Τεχνική Ανάλυση, Αντοχή σε Εσωτερικές Χαμηλών Τάσεων Και Βελτιστοποίηση Πλήρως Μαζικοποιημένων Γαζοποιημένων Κυκλικών Κεντρικών Μονάδων (RMUs) με Πλήρη Φυλακή SF6
Οι πλήρως μεταλλικά απομονωμένες ενσωματωμένες συσκευές κύκλου SF6 (εδώ και στο συνεχές θα αναφέρονται ως RMUs) αποτελούνται κυρίως από μονάδες επιβάρωσης και συνδυασμένες συσκευές υψηλής τάσης AC με φυσική επιβάρωση-πυρήνα (εδώ και στο συνεχές θα αναφέρονται ως συνδυασμένες συσκευές). Σύμφωνα με τις απαιτήσεις των χρηστών, μπορούν να διαμορφωθούν ως κοινή δεξαμενή ή ως μονάδες.
Στις πρακτικές εφαρμογές μηχανικής, οι ηλεκτρικές συνδέσεις συνήθως εγκαθίστανται χρησιμοποιώντας είτε αλληλεπιδραστικές συνδετικές λωρίδες με στερεά απομόνωμα επάνω ή εισαγωγικές λωρίδες στο πλάϊ. Ανάμεσα στα διάφορα τεχνικά παράμετρα, η ροή μεταφοράς της μονάδας συνδυασμένης συσκευής και η ικανότητα κλεισίματος της μονάδας επιβάρωσης αντιπροσωπεύουν κεντρικές προκλήσεις στην ανάπτυξη. Επιπλέον, λόγω της αυξανόμενης ανησυχίας για την ασφάλεια, οι εσωτερικές τόξες έχουν προσελκύσει την προσοχή των χρηστών τα τελευταία χρόνια.
1. Ανάλυση Τεχνικών Θεμάτων
Κατά την ανάπτυξη και παραγωγή RMUs, τα εξής στοιχεία απαιτούν προσεκτική σκέψη:
1.1 Ροή Μεταφοράς
Η ροή μεταφοράς μιας συνδυασμένης συσκευής αναφέρεται στην τριφασική συμμετρική ροή όπου η λειτουργία διακοπής μεταβιβάζεται από τον πυρήνα στην επιβάρωση. Για ροές που υπερβαίνουν αυτή την τιμή, η διακοπή γίνεται αποκλειστικά από τους πυρήνες. Σε χαμηλότερες περιοχές ροής σφάλματος, οι χρόνοι ομοιόμορφης λύσης των τριφασικών πυρήνων δείχνουν φυσική διαφοροποίηση. Ο πυρήνας με τον μικρότερο χρόνο λύσης διακόπτει πρώτα, και το χτύπημα του ενεργοποιεί το μηχανισμό διακοπής για να ανοίξει την επιβάρωση.
Η διακοπή των υπόλοιπων δύο φάσεων εξαρτάται από μια σύγκριση μεταξύ των πραγματικών χαρακτηριστικών χρόνου-ροής των αντίστοιχων πυρήνων (όπου η ροή στις δύο υπόλοιπες φάσεις είναι περίπου 87% της τριφασικής ροής) και τον χρόνο ανοίγματος της επιβάρωσης που ενεργοποιείται από το χτύπημα του πρώτου διακοπτόμενου πυρήνα. Εάν η λύση του πυρήνα καθυστερήσει, οι δύο υπόλοιπες φάσεις διακόπτονται από την επιβάρωση. Έτσι, η διακοπή της ροής σφάλματος σε αυτή την περιοχή μοιράζεται μεταξύ του πυρήνα και της επιβάρωσης.
Η ροή μεταφοράς της συνδυασμένης συσκευής καθορίζεται από δύο βασικά παράγοντα: τον χρόνο διακοπής της επιβάρωσης που ενεργοποιείται από το χτύπημα του πυρήνα και τα πραγματικά χαρακτηριστικά χρόνου-ροής του πυρήνα. Η καταχωρημένη ροή μεταφοράς είναι ένας κρίσιμος τεχνικός παράμετρος, που αντιπροσωπεύει τη μέγιστη ροή που μπορεί να διακόψει η επιβάρωση με ασφάλεια. Κατά την επιλογή πυρήνων περιορισμού ροής, τα χαρακτηριστικά χρόνου-ροής τους πρέπει να αξιολογηθούν για να εξασφαλιστεί ότι η ροή μεταφοράς είναι κάτω από την καταχωρημένη ροή μεταφοράς της συνδυασμένης συσκευής. Αυτό εξασφαλίζει την αξιόπιστη και ασφαλή συντονισμένη λειτουργία μεταξύ της επιβάρωσης και του πυρήνα, επιτρέποντας την αποτελεσματική προστασία των μετατροπείων.
