Tehnična analiza, prenašanje notranjih luknih napak in optimizacija SF6 popolnoma izoliranih plinsko-izoliranih krožnih glavnic (RMU)

SF6 polnoma izolirane plinsko-izolirane krožne glavne enote (v nadaljevanju se nanašajo kot RMU) so predvsem sestavljene iz enot za bremenske preklopnike in visokonapetostnih AC kombinacij bremenskih preklopnikov in varnikov (v nadaljevanju se nanašajo kot kombinacijske enote). Glede na potrebe uporabnika jih lahko konfigurirate v skupni rezervoar ali enotske strukture.

V praksi inženirske uporabe so električne povezave običajno ustanovljene z vrhnjimi trdnimi izoliranimi busbarji ali bočnimi priključnimi busbarji. Med različnimi tehničnimi parametri predstavljata prenosni tok kombinacijske enote in zapiralna sposobnost enote bremenskega preklopnika ključne izzive v razvoju. Poleg tega so zaradi naraščajočih varnostnih skrbi notranji luknji v zadnjih letih pritegnili večjo pozornost uporabnikov.

1. Analiza tehničnih težav

Med razvojem in proizvodnjo RMU je treba zelo pazljivo obravnavati naslednje vidike:

1.1 Prenosni tok

Prenosni tok kombinacijske enote se nanaša na tri-fazni simetrični tok, pri katerem funkcija prekinjanja preide od varnika na bremenski preklopnik. Za tok, ki presega to vrednost, prekinjanje izvede izključno varnik. V manjših območjih krivuljnih tokov ima taljenje tri-faznih varnikov notranjo variabilnost. Varnik, ki se najprej prekine, aktivira udarec, ki sproži mehanizem odpovedi, da bi odprl bremenski preklopnik.

Prekinitve preostalih dveh faz so odvisne od primerjave dejanskih časovno-tokovnih karakteristik njunih varnikov (kjer je tok v preostalih dveh fazah približno 87 % tri-faznega toka) in časa odpovedi bremenskega preklopnika, ki ga sproži udarec prvega prekinjenega varnika. Če je taljenje varnika zamudeno, prekine preostali dve fazi bremenski preklopnik. Tako je prekinitve nepopolnosti v tem območju deljena med varnik in bremenski preklopnik.

Prenosni tok kombinacijske enote je določen z dvema ključnima faktorjema: časom odpovedi bremenskega preklopnika, ki ga sproži udarec varnika, in dejanskimi časovno-tokovnimi karakteristikami varnika. Določeni prenosni tok je ključni tehnični parameter, ki predstavlja največji tok, ki ga lahko bremenski preklopnik varno prekine. Pri izbiri omejevalnih varnikov morajo biti ocenjene njihove časovno-tokovne karakteristike, da se zagotovi, da je rezultirajoči prenosni tok nižji od določenega prenosnega toka kombinacijske enote. To zagotavlja zanesljivo in varno koordinacijo med bremenskim preklopnikom in varnikom, omogoča učinkovito zaščito transformatorjev.

1.2 Zapiralna sposobnost

Med testiranjem bremenskega preklopnika se občasno pojavijo neuspešni zapori, običajno pa padajo v dve kategoriji: nezadostevanje zahtevanega števila zapiranj ali nezmožnost zapiranja pri določenih kratkih tokovih. Analiza rezultatov testiranja kaže, da so take neuspešnosti predvsem posledica prevelike erozije glavnih kontaktov, ki ogroža njihovo sposobnost nosilca določenega kratkega toka.

Zato je ključno zmanjšati ali preprečiti erozijo glavnih kontaktov, da bi dosegli uspešne rezultate testiranja. Raziskave in obsežno testiranje so pokazala, da dodajanje pomožnih kontaktov iz visokotapljenega bakrom-kromskog legirja na prvotne glavne kontakte lahko neposredno zaščiti nižjetapljenke bakrene glavne kontakte. Specifični pristop do dizajna se lahko fleksibilno prilagodi glede na uporabljeni kontakt strukturi - ali linearne gibanje ali rotacijskega tipa.

2. Zdrževanje notranjih lunknih napak

Električni luk reagira nasilno z okoliščno zrakom, kar povzroča hitre naraščanje temperature in tlaka. Če ni pravilno vsebovan, lahko predstavlja resne tveganja za osebje in opremo. Notranje lukne napake bi morale biti testirane ločeno za plinski prostor (preklopni prostor) in kabelski prostor RMU. Da bi pretekli test, morajo biti izpolnjeni naslednji merili:

• Paneli in vrata distribucijskega stola morajo ostati zaprta; omejena deformacija je sprejemljiva.

