Tekninen analyysi sisäisen kaaren sijaintivirheen kestokyvystä ja optimoinnista SF6:n täysin eristettyihin kaasueristettyihin rengasmaunuohjauksiin (RMU)
SF6 täysin eristetty kaasueristetty rengasmuotoinen päävirtajärjestelmä (tässä jatkossa RMU) koostuu pääasiassa kuormituksen kytkentäyksiköistä ja korkean jännitteen vaihtovirta-kuormituksen kytkentä-fuusio yhdistelmälaitteista (tässä jatkossa yhdistelmälaitteet). Käyttäjän vaatimusten mukaan ne voidaan asentaa joko yhteisankkuri- tai yksikköstruktuurina.
Käytännössä sähköiset yhteydet luodaan yleensä joko yläosassa sijaitsevien kiinteäeristettyjen busbaarien tai sivusuuntaisten liittokappaleiden avulla. Teknisistä parametreista yhdistelmälaitteen siirtokulutus ja kuormituksen kytkentäyksikön sulkeutumiskyky edustavat keskeisiä kehityshaikeita. Lisäksi kasvavien turvallisuushuolen aiheuttamien sisäisten kaarireikiä on viime vuosina yhä enemmän huomioitu käyttäjiltä.
1. Teknisten ongelmien analyysi
RMU:n kehitys- ja valmistusvaiheessa seuraavia näkökohtia on harkittava tarkasti:
1.1 Siirtokulutus
Yhdistelmälaitteen siirtokulutus tarkoittaa kolmifasedi symmetrinen kulutus, jossa katkaisutoiminto siirtyy fuusiolaitteesta kuormituksen kytkentäyksikköön. Tätä arvoa ylittävissä tilanteissa katkaisu tapahtuu yksinomaan fuusioilla. Alhaisemmissa virhetilanteissa kolmen fasin fuusoiden sulamisaikojen välillä on luonteva varianssi. Lyhyimmällä sulamisaikalla oleva fuusio katkaisee ensimmäisenä, ja sen iskunohjain aktivoituu, mikä aloittaa kuormituksen kytkentäyksikön avaamisen.
Muut kaksi fasia katkaistaan vertaamalla niiden omien fuusioiden todellisia aika-kulutusominaisuuksia (jossa jäljelle jäävien kahden fasin kulutus on noin 87 % kolmifaseista kulutuksesta) ja kuormituksen kytkentäyksikön avausaikaa, joka on aloitettu ensimmäisen katkaisun fuusion iskunohjaimella. Jos fuusion sulaminen viivähtää, muut kaksi fasia katkaistaan kuormituksen kytkentäyksiköllä. Näin virhekulkuvirran katkaisu tällä alueella jaetaan fuusion ja kuormituksen kytkentäyksikön kesken.
Yhdistelmälaitteen siirtokulutus määräytyy kahdesta keskeisestä tekijästä: fuusion iskunohjaimella aloitetun kuormituksen kytkentäyksikön avausaikasta ja fuusion todellisista aika-kulutusominaisuuksista. Nominoitu siirtokulutus on kriittinen tekninen parametri, joka edustaa suurinta kulutusta, jonka kuormituksen kytkentäyksikkö voi turvallisesti katkaista. Kun valitaan rajakulutusfuusiot, niiden aika-kulutusominaisuuksia on arvioitava varmistaakseen, että tuloksena oleva siirtokulutus on alle yhdistelmälaitteen nominoitua siirtokulutusta. Tämä takaa luotettavan ja turvallisen yhteistyön kuormituksen kytkentäyksikön ja fuusion välillä, mikä mahdollistaa tehokkaan muuntimen suojaamisen.
1.2 Sulkeutumiskyky
Kuormituksen kytkentäyksikön testauksessa epäonnistuneet sulkeutumiskerrat tapahtuvat harvoin, yleensä kahdessa luokassa: ei täytetä vaadittua määrää sulkeutumiskertoja tai kyvyttömyys sulkea nominoituun lyhytsolmuun liittyvissä kulutuksissa. Testitulosten analyysi osoittaa, että tällaiset epäonnistumiset johtuvat pääasiassa pääkontaktien liian suuresta sädötysvauriosta, mikä heikentää niiden kykyä kuljettaa nominoitua lyhytsolmun kulutusta.
Siksi on erittäin tärkeää vähentää tai estää pääkontaktien sädötysvaurioita saadaan menestyksekkäitä testituloksia. Tutkimukset ja laajat testit ovat osoittaneet, että alkuperäisten pääkontaktien lisääminen korkean sulamispisteen kupari-kromi-liittymästä tehtyihin apukontakteihin voi epäsuorasti suojata alhaisemman sulamispisteen kuparin pääkontaktit. Tarkka suunnittelumenetelmä voidaan sopeuttaa joustavasti käytettyyn kontaktirakenteeseen, olipa se lineaarinen liike- tai pyörivä teräntyyppinen.