1.2 Ικανότητα Κλεισίματος
Κατά τη δοκιμή της επιβάρωσης, κάποιες φορές συμβαίνουν αποτυχίες κλεισίματος, συνήθως χωρίζονται σε δύο κατηγορίες: αδυναμία να επιτευχθεί ο απαιτούμενος αριθμός κλεισίματος ή αδυναμία κλεισίματος σε καταχωρημένες ροές σύντομης διασύνδεσης. Η ανάλυση των αποτελεσμάτων των δοκιμών δείχνει ότι αυτές οι αποτυχίες είναι κυρίως αποτέλεσμα υπερβολικής ερημοποίησης των κύριων επαφών, η οποία αλλοιώνει την ικανότητα τους να μεταφέρουν την καταχωρημένη ροή σύντομης διασύνδεσης.
Επομένως, η ελαχιστοποίηση ή πρόληψη της ερημοποίησης των κυρίων επαφών είναι ζωτική για την επιτυχή ολοκλήρωση των δοκιμών. Η έρευνα και εκτεταμένες δοκιμές έχουν δείξει ότι η προσθήκη συνδυασμένων επαφών από σύνθεση χαλκού-χρωμίου με υψηλό σημείο λιώσης στις αρχικές κύριες επαφές μπορεί να προστατεύσει έμμεσα τις κύριες επαφές χαλκού με χαμηλό σημείο λιώσης. Η συγκεκριμένη προσέγγιση σχεδιασμού μπορεί να προσαρμοστεί ευέλικτα με βάση τη δομή επαφής που χρησιμοποιείται, είτε γραμμική κίνηση είτε περιστροφικό τύπο.
2. Αντοχή σε Εσωτερικές Τόξες
Μια ηλεκτρική τόξη αντιδρά βίαια με το περιβάλλον, προκαλώντας γρήγορη αύξηση της θερμοκρασίας και της πίεσης. Εάν δεν περιοριστεί σωστά, μπορεί να προκαλέσει σοβαρά κίνδυνα για το προσωπικό και την εξοπλισμό. Οι δοκιμές εσωτερικών τόξεων πρέπει να διεξαχθούν ξεχωριστά για τον αεριογόνο χώρο (χώρο επιβάρωσης) και τον χώρο καλωδιών του RMU. Για να επιτευχθεί η επιτυχής διεξαγωγή της δοκιμής, πρέπει να εκπληρωθούν τα εξής κριτήρια:
Τα πάνελ και τα πύλες του εξοπλισμού πρέπει να παραμείνουν κλειστά· μικρές μεταμορφώσεις είναι αποδεκτές.
Η ενέδρα δεν πρέπει να σπάσει, και δεν πρέπει να εκτοξευτούν κομμάτια βαρύτερα από 60 g.
Δεν πρέπει να δημιουργηθούν τρύπες σε προσπελάσιμες επιφάνειες του εξοπλισμού μέχρι ύψος 2 m.
Οι οριζόντιες και κάθετες δείκτες που χρησιμοποιούνται κατά τη δοκιμή δεν πρέπει να ενεργοποιηθούν από ζεστούς αέριους.
Η ενέδρα πρέπει να παραμείνει συνδεδεμένη με το σημείο συνδέσεως στη γη κατά τη διάρκεια της δοκιμής.
2.1 Καταχωρημένη Ροή Διάλυσης Σύντομης Διασύνδεσης
Η καταχωρημένη ροή διάλυσης σύντομης διασύνδεσης της συνδυασμένης συσκευής καθορίζεται από τον επιλεγμένο πυρήνα. Υπάρχουν τα εξής σημεία προσοχής:
Η καταχωρημένη ροή διάλυσης σύντομης διασύνδεσης του πυρήνα πρέπει να είναι μεγαλύτερη ή ίση με τη μέγιστη προσδοκώμενη ροή σφάλματος στο σημείο εγκατάστασης στο σύστημα κατανομής.
Η καταχωρημένη ροή διάλυσης σύντομης διασύνδεσης του πυρήνα πρέπει να είναι λογικά συντονισμένη με την καταχωρημένη ροή σύντομης διασύνδεσης της επιβάρωσης μέσα στη συνδυασμένη συσκευή.
