Technikai elemzés belső ívhibával szembeni ellenállás és optimalizálás teljesen SF6 izolált gázizolált gyűrű alakú főagazati berendezések (RMUs) esetén

Az SF6 teljesen elszigetelt gáz-elhárító gyűrű alakú fővonalas egységek (RMU-k) főleg terhelési kapcsolóegységekből és magasfeszültségű AC terhelési kapcsoló-fúvó kombinált berendezések (kombinált berendezések) készülnek. A felhasználói igényeknek megfelelően közös tartályos vagy egységes szerkezetben is konfigurálhatók.

A gyakorlati mérnöki alkalmazásokban az elektromos kapcsolatot általában a tetején rögzített szilárdul elszigetelt buszkonduktorok vagy az oldalon rögzített csatlakozó buszkonduktorok segítségével hozzák létre. A különböző technikai paraméterek közül a kombinált berendezések továbbítási árammal, valamint a terhelési kapcsolóegységek záródási képessége jelentik a fejlesztési kihívásokat. Az évek során növekvő biztonsági aggodalom miatt a belső íves hibák egyre nagyobb figyelmet kaptak a felhasználók részéről.

1. Technikai kérdések elemzése

Az RMU-k fejlesztése és gyártása során a következő aspektusok mélyebb megfontolást igényelnek:

1.1 Továbbítási áram

A kombinált berendezés továbbítási árama azt a háromfázis szimmetrikus áramot jelenti, amelynél a fúvó eszköz átadja a terhelési kapcsolónak a megszakító funkciót. Ezen áramértéken túl a megszakítást kizárólag a fúvók végzik. Alacsonyabb hibajárási áramok esetén a három fúvó leolvadási ideje természetesen változó. A leghamarabb leolvadó fúvó először állítja le, és annak ütitője aktiválja a terhelési kapcsoló trip mechanizmusát, hogy a kapcsoló kinyíljon.

A maradék két fázis megszakítása függ a fúvók tényleges idő-áram jellemzőitől (ahol a maradék két fázisban az áram kb. 87%-a a háromfázis áramnak) és a terhelési kapcsoló nyitási idejétől, amelyet az első leolvadó fúvó ütitője indít. Ha a fúvó leolvadása késleltetett, a maradék két fázist a terhelési kapcsoló állítja le. Így ebben a tartományban a hibajárási áram megszakítása a fúvó és a terhelési kapcsoló között osztott.

A kombinált berendezés továbbítási árama két kulcsfontosságú tényezőtől függ: a terhelési kapcsoló trip idejétől, amit a fúvó ütitője indít, és a fúvó tényleges idő-áram jellemzőitől. A nominális továbbítási áram egy fontos technikai paraméter, ami a terhelési kapcsoló biztonságosan megszakítható maximális áramát jelenti. A korlátozó fúvók kiválasztásakor az idő-áram jellemzőket ki kell értékelni, hogy a keletkező továbbítási áram alacsonyabb legyen, mint a kombinált berendezés nominális továbbítási árama. Ez garantálja a terhelési kapcsoló és a fúvó megbízható és biztonságos koordinációját, lehetővé téve a transzformátorok hatékony védelmét.

1.2 Záródási képesség

A terhelési kapcsoló tesztelése során néha nem sikerül a záródás, általában két kategóriába esik: a szükséges záródási műveletek számának nem teljesülése, vagy a nominális rövidzárlat áramon való záródás sikertelensége. A teszteredmények elemzése azt mutatja, hogy ezek a hibák általában a fő kapcsolók erős érésének következtében adódhatnak, ami kompromittálja a nominális rövidzárlat áramot viselő képességüket.

Ezért a fő kapcsolók érése minimalizálása vagy megelőzése kulcsfontosságú a sikeres teszteredmények eléréséhez. Kutatások és széles körű tesztelések kimutatták, hogy a fő kapcsolóhoz hozzáadott magasszívűsű réz-krom bimetalli segédkapcsolók közvetlenül védelmet nyújthatnak a lassúbban olvadó réz főkapcsolóknak. A specifikus tervezés rugalmasan alkalmazható a használt kapcsolóstruktúrához, akár lineáris mozgású, akár forgó szerszámtípusú.

2. Belső íves hibák ellenállása

Az ív erősen reagál a környező levegővel, mielőtt gyorsan megnövekednek a hőmérséklet és a nyomás. Ha nem kerül megfelelő tárolásra, komoly veszélyt jelenthet a személyzet és a berendezések számára. A belső íves hiba tesztet külön-külön kell végrehajtani az RMU gáz tartályán (kapcsoló tartály) és a kábel tartályán. A teszten való sikeres teljesítményhez a következő feltételeknek kell teljesülniük:

• A vezérlőpanel és az ajtók zárva kell, hogy maradjanak; korlátozott deformáció elfogadható.

