Επεξεργασία Ανωμαλιών Αποτυχίας Ανοίγματος Υψηλής Τάσης Στοιχείου Αποσύνδεσης σε Υποσταθμό 110 kV

Σύμφωνα με τις σχετικές διατάξεις, οι υψηλής τάσης αποσυρτήρες επιτρέπεται να εκτελούν τις εξής λειτουργίες:

• Εναλλαγή (άνοιγμα/κλείσιμο) φυσιολογικά λειτουργώντων πολυεπίπεδων μετατροπέων (PTs) και προστατευτικών από παροξυσμούς;

• Εναλλαγή του αποσυρτήρα της ουδέτερης σύνδεσης του κύριου μετατροπέα υπό φυσιολογικές συνθήκες λειτουργίας;

• Εναλλαγή μικροαμπερικών κύκλων για την ισορροπία των κυκλικών ροών.

Ο αποσυρτήρας υψηλής τάσης είναι ένα ηλεκτρικό συστατικό χωρίς δυνατότητα σβήσιμου του φωτισμού. Συνεπώς, μπορεί να λειτουργεί μόνο όταν βρίσκεται στη θέση άνοιγμα. Η λειτουργία του αποσυρτήρα υπό φορτίο, δηλαδή όταν ο συναφής κόμβος είναι κλειστός ή το εξοπλισμό είναι υπερηφάνιστο, μπορεί να παράγει έντονες ηλεκτρικές φλεγμούς. Σε σοβαρές περιπτώσεις, αυτό μπορεί να προκαλέσει μεταξύ φάσεων σύντομες συνδέσεις, να καταστρέψει τον εξοπλισμό και ακόμη και να απειλήσει την ασφάλεια του προσωπικού.

Όταν ο αποσυρτήρας βρίσκεται στη θέση άνοιγμα, πρέπει να υπάρχει ένα σαφώς ορατό και αξιόπιστο χωρισμό μεταξύ των κινητών και στατικών επαφών, πληρούντας την απαιτούμενη απόσταση απομόνωσης. Αντίθετα, όταν είναι κλειστός, πρέπει να μεταφέρει αξιόπιστα το φυσιολογικό ρεύμα φόρτιου και το ρεύμα σύντομης σύνδεσης. Η κύρια λειτουργία του αποσυρτήρα είναι να παρέχει ένα αξιόπιστο σημείο απομόνωσης μεταξύ των υψηλής τάσης ζωντανών μερών και της πηγής ενέργειας ή της στροφίδας, διασφαλίζοντας ένα σαφές σημείο διακοπής για την ασφαλή συντήρηση των αποενεργοποιημένων γραμμών.

Οι αποσυρτήρες υψηλής τάσης μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν σε συνδυασμό με τις μεταφορικές γραμμές των υποσταθμίων για την εκτέλεση λειτουργιών εναλλαγής, με τον τρόπο αυτόν αλλάζοντας την λειτουργική διάρθρωση της υποσταθμίδας. Για παράδειγμα, σε μια υποσταθμίδα με διπλή στροφίδα, η λειτουργική στρόφιδα μπορεί να μεταφερθεί στην επικείμενη στρόφιδα, ή οι ηλεκτρικές συσκευές σε μία στρόφιδα μπορούν να εναλλαγούν σε άλλη, χρησιμοποιώντας τον κόμβο σύνδεσης στροφίδων και τους αποσυρτήρες υψηλής τάσης στις δύο πλευρές του κόμβου. Ωστόσο, λόγω των συχνών λειτουργιών εναλλαγής, μπορεί να παρουσιαστούν αποτυχίες, όπως η αδυναμία άνοιγμα ή κλείσιμο του αποσυρτήρα. Αυτές οι παραλείψεις πρέπει να διαγνωστούν και αναλυθούν συστηματικά. Εάν υπάρχουν εγγενείς μολυσμένες στον αποσυρτήρα, είναι απαραίτητες βελτιώσεις στο σχεδιασμό.