• Obličje ne sme praznoti, in noben fragment težji od 60 g ne sme biti izvržen.

• Na dostopnih površinah distribucijskega stola do višine 2 m ne sme nastati nobenih luknji.

• Horizontalni in vertikalni kazalci, uporabljeni med testom, ne smejo biti zapaljeni z toplimi plini.

• Obličje mora ostati povezano s točko zazemljenja skozi celoten test.

2.1 Določen trenutni prekinitveni tok

Določen trenutni prekinitveni tok kombinacijske enote je določen z izbranim varnikom. Upoštevajo se naslednje razmerje:

• Določen trenutni prekinitveni tok varnika mora biti večji ali enak največji možni krivuljni tok v distribucijskem sistemu na mestu namestitve.

• Določen trenutni prekinitveni tok varnika mora biti razumen s določenim trenutnim prekinitvenim tokom bremenskega preklopnika znotraj kombinacijske enote.

• Morajo biti nameščeni tri varniki iste model in specifikacije, sicer bi lahko bilo prekinjenosti negativno vplivalo.

• Varniki morajo biti pravilno in popolnoma nameščeni, da se zagotovi, da se udarec aktivira na ustrezno in zanesljivo sproži mehanizem odpovedi bremenskega preklopnika.

• Po delovanju enega ali dveh varnikov bi morali biti zamenjani vsi tri, razen če je gotovo, da neuporabljeni varniki niso prenašali toka.

2.2 Delovanje na visokih višinah

Oblikovanje zaprtih plinskih prostorov v RMU je običajno temelj na delovanju pod višino 1.000 m. Na višjih višinah postane zrak tanjši in atmosferski tlak pada. Ker ostane notranja gostota plina konstantna, se relativni tlak znotraj zaprtega prostora poveča. To lahko vodi do povečanja mehanskega stresa na obličju, kar povzroča deformacijo in večjo tveganje za iztekanje plina. V takšnih primerih bi morala biti ustrezno okrepita moč obličja in preverjena z testiranjem. Zmanjšanje tlaka plina (ali gostote) ni znanstveno utemeljeno ali priporočljivo rešitev.

2.3 Kontrola vlažnosti

Člen 6.5.1 DL/T 791-2001, Smernice za izbiro notranjega AC plinsko-izoliranega distribucijskega stola, določa vlažnost v plinskih prostorih: “Ko je določen tlak plina ne več kot 0,05 MPa, vlažnost ne sme presegati 2.000 μL/L (po volumenu).” Drugi standardi ne dajejo specifičnih smernic. V proizvodnji RMU se smatra, da je kontroli vlažnosti na 1.000 μL/L (ob 20°C) razumna, glede na naslednje:

• Bremenski preklopnik prekine relativno majhne toke (630 A), z največjim prenosnim tokom (približno 1.500–2.200 A).

• Tlak plina je nizek (določen na 0,03–0,05 MPa), znatno nižji kot pri visokonapetostnem GIS (okoli 0,5 MPa).

• Sealing performance is excellent, resulting in very slow moisture ingress from the external environment.

• Rezultati testiranja kažejo minimalne SF6 razpadne produkte po prekinitvi.

• Med testiranjem so vzorci niso bil namerno kontrolirani glede vlage, vendar ni bilo opazovanih neuspešnosti zaradi prekomerne vlage.

Zato je popolnoma zanemariti kontrola vlage med proizvodnjo neustrezno, tako kot strogo pridrževati mej osnovane na izolaciji brez upoštevanja zahtev za uglaševanje luka. Na podlagi let let praktične proizvodnje in operativnega izkušnje, ohranjanje vlage na 1.000 μL/L (ob 20°C) med proizvodnjo je hkrati tehnično utemeljeno in razumno.

3. Zaključek

RMU so bili proizvajani in uporabljeni v Kitajski že mnogo let, kar kaže na zrela tehnologija, stabilno delovanje in močno tržno sprejemljivost. Upamo, da bo še več proizvajalcev vstopilo v to področje in nadaljevalo s raziskovanjem, razpravo in delitvijo znanja o tehničnih izzivih, s katerimi se soočajo pri raziskovanju, proizvodnji in delovanju, s tem skupaj napredujo RMU tehnologijo in spodbujajo njegovo stalno izboljšanje.