Πρέπει να εγκατασταθούν τρεις πυρήνες του ίδιου τύπου και ειδικοφιλίας· διαφορετικά, η απόδοση διακοπής μπορεί να επηρεαστεί αρνητικά.
Οι πυρήνες πρέπει να εγκατασταθούν σωστά και πλήρως για να εξασφαλίσουν ότι το χτύπημα ενεργοποιείται στο κατάλληλο χρόνο και εγκαταστάσει αξιόπιστα το μηχανισμό διακοπής της επιβάρωσης.
Μετά τη λειτουργία ενός ή δύο πυρήνων, πρέπει να αντικατασταθούν όλοι οι τρεις, εκτός αν είναι βέβαιο ότι οι μη λειτουργήσαντες πυρήνες δεν μετέφεραν ροή.
2.2 Λειτουργία σε Υψηλές Ύψη
Το σχεδιασμός των σφραγισμένων αεριογόνων χώρων στα RMUs είναι συνήθως βασισμένος σε λειτουργία σε υψηλότητες κάτω από 1.000 m. Σε υψηλότερες υψηλότητες, ο αέρας γίνεται λιγότερο κατάλληλος και η ατμοσφαιρική πίεση μειώνεται. Επειδή η εσωτερική πυκνότητα του αερίου παραμένει σταθερή, η σχετική πίεση μέσα στον σφραγισμένο χώρο αυξάνεται. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε αυξημένη μηχανική ένταση στην ενέδρα, προκαλώντας μεταμόρφωση και υψηλότερο κίνδυνο διαρροής αερίου. Σε τέτοιες περιπτώσεις, η αντοχή της ενέδρας πρέπει να ενισχυθεί και να επαληθευτεί μέσω δοκιμών. Η μείωση της πίεσης χωρίσματος (ή πυκνότητας) δεν είναι επιστημονικά ορθή ή συνιστώμενη λύση.
2.3 Ελεγχός Περιεχομένου Υγρασίας
Το άρθρο 6.5.1 του DL/T 791-2001, «Οδηγίες για την Επιλογή Εσωτερικών Αεριογόνων Συσκευών Φασματικής Τάσης», καθορίζει το περιεχόμενο υγρασίας στους αεριογόνους χώρους: «Όταν η καταχωρημένη πίεση χωρίσματος δεν ξεπερνά 0,05 MPa, το περιεχόμενο υγρασίας δεν πρέπει να ξεπερνά 2.000 μL/L (με βάση τον όγκο)». Άλλα πρότυπα δεν παρέχουν συγκεκριμένες οδηγίες. Στην παραγωγή RMUs, ο έλεγχος του περιεχομένου υγρασίας στα 1.000 μL/L (σε 20°C) θεωρείται λογικός, με βάση τα εξής:
Η επιβάρωση διακόπτει σχετικά μικρές ροές (630 A), με μέγιστη ροή μεταφοράς (περίπου 1.500-2.200 A).
Η πίεση χωρίσματος είναι χαμηλή (καταχωρημένη 0,03-0,05 MPa), σημαντικά χαμηλότερη από την πίεση χωρίσματος υψηλής τάσης GIS (περίπου 0,5 MPa).
Η αποτελεσματικότητα της σφράγισης είναι εξαιρετική, προκαλώντας πολύ αργή εισροή υγρασίας από το εξωτερικό περιβάλλον.
Τα αποτελέσματα δοκιμών δείχνουν ελάχιστα προϊόντα διάσπασης SF6 μετά τη διάλυση.
Κατά τη δοκιμή, τα δείγματα δεν ελεγχόταν ειδικά για υγρασία, και δεν παρατηρήθηκαν αποτυχίες λόγω υπερβολικής υγρασίας.
Επομένως, η πλήρης παραβλέψη του ελέγχου υγρασίας κατά την παραγωγή δεν είναι δικαιολογημένη, όπως δεν είναι ούτε η αυστηρή προσήλωση σε περιορισμούς απομόνωσης χωρίς να λαμβάνονται υπόψη οι απαιτήσεις διάλυσης τόξων. Με βάση πολλά χρόνια πρακτική παραγωγής και λειτουργίας, η διατήρηση του περιεχομένου υγρασίας στα 1.000 μL/L (σε 20°C) κατά την παραγωγή είναι τεχνικά ορθή και λογική.