1. Χαρακτηριστικά των Αποσυρτήρων

Τυπικά, εγκαταστάται ένας αποσυρτήρας σε κάθε πλευρά ενός κόμβου για να δημιουργήσει ένα σαφώς ορατό σημείο διακοπής, ενισχύοντας την ασφάλεια και διευκολύνοντας τη συντήρηση. Η ενέργεια παρέχεται από την άνω στρόφιδα μέσω ενός κιβωτίου στροφόρων στην εξερχόμενη γραμμή. Ο αποσυρτήρας πριν από τον κόμβο πρωταρχικά απομονώνει την πηγή ενέργειας. Ωστόσο, η ενέργεια μπορεί σπάνια να παρέχεται από την κάτω πλευρά, για παράδειγμα, μέσω αντίστροφης ροής ενέργειας από άλλες γραμμές ή καταναλωτές, κάτι που απαιτεί έναν δεύτερο αποσυρτήρα μετά τον κόμβο.

Μια συγκεκριμένη υποσταθμίδα 110 kV χρησιμοποιεί αποσυρτήρες υψηλής τάσης GW16B/17B-252. Τα τεχνικά χαρακτηριστικά τους είναι αναφερόμενα στο Πίνακα 1. Αυτός ο αποσυρτήρας είναι ένα τριπόλωνο εξωτερικό συστατικό υψηλής τάσης, σχεδιασμένο για λειτουργίες εναλλαγής χωρίς φορτίο σε υποσταθμίδες 110 kV, παρέχοντας ηλεκτρική απομόνωση μεταξύ του εξοπλισμού υπό συντήρηση και των ζωντανών κύκλων.

Οι βασικές χαρακτηριστικές του αυτού διαχωριστή είναι μια συμπαγής δομή, υψηλή αντοξειδωτική αντοχή, σταθερή λειτουργία και ισχυρή σεισμική αντοχή. Το μηχανικό σύστημα επαφής χρησιμοποιεί ένα απλό σχέδιο με ελαστική πλευρά, με τα μεταφορικά συσταγματικά στοιχεία να είναι εγκατεστημένα μέσα στο ηλεκτροδότησης σωλήνα για να τα προστατεύσει από εξωτερικές περιβαλλοντικές επιρροές. Στο εσωτερικό του ηλεκτροδότησης σωλήνα είναι εγκατεστημένες ένα ζευγάρι ισορροπιακών ελατηρίων και ένα σύνολο ελατηρίων συμπίεσης: το πρώτο εξασφαλίζει αξιόπιστη μηχανική ισορροπία κατά τις επιχειρήσεις άνοιγμα-κλείσιμο, ενώ το δεύτερο παρέχει αρκετή πίεση επαφής για ασφαλή συμπίεση.

Επειδή οι διαχωριστές είναι συνήθως εγκατεστημένοι εξωτερικά, υφίστανται εξωτερικές επιρροές όπως ο αέρας και η σεισμική δραστηριότητα. Για την ενίσχυση της λειτουργικής αξιοπιστίας, ένα μηχανισμός ασφαλούς εγκαταλείφθηκε στο σώμα του διαχωριστή για να εξασφαλίσει σταθερό και ασφαλές κλείσιμο. Και ο διαχωριστής και ο διαχωριστής γείας χρησιμοποιούν αλουμινίο σωλήνες ηλεκτροδότησης, με επιχρυσωμένες ή επιχρυσωμένες κινητές και σταθερές επαφές για να εγγυηθούν την αντοχή στην ξεσκάρωση, τη μηχανική αντοχή και την ηλεκτρική σταθερότητα στα σημεία περιστροφής.

Ο διαχωριστής γείας διαθέτει μια μονόπλευρη περιστροφική δομή. Κατά τη διάρκεια του κλείσιμου, η κινητή επαφή πρώτα περιστρέφεται και στη συνέχεια κινείται κατακόρυφα προς τα πάνω για να ενεργοποιήσει τη σταθερή επαφή, προλαμβάνοντας την αναπήδηση ή την αναπήδηση της επαφής. Αυτό το σχεδιασμό εξασφαλίζει αξιόπιστο κλείσιμο και συνεχή δυναμική και θερμική σταθερότητα υπό συνθήκες καταχρηστικής ροής.

