Обработка на дефект при неуспех в отваряне на високонапранен разединител в 110 кВ подстанция

Според съответните разпореждания, високонапрегнатите изключватели са разрешени да извършват следните операции:

• Включване/изключване на нормално функциониращи потенциални трансформатори (PT) и гасители на бързината;

• Включване на изключвателя за нейтрално заземяване на главен трансформатор при нормални условия на работа;

• Включване на малки токови контури за балансиране на циркулиращите токове.

Високонапрегнатият изключвател е електрическа компонента без способност за гасене на дъга. Поради това може да се управлява само когато е в отворено положение. Управление на изключвател под напрежение - т.е. докато свързаният прекъсвач е затворен или оборудването е под напрежение - може да генерира интензивна електрическа дъга. В тежки случаи това може да причини фазово-фазово кратко съединение, повреди на оборудването и дори да постави под заплаха безопасността на персонала.

Когато изключвателят е в отворено състояние, трябва да има ясно видимо и надеждно разделение между движещите се и неподвижните контакти, което да отговаря на необходимото разстояние за изолация. Обратно, когато е затворен, той трябва надеждно да пренася както нормалния ток на нагрузката, така и тока на кратко съединение. Основната функция на изключвателя е да предостави надежда точка за изолация между високонапрегнатите живи части и източника на напрежение или шина, осигурявайки ясно разделяне за безопасно поддръжно обслужване на деенергираните линии.

Високонапрегнатите изключватели могат също да се използват в комбинация с преходните линии на електроцентрали за извършване на операции за включване, което изменя конфигурацията на работата на електроцентралата. Например, в електроцентрала с двоен шинен режим, работещата шина може да бъде прехвърлена към резервната шина - или електрическите компоненти на една шина да бъдат превключени към друга - чрез използване на свързващия прекъсвач и високонапрегнатите изключватели от двете страни на свързващия прекъсвач. Може обаче, поради честите операции за превключване, да възникнат неизправности като невъзможност за отваряне или затваряне на изключвателя. Тези дефекти трябва да бъдат систематично диагностицирани и анализирани. Ако самият изключвател има вродени дефекти, са необходими подобрения в дизайна.

1. Характеристики на изключвателите

Обикновено се инсталира един изключвател от всяка страна на прекъсвача, за да се създаде ясно видима точка за разделяне - което подобрява безопасността и облекчава поддръжното обслужване. Енергията се доставя от горната шина през щит за управление до изходящия фидер. Изключвателят преди прекъсвача в основен план изолира източника на напрежение. Въпреки това понякога енергията може да се доставя от по-ниската страна - например, чрез обратен ток от други цепи или кондензатори - което изисква втори изключвател след прекъсвача.

Един определен 110 кV електроцентрал използва високонапрегнати изключватели тип GW16B/17B-252. Техническите им спецификации са показани в таблица 1. Този изключвател е триполно външно устройство, предназначено за операции без напрежение в 110 кV електроцентрали, предоставяйки електрическа изолация между оборудването, което се ремонтира, и под напрежение цепи.

Ключовите характеристики на този разединител включват компактна конструкция, висока устойчивост към окисление, стабилна работа и силна сейсмична устойчивост. Механичната контактна система използва проста единична гъвкава конструкция, при която преносните компоненти са разположени вътре в проводния цилиндър, за да бъдат защитени от външни екологични влияния. Вътре в проводния цилиндър са инсталирани двойка балансиращи пружини и набор от зажимащи пружини: първите осигуряват надежден механичен баланс по време на операциите за отваряне и затваряне, докато последните предоставят достатъчно контактно натискане за сигурно зажимане.

Тъй като разединителите обикновено се инсталират на открито, те са изложени на външни влияния като вятър и сейсмична активност. За да се подобри надеждността на работата, в тялото на разединителя е интегрирана закопчаваща система, за да се гарантира стабилно и сигурно затваряне. И разединителят, и заземящият му ключ използват проводници от алюминиев сплав, с серебърни или златни покрити движещи и неподвижни контакти, за да се гарантира устойчивостта към износ, механичната робустност и електрическата стабилност на въртящите се соединения.

Заземящият ключ има единична махалова конструкция. По време на затваряне, движещият контакт първо се завърта, а след това се движи вертикално нагоре, за да се свърже с неподвижния контакт, предотвратявайки отскок или възвръщане на контакта. Този дизайн гарантира надеждно затваряне и постоянна динамична и термична стабилност при условията на номиналния краткосрочен ток.

2. Конструкция и принцип на действие на разединителя

Процесът на работа на разединителя се състои от две основни действия: гъвкаво действие и действие за зажимане.

2.1 Гъвкаво действие

Под ръководството на хоризонтална ротационна система, двойка齿轮系统引导，安装在旋转瓷绝缘子上的一对齿轮驱动两组四连杆机构进行平面运动。在这种驱动下，下导电管向前旋转以闭合（闭合操作）或向后旋转以打开（打开操作）。操作螺杆顶部的铰接传动杆因此相对于下导电管产生轴向位移。 保加利亚语翻译如下：

Под ръководството на хоризонтална ротационна система, двойка齿轮系统的翻译似乎被截断了。请允许我继续完成剩余部分的翻译：

Под ръководството на хоризонтална ротационна система, двойка зъбни колела, монтирани на ротационния фарфорен изолатор, привеждат в действие две четиривърхни механични системи, които извършват плоско движение. При това движение, долната проводна тръба се завърта напред за затваряне (операция за затваряне) или назад за отваряне (операция за отваряне). Хингед оперативен вал върху горния край на оперативния винт така създава осева наместване относно долната проводна тръба.

