Tehnička analiza otpornosti na unutarnje lukove i optimizacija SF6 potpuno izoliranih plinsko-izoliranih kružnih glavnih jedinica (RMU)
Cijevno-izolirane SF6 gasne glavne jedinice (u daljnjem tekstu RMU) uglavnom se sastoje od jedinica za opterećenje i kombiniranih uređaja visokonaponskih AC prekidnika za opterećenje i sigurnosnika (u daljnjem tekstu kombinirani uređaji). Ovisno o potrebama korisnika, mogu biti konfigurirane kao zajednička ili modulsko podijeljena struktura.
U praktičnim inženjerskim primjenama, električna povezanja obično se uspostavljaju putem čvrsto izoliranih šina montiranih na vrhu ili priključnih šina montiranih s bočne strane. Među različitim tehničkim parametrima, prenosni struja kombiniranog uređaja i sposobnost zatvaranja jedinice za opterećenje predstavljaju ključne izazove u razvoju. Također, zbog rastućih briga o sigurnosti, unutarnji lukovi su u posljednje vrijeme sve više privlačili pažnju korisnika.
1. Analiza tehničkih problema
Tijekom razvoja i proizvodnje RMU, sljedeći aspekti zahtijevaju pažljivu razmatranju:
1.1 Prenosna struja
Prenosna struja kombiniranog uređaja odnosi se na trofazni simetrični strujni tok pri kojem funkcija prekida prelazi s sigurnosnika na prekidnik za opterećenje. Za struje veće od ove vrijednosti, prekid vrši isključivo sigurnosnik. Unutar nižih opsega strujnih grešaka, vremena taloženja trofaznih sigurnosnika pokazuju svojstvenu varijabilnost. Sigurnosnik s najkraćim vremenom taloženja prvi prekida, a njegov udarač aktivira mehanizam odskoka da otvori prekidnik za opterećenje.
Prekid preostalih dvije faze ovisi o usporedbi stvarnih vremensko-strujnih karakteristika njihovih sigurnosnika (gdje je struja u preostalim dvjema fazama približno 87% trofazne struje) i vremena otvaranja prekidnika za opterećenje pokrenutog udaračem prvog prekinutog sigurnosnika. Ako je taloženje sigurnosnika zamjereno, preostale dvije faze prekida prekidnik za opterećenje. Stoga, prekid struje u ovom opsegu dijeli se između sigurnosnika i prekidnika za opterećenje.
Prenosna struja kombiniranog uređaja određuje se dvjema ključnim faktorima: vremenom odskoka prekidnika za opterećenje pokrenutim udaračem sigurnosnika i stvarnim vremensko-strujnim karakteristikama sigurnosnika. Nominirana prenosna struja je ključni tehnički parametar koji predstavlja maksimalnu struju koju prekidnik za opterećenje može sigurno prekinuti. Pri odabiru ograničitelja struje, njihove vremensko-strujne karakteristike moraju se procijeniti kako bi se osiguralo da rezultirajuća prenosna struja bude manja od nominirane prenosne struje kombiniranog uređaja. To osigurava pouzdanu i sigurnu koordinaciju između prekidnika za opterećenje i sigurnosnika, omogućujući učinkovitu zaštitu transformatora.
1.2 Sposobnost zatvaranja
Tijekom testiranja prekidnika za opterećenje, povremeno se događaju neuspješni zatvaranja, obično se svode na dvije kategorije: nesposobnost dostići potrebni broj zatvaranja ili nesposobnost zatvoriti na nominiranoj strujnoj grešci. Analiza rezultata testiranja pokazuje da takvi propadi uglavnom su uzrokovani previše erozijom glavnih kontakata, što kompromitira njihovu sposobnost nositi nominiranu strujnu grešku.
Stoga, minimizacija ili sprečavanje erozije glavnih kontakata ključno je za postizanje uspješnih testnih rezultata. Istraživanja i ekstenzivno testiranje pokazala su da dodavanje pomoćnih kontakata od visokotopljavog bakarno-kromnog legura originalnim glavnim kontaktima može indirektno zaštititi glavne kontakte od bakra s nižom topljivošću. Specifičan pristup dizajnu može se fleksibilno prilagoditi na temelju strukture kontakata koja se koristi - bilo da se radi o linearnom kretanju ili rotacijskom tipu.
2. Podnošenje unutarnjih luka
Električni luk nasilno reagira s okružujućim zrakom, uzrokujući brzo porast temperature i tlaka. Ako nije pravilno sadržan, može predstavljati ozbiljan rizik za osoblje i opremu. Testovi unutarnjih lukova trebaju se provesti posebno za plinsku komoru (prekidničku komoru) i kabelsku komoru RMU. Da bi test prošao, moraju biti ispunjeni sljedeći kriteriji:
Paneli i vrata aparata moraju ostati zatvoreni; ograničena deformacija je prihvatljiva.