2. Δομή και Λειτουργικός Μηχανισμός του Διαχωριστή

Η λειτουργία ενός διαχωριστή αποτελείται από δύο βασικές ενέργειες: την ελαστική ενέργεια και την ενέργεια συμπίεσης.

2.1 Ελαστική Ενέργεια

Με την καθοδήγηση ενός οριζόντιου περιστροφικού μηχανισμού, ένα ζευγάρι τροχίες που είναι εγκατεστημένες στο περιστρεφόμενο πορσελάνινο απομονωτή οδηγεί δύο σύνολα τετραμελών συνδέσεων για να εκτελέσουν επίπεδη κίνηση. Υπό αυτή την οδήγηση, ο κάτω ηλεκτροδότησης σωλήνας περιστρέφεται προς τα εμπρός για κλείσιμο (επιχείρηση κλείσιμο) ή προς τα πίσω για άνοιγμα (επιχείρηση άνοιγμα). Το συνδεδεμένο σταθερό στροφοίδιο στην κορυφή του στροφοίδιου λειτουργίας δημιουργεί αξονική μετατόπιση σε σχέση με τον κάτω ηλεκτροδότησης σωλήνα.

Το άνω άκρο αυτού του συνδεδεμένου σταθερού στροφοϊδίου είναι συνδεδεμένο με ένα σύνολο τροχιάς-αλυσίδας. Καθώς το στροφοϊδίο κινείται, περιστρέφει την αλυσίδα, η οποία στη συνέχεια οδηγεί την τροχία. Αυτό προκαλεί τον άνω ηλεκτροδότησης σωλήνα—που είναι σταθεροποιημένος στον άξονα της τροχίας—να κινείται σε σχέση με τον κάτω ηλεκτροδότησης σωλήνα, είτε ευθυγραμμίζοντας (κλείσιμο) είτε καμπύλωνοντας (άνοιγμα).

Παράλληλα, καθώς το συνδεδεμένο σταθερό στροφοϊδίο υποστηρίζει αξονική κίνηση, τα ισορροπιακά ελατήρια μέσα στον ηλεκτροδότησης σωλήνα συνεχίζουν να αποθηκεύουν και να αποδίδουν ενέργεια. Αυτό αντισταθμίζει αποτελεσματικά τη βαριά φρένα, εξασφαλίζοντας μια ομαλή και σταθερή λειτουργία κατά τη διάρκεια ολόκληρου του κύκλου επιχειρήσεων.

2.2 Ενέργεια Συμπίεσης

Καθώς ο διαχωριστής μετακινείται από τη θέση άνοιγμα προς τη θέση κλείσιμο και πλησιάζει την πλήρη συντονισμένη θέση (δηλαδή, κοντά στην ευθύγραμμη διάταξη), η τροχία ενεργοποιείται με ένα κλίνο στο κιβώτιο ταχυτήτων και συνεχίζει να κινείται πάνω σε αυτό. Σε αυτό το σημείο, υπό την αντίδραση του επιστρεφομένου ελατηρίου, το συνδεδεμένο σταθερό στροφοϊδίο—συνδεδεμένο με το σύνολο τροχιάς-αλυσίδας—κινείται προς τα εμπρός.

Αυτή η προοδευτική κίνηση μεταδίδεται μέσω του συνόλου κινητής επαφής, όπου ένα προωθητικό στροφοϊδίο μετατρέπει την ευθύγραμμη κίνηση σε ενέργεια συμπίεσης των δαχτυλίδων επαφής. Όταν ο σταθερός διαχωριστής σωλήνας είναι εξασφαλισμένος, η τροχία συνεχίζει να κινείται ελαφρώς προς τα επάνω στο κλίνο για να επιτευχθεί πλήρης μηχανική συμπίεση.

