การวิเคราะห์ทางเทคนิค การทนทานต่อความผิดพลาดของอาร์กภายในและการเพิ่มประสิทธิภาพของ SF6 วงจรหลักวงแหวนที่ฉนวนกันโดยแก๊สอย่างสมบูรณ์
RMU ที่ใช้ SF6 ในการฉนวนเต็มรูปแบบ (ต่อไปนี้จะเรียกว่า RMU) ประกอบด้วยหน่วยสวิตช์โหลดและอุปกรณ์รวมสวิตช์โหลดไฟฟ้าแรงสูงและฟิวส์ (ต่อไปนี้จะเรียกว่าอุปกรณ์รวม) ขึ้นอยู่กับความต้องการของผู้ใช้ สามารถกำหนดโครงสร้างเป็นถังเดียวหรือแยกเป็นหน่วยได้
ในทางปฏิบัติของการประยุกต์ใช้งานทางวิศวกรรม การเชื่อมต่อไฟฟ้ามักทำโดยใช้บัสบาร์ที่มีฉนวนแข็งบนสุดหรือบัสบาร์แบบปลั๊กในด้านข้าง ระหว่างพารามิเตอร์ทางเทคนิคต่าง ๆ กระแสการโอนย้ายของหน่วยอุปกรณ์รวมและความสามารถในการปิดสวิตช์โหลดเป็นความท้าทายสำคัญในการพัฒนา นอกจากนี้เนื่องจากความกังวลเกี่ยวกับความปลอดภัยที่เพิ่มขึ้น ความผิดปกติจากการอาร์คภายในได้รับความสนใจจากผู้ใช้มากขึ้นในระยะหลัง
1. การวิเคราะห์ปัญหาทางเทคนิค
ในการพัฒนาและการผลิต RMU ควรพิจารณาด้านต่อไปนี้อย่างรอบคอบ:
1.1 กระแสการโอนย้าย
กระแสการโอนย้ายของอุปกรณ์รวมหมายถึงกระแสสามเฟสที่สมมาตรที่ฟังก์ชันการตัดวงจรเปลี่ยนจากฟิวส์ไปยังสวิตช์โหลด สำหรับกระแสที่เกินค่านี้ การตัดวงจรจะดำเนินการโดยฟิวส์เท่านั้น ในช่วงกระแสความผิดพลาดที่ต่ำ ระยะเวลาการละลายของฟิวส์สามเฟสมีความแปรผันตามธรรมชาติ ฟิวส์ที่ละลายเร็วที่สุดจะตัดวงจรก่อน และสไตรเกอร์ของมันจะกระตุ้นกลไกการทริปเพื่อเปิดสวิตช์โหลด
การตัดวงจรของสองเฟสที่เหลือขึ้นอยู่กับการเปรียบเทียบระหว่างลักษณะเวลา-กระแสจริงของฟิวส์แต่ละตัว (ซึ่งกระแสในสองเฟสที่เหลือประมาณ 87% ของกระแสสามเฟส) และระยะเวลาการเปิดสวิตช์โหลดที่เริ่มโดยสไตรเกอร์ของฟิวส์ที่ตัดวงจรก่อน หากการละลายของฟิวส์ล่าช้า สองเฟสที่เหลือจะถูกตัดวงจรโดยสวิตช์โหลด ดังนั้น การตัดวงจรความผิดพลาดในช่วงนี้จะแบ่งปันระหว่างฟิวส์และสวิตช์โหลด
กระแสการโอนย้ายของอุปกรณ์รวมถูกกำหนดโดยสองปัจจัยสำคัญ: เวลาทริปของสวิตช์โหลดที่เริ่มโดยสไตรเกอร์ของฟิวส์และลักษณะเวลา-กระแสจริงของฟิวส์ กระแสการโอนย้ายที่ระบุเป็นพารามิเตอร์ทางเทคนิคที่สำคัญ แสดงถึงกระแสสูงสุดที่สวิตช์โหลดสามารถตัดวงจรได้อย่างปลอดภัย เมื่อเลือกฟิวส์จำกัดกระแส ต้องประเมินลักษณะเวลา-กระแสของฟิวส์เพื่อให้แน่ใจว่ากระแสการโอนย้ายที่เกิดขึ้นต่ำกว่ากระแสการโอนย้ายที่ระบุของอุปกรณ์รวม ซึ่งจะช่วยให้มั่นใจในการประสานงานที่เชื่อถือได้และปลอดภัยระหว่างสวิตช์โหลดและฟิวส์ ทำให้สามารถป้องกันหม้อแปลงได้อย่างมีประสิทธิภาพ