Oklop ne smije prasknuti, a fragmenti teži od 60 g ne smiju biti isbaceni.
Na pristupačnim povrsinama aparata do visine od 2 m ne smiju se pojaviti rupe.
Horizontalni i vertikalni pokazatelji koristeni tijekom testa ne smiju se zapaliti od vrućeg plina.
Oklop mora ostati spojen na točku zemljišta tijekom cijelog testa.
2.1 Nominirana struja prekida kratkog spoja
Nominirana struja prekida kratkog spoja kombiniranog uređaja određuje se odabranim sigurnosnikom. Sljedeće su razmatranja:
Nominirana struja prekida kratkog spoja sigurnosnika mora biti veća ili jednaka maksimalnoj predviđenoj strujnoj grešci na točki instalacije u distribucijskom sustavu.
Nominirana struja prekida kratkog spoja sigurnosnika mora biti razumno usklađena s nominiranom strujom kratkotrajnog otpora prekidnika za opterećenje unutar kombiniranog uređaja.
Morate biti instalirani tri sigurnosnika istog modela i specifikacije; inače, performanse prekida mogu biti negativno utjecene.
Sigurnosnici moraju biti ispravno i potpuno instalirani kako bi se osiguralo da udarač aktivira u pravo vrijeme i pouzdano pokrene mehanizam odskoka prekidnika za opterećenje.
Nakon što operiraju jedan ili dva sigurnosnika, sva tri bi trebala biti zamijenjena, osim ako nije sigurno da neiskorištene sigurnosnici nisu nosile struju.
2.2 Rad na visokoj nadmorskoj visini
Dizajn zatvorenih plinskih komora u RMU obično je temeljen na radu na nadmorskim visinama ispod 1.000 m. Na većim nadmorskim visinama, zrak postaje tanji, a atmosferski tlak smanjuje. Budući da unutarnja gustoća plina ostaje konstantna, relativni tlak unutar zatvorenog prostora raste. To može dovesti do povećanja mehaničkog stresa na oklop, što rezultira deformacijom i većim rizikom od curenja plina. U takvim slučajevima, jakost oklopa treba odgovarajuće jačati i validirati putem testiranja. Smanjenje tlaka punjenja plina (ili gustoće) nije znanstveno zasnovano ni preporučeno rješenje.
2.3 Kontrola vlažnosti
Clanak 6.5.1 DL/T 791-2001, Smjernice za odabir unutarnjih AC gasnih izoliranih aparata, specificira vlažnost u plinskim komorama: “Kada je nominirani tlak punjenja manji ili jednak 0,05 MPa, vlažnost ne smije premašiti 2.000 μL/L (po volumenu).” Ostali standardi ne daju specifične upute. U proizvodnji RMU, kontrola vlažnosti na razini 1.000 μL/L (na 20°C) smatra se razumnom, temeljena na sljedećem:
Prekidnik za opterećenje prekida relativno male struje (630 A), s maksimalnom prenosnom strujom (oko 1.500-2.200 A).
Tlak punjenja je nizak (nominiran na 0,03-0,05 MPa), značajno niži od visokonaponskih GIS (oko 0,5 MPa).
Zatvorno stanje je izvanredno, što rezultira vrlo sporo prolazom vlage iz vanjskog okruženja.
Rezultati testiranja pokazuju minimalne proizvode dekompozicije SF6 nakon prekida.
Tijekom testiranja, uzorci nisu namjerno kontrolirani na vlažnost, ali nisu zabilježeni propadi zbog prevelike vlažnosti.
Stoga, potpuno zanemareno kontroliranje vlažnosti tijekom proizvodnje nije opravdano, kao što ni strogo pridržavanje granica izolacije bez razmatranja zahtjeva za gasenje luka. Na temelju godina praktične proizvodnje i operativnog iskustva, održavanje vlažnosti na razini 1.000 μL/L (na 20°C) tijekom proizvodnje je tehnološki zasnovano i razumno.
3. Zaključak
RMU su proizvedeni i operirali u Kini mnogo godina, pokazujući zrelu tehnologiju, stabilnu performansu i snažnu tržišnu prihvaćenost. Nadamo se da će još proizvođača ući u ovu sferu i nastaviti istraživati, raspravljati i dijeliti uvide u tehničke izazove susrećene u istraživanju, proizvodnji i operaciji, time zajedno napredujući tehnologiju RMU i promičući njeno stalno poboljšanje.