Σε αυτό το στάδιο, το ελατήριο συμπίεσης μέσα στον ηλεκτροδότησης σωλήνα είναι περαιτέρω συμπιεσμένο και ασκεί πίεση στο προωθητικό στροφοϊδίο, εξασφαλίζοντας μια σταθερή δύναμη που διατηρεί συνεχή και αξιόπιστη πίεση επαφής μεταξύ των δαχτυλίδων επαφής και του σταθερού σωλήνα.

Κατά τη διάρκεια της επιχείρησης άνοιγμα, η τροχία συνεχίζει να κινείται προς τα έξω στο κλίνο μέχρι να αποσυνδεθεί εντελώς. Το επιστρεφόμενο ελατήριο στη συνέχεια τραβάει το προωθητικό στροφοϊδίο, προκαλώντας τους δαχτυλίδες επαφής να ανοίγουν σε μορφή "V", διακόπτοντας έτσι την ηλεκτρική σύνδεση.

3. Μελέτη Περίπτωσης

3.1 Παρατήρηση και Ανάλυση Σφάλματος

Το έτος X, κατά τη διάρκεια μιας επιχείρησης στον 110 kV υποσταθμό, ένας υψηλής τάσης διαχωριστής απέτυχε να ανοίξει. Έγινε άμεσα ολοκληρωμένη εξέταση του συστήματος γείας, του κυρίως συστήματος ηλεκτροδότησης, του μηχανικού συνδέσμου, των κάτω/άνω σωλήνων ηλεκτροδότησης και του μηχανικού μηχανισμού λειτουργίας. Η έρευνα αποκάλυψε ότι η τροχιά μεταφοράς μέσα στο κουτί του μηχανικού μηχανισμού ήταν κατεστραμμένη, και συστατικά στοιχεία όπως τα στροφοϊδία και τα συνδέσματα ήταν σπασμένα. Οι λειτουργικοί και συντηρητικοί εργαζόμενοι ανέφεραν το σφάλμα, και έγιναν διορθωτικά μέτρα σύμφωνα με το ετήσιο πρόγραμμα συντήρησης.

3.2 Μέτρα Βελτίωσης

(1) Αναβάθμιση Αξυνδετικών Συσταγματικών
Τα στροφοϊδία και τα συνδέσματα αντικαταστάθηκαν με υψηλής ποιότητας ανοξείδωτο χάλυβα για να προληφθεί η οξείδωση κατά τη μακροχρόνια λειτουργία. Αντλήθηκαν γραφίτη και σύνθετα βουστρούχια με χαμηλό συντελεστή τριβής για να ενισχυθεί η αποδοτικότητα μεταφοράς. Όλα τα εκτεθειμένα σιδηρούχα στοιχεία υποβλήθηκαν σε θερμοκατάλυση, βελτιώνοντας σημαντικά την αντοχή στην οξείδωση. Η εμπειρία στο πεδίο επιβεβαιώνει ότι η θερμοκατάλυση είναι κατάλληλη για εξωτερικές εφαρμογές.

(2) Ενίσχυση του Μηχανικού Μηχανισμού Λειτουργίας
Ο πρωτότυπος CJ7A μηχανικός μηχανισμός αντικαταστάθηκε με το νέο μοντέλο CJ11. Μια φωτογραφία του ενημερωμένου CJ11 μηχανισμού εμφανίζεται στο Σχήμα 1.

(3) Προηγμένο Σχεδιασμό Αξυνδετικού Διαχωριστή
Ο αξυνδετικός διαχωριστής είναι ένα κρίσιμο δευτερεύον συσταγματικό στοιχείο που παρέχει σήματα κατάστασης άνοιγμα-κλείσιμο. Η αποτυχία μπορεί να οδηγήσει σε λάθος σήματα και λειτουργική ανεπάρκεια. Ο νέος σχεδιασμός χρησιμοποιεί ένα διεθνώς προηγμένο μηχανισμό μικροεπιτροπής με κάμπα, εξασφαλίζοντας αξιόπιστη μετατροπή, ομαλή περιστροφή και ανοσία σε αποτυχία κατά τις επιχειρήσεις άνοιγμα-κλείσιμο.

