Analisis Teknikal Kekuatan Tahanan Kesalahan Lengkung Dalam dan Pengeoptimuman Unit Utama Cincin Terasing Gas SF6 Penuh

Unit-unit Ring Main Unit (RMU) yang sepenuhnya terisolasi dengan SF6 (selanjutnya disebut RMU) terutamanya terdiri daripada unit beban switch dan peralatan kombinasi pemutus litar AC tegangan tinggi dan fus (selanjutnya disebut peralatan kombinasi). Bergantung kepada keperluan pengguna, mereka boleh dikonfigurasikan sebagai struktur tangki biasa atau unitized.

Dalam aplikasi kejuruteraan praktikal, sambungan elektrik biasanya dibuat menggunakan busbar isolasi padat yang dipasang di atas atau busbar plug-in yang dipasang di sisi. Di antara pelbagai parameter teknikal, arus pemindahan unit peralatan kombinasi dan kemampuan penutupan unit beban switch mewakili cabaran utama dalam pembangunan. Selain itu, kerana semakin meningkatnya kebimbangan keselamatan, ralat lengkung api dalaman telah menerima perhatian semakin banyak dari pengguna dalam beberapa tahun kebelakangan ini.

1. Analisis Isu Teknikal

Semasa pembangunan dan pengeluaran RMU, aspek berikut memerlukan pertimbangan teliti:

1.1 Arus Pemindahan

Arus pemindahan peralatan kombinasi merujuk kepada arus simetri tiga fasa di mana fungsi pemutusan beralih dari fus kepada switch beban. Untuk arus yang melebihi nilai ini, pemutusan dilakukan secara eksklusif oleh fus. Dalam julat arus kerosakan yang lebih rendah, masa lebur tiga fus menunjukkan variasi intrinsik. Fus dengan masa lebur paling singkat memutuskan pertama, dan strikernya mengaktifkan mekanisme trip untuk membuka switch beban.

Pemutusan dua fasa yang tersisa bergantung pada perbandingan antara ciri-ciri masa-arus sebenar fus masing-masing (di mana arus dalam dua fasa yang tersisa adalah kira-kira 87% daripada arus tiga fasa) dan masa pembukaan switch beban yang diaktifkan oleh striker fus yang memutuskan pertama. Jika lebur fus tertunda, dua fasa yang tersisa diputuskan oleh switch beban. Oleh itu, pemutusan arus kerosakan dalam julat ini dibagi antara fus dan switch beban.

Arus pemindahan peralatan kombinasi ditentukan oleh dua faktor kunci: masa trip switch beban yang diaktifkan oleh striker fus dan ciri-ciri masa-arus sebenar fus. Arus pemindahan yang diberi rating adalah parameter teknikal penting, mewakili arus maksimum yang boleh diputuskan dengan selamat oleh switch beban. Semasa memilih fus had arus, ciri-ciri masa-arus mereka mesti dievaluasi untuk memastikan arus pemindahan yang dihasilkan berada di bawah arus pemindahan yang diberi rating peralatan kombinasi. Ini memastikan koordinasi yang dapat dipercayai dan selamat antara switch beban dan fus, membolehkan perlindungan transformer yang efektif.

1.2 Kemampuan Penutupan

Semasa ujian switch beban, operasi penutupan yang tidak berjaya kadang-kadang berlaku, umumnya jatuh ke dalam dua kategori: gagal memenuhi jumlah operasi penutupan yang diperlukan atau tidak dapat menutup pada arus kerosakan pendek yang diberi rating. Analisis hasil ujian menunjukkan bahawa kegagalan seperti itu kebanyakannya disebabkan oleh pengikisan berlebihan kontak utama, yang mengurangkan keupayaan mereka untuk membawa arus kerosakan pendek yang diberi rating.

Oleh itu, mengurangkan atau mencegah pengikisan kontak utama adalah penting untuk mencapai hasil ujian yang berjaya. Penyelidikan dan ujian yang luas telah menunjukkan bahawa menambah kontak tambahan yang dibuat daripada aloi tembaga-kromium berbintik lebur tinggi kepada kontak utama asal boleh melindungi kontak utama tembaga berbintik lebur rendah secara tidak langsung. Pendekatan reka bentuk spesifik boleh disesuaikan secara fleksibel berdasarkan struktur kontak yang digunakan - sama ada gerakan linear atau jenis pisau putar.

2. Menangani Ralat Lengkung Api Dalaman

Lengkung api bertindak balas dengan ganas dengan udara sekitar, menyebabkan peningkatan suhu dan tekanan yang cepat. Jika tidak dikandung dengan betul, ia boleh membawa risiko serius kepada orang dan peralatan. Ujian ralat lengkung api dalaman harus dilakukan secara berasingan untuk kompartmen gas (kompartmen switch) dan kompartmen kabel RMU. Untuk lulus ujian, kriteria berikut mesti dipenuhi:

• Panel dan pintu switchgear mesti tetap tertutup; deformasi terhad diterima.