• A burkolat nem szakadhat meg, és ne adjon ki több mint 60 g-os darabokat.

• A vezérlőpanel elérhető felületein, 2 m magasságig, nem szabad lyukak keletkezzenek.

• A teszt során használt vízszintes és függőleges indikátorok nem szabad, hogy a forró gázok által meggyulladjanak.

• A burkolat a teszt során mindig kapcsolatban kell, hogy maradjon a földelő ponttal.

2.1 Nominális rövidzárlat megszakítási áram

A kombinált berendezés nominális rövidzárlat megszakítási árama a kiválasztott fúvótól függ. A következők érvényesülnek:

• A fúvó nominális rövidzárlat megszakítási árama nagyobbnak vagy egyenlőnek kell lennie, mint a hálózati rendszer telepítési pontjának maximális potenciális hibajárási árama.

• A fúvó nominális rövidzárlat megszakítási árama megfelelően kell, hogy illeszkedjen a kombinált berendezés terhelési kapcsolójának nominális rövid idejű kitartási áramához.

• Három azonos típusú és specifikációjú fúvót kell telepíteni; ellenkező esetben a megszakítási teljesítmény romlik.

• A fúvókat helyesen és teljesen be kell építeni, hogy a ütitő a megfelelő időben aktiválódjon, és megbízhatóan indítsa a terhelési kapcsoló trip mechanizmusát.

• Ha egy vagy két fúvó működik, akkor mindháromet cserélni kell, hacsak nem biztos, hogy a nem működő fúvók nem vitték át az áramot.

2.2 Magas hegyi működés

Az RMU-k zárt gáz tartályainak tervezése általában 1,000 m alatti magasságokra alapul. Magasabb magasságokon a levegő vékonyodik, és a légnyomás csökken. Mivel a belső gáz sűrűsége állandó, a zárt tartály relatív nyomása növekszik. Ez növelheti a burkolatra ható mechanikai stresszt, ami alakváltozásokhoz és növekedett gáz lecsempészési kockázathoz vezethet. Ilyen esetekben a burkolat erőssége megfelelően erősítendő, és teszteléssel ellenőrizendő. A gáz töltési nyomásának (vagy sűrűségének) csökkentése nem tudományosan alátámasztott vagy ajánlott megoldás.

2.3 Páratartalom-ellenőrzés

A DL/T 791-2001, 6.5.1. pontja, Belső AC gáz-elhárító kapcsolórendszer kiválasztási iránymutató, a gáz tartályok páratartalmát meghatározza: “Amennyiben a nominális töltési nyomás 0,05 MPa-nál kisebb, a páratartalom nem haladhatja meg a 2,000 μL/L (térfogatonként).” Más szabványok nem adnak specifikus utasítást. Az RMU-termelésben a 1,000 μL/L (20°C-on) páratartalom-ellenőrzés a következők alapján tekinthető megfelelőnek:

• A terhelési kapcsoló relatíve kis áramokat (630 A) szakít le, a továbbítási áram (kb. 1,500–2,200 A) maximuma.

• A töltési nyomás alacsony (nominálisan 0,03–0,05 MPa), jelentősen alacsonyabb, mint a magasfeszültségű GIS-ben (kb. 0,5 MPa).

• A szigetelési teljesítmény kiváló, ami nagyon lassú párat bejutását eredményezi a külső környezéből.

• A teszt eredményei kevés SF6 bomlóterméket mutatnak a megszakítás után.

• A tesztek során a minták nem voltak szándékosan páratartalom-szabályozottak, de nem tapasztaltak túlzott páratartalom miatti hibákat.

Ezért a páratartalom-ellenőrzés teljes figyelmen kívül hagyása a termelés során indokolatlan, ahogyan az izolációs alapú korlátok szigorú betartása is, anélkül, hogy figyelembe venné a tűzoltó igényeket. Éveknyi gyakorlati termelési és működési tapasztalat alapján a 1,000 μL/L (20°C-on) páratartalom fenntartása a gyártás során mind technikailag alátámasztott, mind megfelelő.

3. Következtetés

Az RMU-k évek óta gyártódnak és működnek Kínában, megmutatván, hogy a technológia fejlődött, stabil teljesítményű, és erős piaci elfogadottságú. Reméljük, hogy több gyártó is lép be ebbe a területre, és folytatja a kutatást, a beszélgetést és a tapasztalatok megosztását a kutatás, a gyártás és a működés során felmerülő technikai kihívásokról, hogy közösen elősegítse az RMU technológia fejlődését és folyamatos javítását.