(4) Προστασία Ελέγχου Μοτέρας
Μετά την ολοκλήρωση μιας επιχείρησης άνοιγμα ή κλείσιμο, η ενέργεια της μοτέρας αποσυνδέεται πρώτα από τον αξυνδετικό διαχωριστή. Εάν ο αξυνδετικός διαχωριστής αποτύχει, τα τερματικά όρια στα δύο πλευρά του άνοιγμα και κλείσιμο αποσυνδέουν τη μοτέρα. Εάν και αυτά αποτύχουν, μηχανικά στόπ στα δύο πλευρά ενεργοποιούν ένα θερμικό ρελέ για να αποσυνδεθεί η ενέργεια. Αυτό το τριών επιπέδων σύστημα προστασίας εξασφαλίζει την αξιόπιστη σταματήση της μοτέρας μετά από κάθε επιχείρηση, προλαμβάνοντας ανεξέλεγκτη κίνηση και δυνητική μηχανική βλάβη.

(5) Μηχανικό Σύστημα Μετάδοσης
Χρησιμοποιείται ένα σύστημα ενσωμάτωσης με τροχάκι-σκουφί. Το τροχάκι-σκουφί, οι συνδέσεις και άλλα στοιχεία μείωσης είναι ακριβώς επεξεργασμένα και κατασκευασμένα μέσα σε θάλαμο από σύμπλεκτο αλουμινίου. Αυτή η σχεδίαση εξασφαλίζει λεία λειτουργία, χαμηλό θόρυβο και μηδενικές πλήξεις.

(6) Δευτερεύον Σύστημα Ελέγχου
Η επιτροπή ελέγχου διαθέτει λογική και εστιασμένη σχεδίαση με δομή πόρτας με χαρτί. Αυτή η δομή βοηθά στο κατασκευαστικό καλωδίωση και στην επιτόπια συντήρηση, ενώ εξασφαλίζει την ασφάλεια και την αξιόπιστη λειτουργία του δευτερεύοντος συστήματος.

(7) Σφράγιση Θάλαμου
Ο θάλαμος χρησιμοποιεί σφράγιση με αερόσφαιρα στην πόρτα. Και η πόρτα και η κάλυψη είναι κατασκευασμένες από ανοξείδωτο χάλυβα 2,5 mm πάχους, ενώ το κύριο σώμα είναι από ανοξείδωτο χάλυβα 2 mm πάχους, παρέχοντας εξαιρετική αντοχή στον άνεμο, την άμμο και την οξείδωση.

4. Συμπέρασμα

Βασιζόμενοι σε χρόνια εμπειρία λειτουργίας και ανάλυσης σφαλμάτων των μηχανισμών κινητήρων αποσυνδέσεων σε αυτό το υποσταθμό 110 kV, ο πρωτότυπος μηχανισμός ενημερώθηκε στο μοντέλο CJ11, αναπτυχθέν από την Ομάδα Pinggao—ένα νέο, ανεξάρτητα σχεδιασμένο, μηχανισμό λειτουργίας με τροχάκι-σκουφί. Αυτός ο βελτιωμένος σχεδιασμός ξεπερνά προηγούμενες ελλείψεις στην μηχανική και την κατασκευή, προσφέροντας υψηλή λειτουργική αξιοπιστία, λεία κίνηση, υψηλή απόδοση μετάδοσης, μηδενική πλήξη, χαμηλό θόρυβο, ισχυρή ανταλλαγή και ελκυστική εμφάνιση.

Εκτός από την ηλεκτρική λειτουργία τοπικά και απομακρυσμένη, ο μηχανισμός CJ11 υποστηρίζει επίσης χειροκίνητη λειτουργία. Πρακτική δοκιμή υπό συνθήκες προδιαγραφών φορτίου έχει αποδείξει την ικανότητά του να εκτελεί πάνω από 10.000 μηχανικές λειτουργίες με αξιοπιστία.