je akumulacija energije uspešna.

4 Zaključak

Ovaj članak fokusira se na modifikaciju defekata u kontrolnom krugu 110kV SF₆ prekidaca. Normalno otvoreni kontakt graničnog prekidača za akumulaciju energije je spojen u seriju sa motorom za kontrolu 99CN, a normalno zatvoreni kontakt releja 33HBX spojen u seriju u kontrolnom krugu zatvaranja je zamenjen normalno otvorenim kontaktom. To obezbeđuje da se kontrolni krug zatvaranja može spojiti tek kada mehanički elementi pritisnu granični prekidač za akumulaciju energije 33HB, odnosno, nakon što je akumulacija energije pruge završena i kada radi relej 33HBX.

Istovremeno, dodavanjem vremenskog releja omogućena je alarmna funkcija za signal akumulacije energije. Modificirani kontrolni krug zatvaranja prekidaca ne samo što ima jednostavnu i pouzdanu vezu, već pomaže operaterima da brzo odrede da li je doslo do akumulacije energije, efektivno sprečavajući grešku spaljenja zavojnice zbog nedostatka akumulacije energije. Nakon modificacije i komisioniranja, svi indikatori sekundarnog kruga ovog tipa prekidaca rade normalno, parametarska testiranja su tačna, a tokom operacija otvaranja i zatvaranja nisu nastupile nikakve anormalne greške.