• Enklosur tidak boleh pecah, dan tidak ada fragmen yang lebih berat daripada 60 g yang boleh dilempar keluar.

• Tidak boleh terbentuk lubang pada permukaan switchgear yang boleh diakses hingga ketinggian 2 m.

• Indikator mendatar dan menegak yang digunakan semasa ujian tidak boleh dinyalakan oleh gas panas.

• Enklosur mesti kekal terhubung ke titik grounding sepanjang ujian.

2.1 Arus Pemutusan Kerosakan Pendek yang Diberi Rating

Arus pemutusan kerosakan pendek yang diberi rating peralatan kombinasi ditentukan oleh fus yang dipilih. Pertimbangan berikut berlaku:

• Arus pemutusan kerosakan pendek yang diberi rating fus mesti lebih besar atau sama dengan arus kerosakan prospektif maksimum di titik pemasangan dalam sistem distribusi.

• Arus pemutusan kerosakan pendek yang diberi rating fus mesti disesuaikan dengan sewajarnya dengan arus daya tahan pendek yang diberi rating switch beban dalam peralatan kombinasi.

• Tiga fus model dan spesifikasi yang sama mesti dipasang; jika tidak, prestasi pemutusan mungkin terjejas negatif.

• Fus mesti dipasang dengan betul dan sepenuhnya untuk memastikan striker aktif pada masa yang sesuai dan mengaktifkan mekanisme trip switch beban dengan dapat dipercayai.

• Selepas satu atau dua fus beroperasi, semua tiga harus diganti kecuali jika dipastikan bahwa fus yang tidak beroperasi tidak membawa arus.

2.2 Operasi di Ketinggian Tinggi

Reka bentuk kompartmen gas tertutup dalam RMU biasanya berdasarkan operasi di ketinggian di bawah 1,000 m. Di ketinggian yang lebih tinggi, udara menjadi lebih nipis dan tekanan atmosfera berkurang. Kerana ketumpatan gas dalaman kekal malar, tekanan relatif dalam kompartmen tertutup meningkat. Ini boleh menyebabkan tekanan mekanikal yang lebih tinggi pada enklosur, mengakibatkan deformasi dan risiko kebocoran gas yang lebih tinggi. Dalam kes-kes seperti ini, kekuatan enklosur harus diperkuat dan divalidasi melalui ujian. Mengurangkan tekanan pengisian gas (atau ketumpatan) bukanlah penyelesaian yang saintifik atau direkomendasikan.

2.3 Kawalan Kandungan Kelembapan

Pasal 6.5.1 DL/T 791-2001, Panduan untuk Pilihan Switchgear Gas-Insulated AC Dalaman, menetapkan kandungan kelembapan dalam kompartmen gas: “Apabila tekanan pengisian yang diberi rating tidak melebihi 0.05 MPa, kandungan kelembapan tidak boleh melebihi 2,000 μL/L (dalam isipadu).” Standard lain tidak memberikan panduan spesifik. Dalam pengeluaran RMU, mengawal kandungan kelembapan pada 1,000 μL/L (pada 20°C) dianggap wajar, berdasarkan:

• Switch beban memutuskan arus yang relatif kecil (630 A), dengan maksimum arus pemindahan (kira-kira 1,500-2,200 A).

• Tekanan pengisian rendah (diberi rating 0.03-0.05 MPa), jauh lebih rendah daripada GIS tegangan tinggi (sekitar 0.5 MPa).

• Prestasi penyegelan sangat baik, mengakibatkan masuknya kelembapan dari persekitaran luar yang sangat perlahan.

• Hasil ujian menunjukkan produk dekomposisi SF6 yang minimal selepas pemutusan.

• Semasa ujian, sampel tidak dikawal kelembapan secara sengaja, namun tidak ada kegagalan akibat kelembapan berlebihan yang diperhatikan.

Oleh itu, sepenuhnya mengabaikan kawalan kelembapan semasa pengeluaran adalah tidak beralasan, begitu juga dengan mematuhi had isolasi tanpa mempertimbangkan keperluan pemadam lengkung api. Berdasarkan pengalaman pengeluaran dan operasi praktikal selama bertahun-tahun, mengekalkan kandungan kelembapan pada 1,000 μL/L (pada 20°C) semasa pengeluaran adalah teknikalnya masuk akal dan wajar.

3. Kesimpulan

RMU telah dikeluarkan dan dioperasikan di China selama bertahun-tahun, menunjukkan teknologi yang matang, prestasi yang stabil, dan penerimaan pasaran yang kuat. Diharapkan lebih banyak pengeluar akan memasuki bidang ini dan terus meneroka, mendiskusikan, dan berkongsi pandangan tentang cabaran teknikal yang dihadapi dalam penyelidikan, pengeluaran, dan operasi, sehingga secara kolektif mendorong teknologi RMU dan mempromosikan peningkatan berterusan.