Горният край на този хингед оперативен вал е свързан с зубно-веригова сборка. Когато валът се движи, той завърта веригата, която по свой ред привежда в действие зъбното колело. Това кара горната проводна тръба - закрепена на вала на зъбното колело - да се движи относительно на долната проводна тръба, или да се изправя (при затваряне), или да се изкривява (при отваряне).

Едновременно, докато хингед оперативният вал извършва осево движение, балансиращите пружини вътре в проводната тръба непрекъснато съхраняват и изпускат енергия. Това ефективно противодейства на тежкото тормозно момента, осигурявайки гладка и стабилна работа през целия цикъл на комутация.

2.2 Действие за зажимане

Когато разединителят се движи от отворената позиция към затворената позиция и приближава пълната подравняване (т.е. почти правилна конфигурация), зъбното колело се задовлява с наклонена повърхност на коробката за зъбното колело и продължава да се плъзга по нея. В този момент, под реактивната сила на възвръщащата се пружина, хингед оперативният вал, свързан с зубно-вериговата сборка, се движи напред.

Това напреднаване се предава чрез движещата контактна сборка, където тласкащ вал преобразува линейното движение в действие за зажимане на контактните пръсти. Когато неподвижната контактна тръба е сигурно хваната, зъбното колело се плъзга леко нагоре по наклонената повърхност, за да се постигне пълно механично затваряне.

На този етап, зажимащата пружина вътре в проводната тръба е допълнително сгъвкана и упражнява сила върху тласкащия вал, осигурявайки стабилна приводна сила, която поддържа постоянна и надеждна контактна притисналост между контактните пръсти и неподвижната тръба.

По време на операцията за отваряне, зъбното колело продължава да се движи навън по наклонената повърхност, докато се освободи напълно. Възвръщащата се пружина тогава дърпа тласкащия вал, причинявайки контактните пръсти да се отворят във формата на „V“, като по този начин прекъсва електрическата връзка.

3. Изучаване на случая

3.1 Наблюдение и анализ на дефекта

В определена година, по време на операция за комутация в 110 кВ подстанция, един високонапрегнат разединител не успя да се отвори. Беше проведена комплексна проверка на заземителната система, главната проводна система, механичната взаимна блокировка, горната/долната проводна тръба и моторизираната оперативна система. Разследването показа, че преносното зъбно колело във вътрешността на моторната кутия е повредено, а компоненти като шипове и съединения са разкъсани. Операторският и техническият персонал заяви дефекта, и коректиращи мерки бяха предприети в съответствие с годишния план за поддръжка.

3.2 Подобрени мерки

(1) Обновени вспомогателни компоненти
Шиповете и съединенията бяха заменени с висококачествена неръждаема стомана, за да се предотврати корозията при дългосрочна работа. Бяха използвани графит-пропити и композитни втулки, устойчиви на корозия и с ниски коефициенти на триене, за да се подобри ефективността на преноса. Всички изложени на външните фактори железни части бяха оцинковани в грящ разтвор, което значително подобри антикорозийните характеристики. Полеви опити потвърдиха, че оцинковането в грящ разтвор е отлично подходящо за използване на открито.

(2) Подобрена моторизирана оперативна система
Оригиналната система CJ7A беше заменена с новата модел CJ11. Снимка на обновената система CJ11 е показана на фигура 1.

(3) Продвинут дизайнерски вспомогателен ключ
Вспомогателният ключ е важен вторичен компонент, който предоставя сигнали за отваряне/затваряне. Неуспехът може да доведе до грешки в сигнализацията и функционирането. Новият дизайн използва международно напредък микропрекъсвач, управляем с кама, осигуряващ надеждна комутация, гладко въртене и невъзможност за неуспех при преминаване от отваряне към затваряне.

(4) Защита на моторния контрол
След завършване на операция за отваряне или затваряне, електрическата мощност на мотора първо се прекъсва чрез вспомогателния ключ. Ако вспомогателният ключ се провали, крайните гранични ключове от страната на отваряне и затваряне прекъсват мотора. Ако и тези се провалят, механичните спирачки от двете страни активират термореле, за да прекъснат мощността. Тази система от три нива на защита надеждно спира мотора след всяка операция, предотвратявайки неконтролирано движение и потенциални механични повреди.

(5) Механическа предавателна система
Използва се система с червена колела. Червеното колело, връзките и другите компоненти за намаляване на скоростта са прецизно обработени и запечатени в алюминиево легировано жилище. Този дизайн осигурява плавно функциониране, ниски шумове и липса на удари.

(6) Секундарна контролна система
Панелът за управление разполага с рационален и естетичен дизайн с вратична конструкция, което облекчава проводимостта и поддръжката на място, като същевременно гарантира безопасна и надеждна работа на секундарната система.

(7) Запечатване на кутията
Механизмът използва въздушно-подушково запечатване на вратата. Вратата и горната покривка са направени от неръждаема стомана с дебелина 2,5 мм, докато основната част е от неръждаема стомана с дебелина 2 мм, което осигурява отлична устойчивост срещу вятър, пясък и корозия.

4. Заключение

На базата на години опит и анализ на дефектите при механизми за управление на отделителни устройства в тази 110 кВ подстанция, оригиналеният механизм беше модернизиран до модел CJ11, разработен от Pinggao Group - ново проектиран, самостоятелно разработен механизъм с червено колело. Този подобрен дизайн преодолява предходните недостатъци както в инженерния, така и в производствения процес, предлагайки висока оперативна надеждност, плавно движение, висока ефективност на предаване, липса на инерционни удари, ниски шумове, силна взаимозаменяемост и привлекателен вид.

Освен местното и дистанционното електрическо управление, механизът CJ11 поддържа и ръчно управление. Практическите тестове при номинална нагрузка демонстрират способността му да извършва над 10 000 механични операции надеждно.