1.2 ความสามารถในการปิด
ในการทดสอบสวิตช์โหลด มักพบการปิดที่ไม่สำเร็จ ซึ่งแบ่งออกเป็นสองประเภท: ไม่สามารถทำจำนวนครั้งการปิดที่ต้องการหรือไม่สามารถปิดที่กระแสสั้นวงจรที่ระบุ ผลการวิเคราะห์การทดสอบแสดงว่าความล้มเหลวเหล่านี้ส่วนใหญ่เกิดจากการสึกกร่อนของคอนแทคหลักที่มากเกินไป ซึ่งลดความสามารถในการรับกระแสสั้นวงจรที่ระบุ
ดังนั้น การลดหรือป้องกันการสึกกร่อนของคอนแทคหลักเป็นสิ่งสำคัญในการทำให้ผลการทดสอบประสบความสำเร็จ งานวิจัยและการทดสอบอย่างกว้างขวางได้แสดงให้เห็นว่าการเพิ่มคอนแทคเสริมที่ทำจากโลหะผสมทองแดงโครเมียมที่มีจุดหลอมเหลวสูงลงในคอนแทคหลักที่มีอยู่สามารถปกป้องคอนแทคหลักที่ทำจากทองแดงซึ่งมีจุดหลอมเหลวต่ำ แบบจำลองการออกแบบเฉพาะสามารถปรับเปลี่ยนได้อย่างยืดหยุ่นตามโครงสร้างคอนแทคที่ใช้ ไม่ว่าจะเป็นแบบเคลื่อนที่เชิงเส้นหรือแบบใบมีดหมุน
2. การทนทานต่อความผิดปกติจากการอาร์คภายใน
อาร์คไฟฟ้ามีปฏิกิริยาอย่างรุนแรงกับอากาศรอบข้าง ทำให้อุณหภูมิและแรงดันเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว หากไม่ได้รับการควบคุมอย่างเหมาะสม อาจเป็นอันตรายร้ายแรงต่อบุคลากรและอุปกรณ์ การทดสอบความผิดปกติจากการอาร์คภายในควรดำเนินการแยกกันสำหรับช่องแก๊ส (ช่องสวิตช์) และช่องสายเคเบิลของ RMU เพื่อผ่านการทดสอบ ต้องปฏิบัติตามเกณฑ์ต่อไปนี้:
แผงและประตูของสวิตช์เกียร์ต้องปิดสนิท การผิดรูปเล็กน้อยยอมรับได้
โครงสร้างต้องไม่แตก และไม่มีเศษส่วนใด ๆ ที่หนักกว่า 60 กรัมถูกขับออกมา
ไม่ควรมีรูบนพื้นผิวที่เข้าถึงได้ของสวิตช์เกียร์จนถึงความสูง 2 เมตร
ตัวชี้แนวนอนและแนวตั้งที่ใช้ในการทดสอบไม่ควรถูกเผาไหม้โดยแก๊สร้อน
โครงสร้างต้องยังคงเชื่อมต่อกับจุดต่อกราวด์ตลอดการทดสอบ
2.1 กระแสตัดวงจรสั้นที่ระบุ
กระแสตัดวงจรสั้นที่ระบุของอุปกรณ์รวมถูกกำหนดโดยฟิวส์ที่เลือก ควรพิจารณาดังนี้:
กระแสตัดวงจรสั้นที่ระบุของฟิวส์ต้องมากกว่าหรือเท่ากับกระแสความผิดพลาดสูงสุดที่จุดติดตั้งในระบบจำหน่าย
กระแสตัดวงจรสั้นที่ระบุของฟิวส์ต้องตรงกันอย่างเหมาะสมกับกระแสทนทานสั้นที่ระบุของสวิตช์โหลดภายในอุปกรณ์รวม
ต้องติดตั้งฟิวส์ 3 ตัวที่มีรุ่นและขนาดเดียวกัน ไม่เช่นนั้นประสิทธิภาพในการตัดวงจรอาจได้รับผลกระทบ
ฟิวส์ต้องติดตั้งอย่างถูกต้องและครบถ้วนเพื่อให้สไตรเกอร์ทำงานในเวลาที่เหมาะสมและกระตุ้นกลไกการทริปของสวิตช์โหลดได้อย่างเชื่อถือได้