2. Sisäisten kaarireikien kestämiskyky
Sähkökaari reagoi voimakkaasti ympäröivään ilmaan, mikä aiheuttaa lämpötilan ja paineen nopean nousun. Jos sitä ei hallita asianmukaisesti, se voi aiheuttaa vakavia vaaroja henkilöstölle ja laitteille. Sisäiset kaarireikitestit on suoritettava erikseen RMU:n kaasukammiossa (kytkentäkammiossa) ja kaapelikammiossa. Testin läpäisyyn on täytettävä seuraavat ehdot:
Kytkentälaitteen paneelit ja ovet on pidettävä suljettuina; rajoitetut muodostumiset ovat hyväksyttäviä.
Kotelon ei saa rikkoutua, eikä siitä saa irrotua palasia, jotka painavat yli 60 g.
Kytkentälaitteen ulottuvilla pinnilla ei saa muodostua reikiä korkeudelle 2 m.
Testissä käytetyt vaaka- ja pystysuuntaiset mittarit eivät saa syttyä kuumaan kaasuun.
Kotelon on oltava maanjäristyspisteeseen yhdistetty koko testin ajan.
2.1 Nominoitu lyhytsolmun katkaisukulutus
Yhdistelmälaitteen nominoitu lyhytsolmun katkaisukulutus määräytyy valitusta fuusiosta. Seuraavat harkinnat ovat päteviä:
Fuusion nominoitu lyhytsolmun katkaisukulutus on oltava suurempi tai yhtä suuri kuin jakeluverkon asennuspisteen suurin ennakoitu virhekulutus.
Fuusion nominoitu lyhytsolmun katkaisukulutus on oltava järkevästi sovitettu kuormituksen kytkentäyksikön nominoituun lyhytaikaiseen sietokykyyn yhdistelmälaitteessa.
Samassa mallissa ja spektraatissa olevia kolmea fuusia on asennettava; muuten katkaisuominaisuudet voivat huonota.
Fuusioiden on oltava oikein ja täysin asennettu varmistaakseen, että iskunohjain toimii ajoissa ja luotettavasti aktivoi kuormituksen kytkentäyksikön katkaisumekanismi.
Kun yksi tai kaksi fuusia on toiminut, kaikki kolme pitäisi vaihtaa, ellei ole varmaa, että epätoimineet fuusit eivät kuljettaneet kulutusta.
2.2 Korkean korkeuden toiminta
RMU:n suljetun kaasukammion suunnitelma perustuu yleensä toimintaan korkeuksissa alle 1 000 m. Korkeammilla korkeuksilla ilma tihenee ja ilmakehän paine laskee. Koska sisäisen kaasun tiheys pysyy vakiona, suljetun kammion suhteellinen paine nousee. Tämä voi johtaa lisääntyneeseen mekaaniseen stressiin kotelossa, mikä aiheuttaa muotoilun ja kaasun vuodon suuremmat riskit. Tällaisissa tapauksissa kotelon vahvuutta on vahvistettava asianmukaisesti ja validoitava testein. Kaasun täyttötason (tai tiheyden) alentaminen ei ole tieteellisesti perusteltua eikä suositeltavaa ratkaisua.
2.3 Kosteuden määrän hallinta
DL/T 791-2001 -standardin 6.5.1 kappale, "Sisäisten vaihtovirta-kaasueristettyjen kytkentälaitteiden valintasuositukset", määrittelee kaasukammioissa olevan kosteuden määrän: "Kun nominoidtu täyttötaso on enintään 0,05 MPa, kosteusmäärä ei saa ylittää 2 000 µL/L (tilavuusmitta)." Muut standardit eivät anna spesifisiä ohjeita. RMU:n valmistuksessa kosteusmäärän hallinta 1 000 µL/L (20°C:ssa) pidetään järkevänä, perustuen seuraaviin:
Kuormituksen kytkentä katkaisee suhteellisen pieniä kulutuksia (630 A), maksimissaan siirtokulutus (noin 1 500–2 200 A).
Täyttötaso on matala (nominoidtu 0,03–0,05 MPa), merkittävästi alhaisempi kuin korkean jännitteen GIS:ssä (noin 0,5 MPa).
Tiivisyys on erinomaista, mikä johtaa hyvin hitaaseen kosteuden pääsyyn ulkopuolisesta ympäristöstä.
Testitulokset osoittavat vähäisiä SF6-hajoteproductsien määriä katkaisun jälkeen.
Testejä suoritettaessa näytteitä ei ole tarkoituksella kosteutettu, mutta liiallisesta kosteudesta johtuvia epäonnistumisia ei ole havaittu.
Siksi kosteuden hallinnan täydellinen sivuuttaminen tuotannossa on perusteetonta, kuten myös täydellinen sidonta eristysperusteisiin ilman kaarien sammumisvaatimusten huomioon ottamista. Vuosien käytännön tuotannon ja toiminnan kokemusten perusteella kosteusmäärän ylläpitäminen 1 000 µL/L (20°C:ssa) on teknisesti järkevää ja perusteltua.
3. Johtopäätös
RMU:t on valmistettu ja toimittu Kiinassa monia vuosia, osoittaen kypsyttä teknologiaa, vakaita ominaisuuksia ja vahvaa markkinahyväksynnän. Toivotaan, että lisää valmistajia astuisi tälle alalle ja jatkaisi teknisten haasteiden tutkimista, valmistusta ja toimintaa, jaettakseen näkemyksiä, jotta RMU-teknologiaa voitaisiin yhdessä edistää ja parantaa jatkuvasti.