หลังจากฟิวส์ 1 หรือ 2 ตัวทำงาน ควรเปลี่ยนฟิวส์ทั้ง 3 ตัว เว้นแต่จะมั่นใจว่าฟิวส์ที่ไม่ทำงานไม่ได้รับกระแส
2.2 การทำงานในระดับความสูง
การออกแบบช่องแก๊สที่ปิดสนิทใน RMU โดยทั่วไปมีพื้นฐานจากการทำงานที่ระดับความสูงต่ำกว่า 1,000 เมตร ที่ระดับความสูงที่สูงขึ้น อากาศเบาบางและแรงดันบรรยากาศลดลง เนื่องจากความหนาแน่นของแก๊สภายในคงที่ แรงดันสัมพัทธ์ภายในช่องที่ปิดสนิทจะเพิ่มขึ้น ซึ่งอาจทำให้เกิดความเครียดทางกลที่มากขึ้นบนโครงสร้าง ทำให้เกิดการผิดรูปและเสี่ยงต่อการรั่วไหลของแก๊ส ในการทำงานในกรณีนี้ ควรมีการเสริมความแข็งแรงของโครงสร้างและตรวจสอบผ่านการทดสอบ การลดแรงดันการเติมแก๊ส (หรือความหนาแน่น) ไม่ได้เป็นวิธีที่มีเหตุผลทางวิทยาศาสตร์หรือแนะนำ
2.3 การควบคุมความชื้น
ข้อ 6.5.1 ของ DL/T 791-2001 แนวทางการเลือกสวิตช์เกียร์แก๊สฉนวนภายในอาคาร ระบุความชื้นในช่องแก๊ส: “เมื่อแรงดันเติมที่ระบุไม่เกิน 0.05 MPa ความชื้นไม่ควรเกิน 2,000 μL/L (โดยปริมาตร)” มาตรฐานอื่น ๆ ไม่ได้ให้คำแนะนำเฉพาะ ในกระบวนการผลิต RMU การควบคุมความชื้นที่ 1,000 μL/L (ที่ 20°C) ถือว่าเหมาะสม โดยพิจารณาจากดังนี้:
สวิตช์โหลดตัดกระแสที่ค่อนข้างน้อย (630 A) ด้วยกระแสการโอนย้ายสูงสุด (ประมาณ 1,500-2,200 A)
แรงดันเติมต่ำ (ระบุที่ 0.03-0.05 MPa) ต่ำกว่ามากเมื่อเทียบกับ GIS แรงสูง (ประมาณ 0.5 MPa)
ประสิทธิภาพการปิดสนิทดีเยี่ยม ทำให้การซึมผ่านความชื้นจากสภาพแวดล้อมภายนอกช้ามาก
ผลการทดสอบแสดงว่ามีผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวของ SF6 น้อยมากหลังจากการตัดวงจร
ในการทดสอบ ตัวอย่างไม่ได้ควบคุมความชื้นอย่างเจาะจง แต่ไม่พบความล้มเหลวจากการมีความชื้นสูงเกินไป
ดังนั้น การละเลยการควบคุมความชื้นในกระบวนการผลิตอย่างสมบูรณ์ไม่เป็นธรรม และการยึดติดกับข้อจำกัดด้านฉนวนโดยไม่คำนึงถึงความต้องการในการตัดวงจรก็ไม่เหมาะสม ตามประสบการณ์การผลิตและการดำเนินงานในหลายปี การรักษาความชื้นที่ 1,000 μL/L (ที่ 20°C) ในการผลิตทั้งทางเทคนิคและเหมาะสม
3. สรุป
RMU ได้ถูกผลิตและดำเนินการในประเทศจีนมานานหลายปี แสดงให้เห็นถึงเทคโนโลยีที่สุกงอม ประสิทธิภาพที่เสถียร และการยอมรับในตลาดที่แข็งแกร่ง หวังว่าจะมีผู้ผลิตเพิ่มขึ้นเข้าสู่สาขาการผลิตนี้และต่อเนื่องในการสำรวจ หารือ และแบ่งปันความรู้เกี่ยวกับความท้าทายทางเทคนิคที่พบในการวิจัย การผลิต และการดำเนินงาน ทำให้เทคโนโลยี RMU ได้รับการพัฒนาและปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง
