110 kV alueen korkeanpaineisen eristyslaitteen avaamisongelman hoito

Relevant säännösten mukaan korkeajännite-erottimet ovat sallittuja suorittamaan seuraavat toiminnot:

• Käyttö (avaus/sulku) normaalisti toimiville potentiaalimuuntimille (PT) ja surgesuojauslaite;

• Päätransformatorin neutraalijohdon erottimen käyttö normaaleissa toimintaolosissa;

• Pienvirtasilmukoiden käyttö virtapiirien tasapainottamiseksi.

Korkeajännite-erottimen on elektroniikkomponentti, jolla ei ole kaaripuhdistuskykyä. Siksi sitä voi käyttää vain avoimessa asennossa. Erottimen käyttö kuormalla - eli kun kyseinen sulku on suljettu tai laitteet ovat sähköistettyinä - voi aiheuttaa voimakasta sähkökaarria. Pahimmillaan tämä voi johtaa vaiheiden välisiin lyhytkeskusteluihin, laitteen vaurioitumiseen ja jopa henkilöstön turvallisuuden vaarantumiseen.

Kun erottin on avoinna, sen liikkuvan ja paikan päällä olevan yhteyden välillä on oltava selvästi näkyvä ja luotettava erottelu, joka täyttää vaadittavan eristyksen. Vastavasti, kun se on suljettuna, sen on luotettavasti kuljettava sekä normaali kuorman virta että lyhytkeskusvirta. Erottimen päätehtävä on tarjota luotettava eristyspiste korkeajännite-sähköisten osien ja sähkölähde- tai busbarin välille, varmistaa selkeä katkaisu deenergisoituun linjaan huollon takaamiseksi.

Korkeajännite-erottimet voidaan myös käyttää alueellisverkon siirtolinjojen kanssa suorittaakseen käytöstapoja, mikä muuttaa alueellisverkon toiminta-asemaa. Esimerkiksi alueellisverkossa, jossa on kaksibusbaari-toiminta, toiminnassa oleva busbari voidaan siirtää varapäälle - tai sähköiset komponentit yhdestä busbarista toiselle - käyttämällä bus-tie-sulkua ja sen molempien puolten korkeajännite-erottimia. Kuitenkin usean käytöstapon vuoksi saattavat tapahtua epäonnistumiset, kuten erottimen avaamisen tai sulkimisen este. Nämä vikat on diagnosoitava ja analysoitava järjestelmällisesti. Jos erottimeen itseensä on ominaispiirteitä, on tarpeen parannella suunnittelua.

1. Erottimien ominaisuudet

Yleensä sulun kummallakin puolella on asennettu erottin luodakseen selvästi näkyvän katkaisupisteen - parantaakseen turvallisuutta ja ylläpitoa. Sähkö tuodaan ylemmästä busbarista switchgear-kabinetin kautta ulospainnukseen. Sulun edellä oleva erottin eristää pääasiassa sähkölähde. Kuitenkin sähkö voidaan joskus tuoda myös alaspäin - esimerkiksi käänteisestä sähkövirrasta muilta piireiltä tai kondensaattoreilta - mikä edellyttää toista erottinta sulun jälkeen.

Tietty 110 kV alueellisverkko käyttää GW16B/17B-252 tyyppisiä korkeajännite-erottimia. Niiden tekniset tiedot on lueteltu taulukossa 1. Tämä erottin on kolmiportainen ulkoilma-henkilöteline, joka on suunniteltu tyhjän kuorman käytöstapoja 110 kV alueellisverkoissa, tarjoten sähköistä eristystä huoltotyössä oleville laitteille ja sähköistetyille piireille.

Tämän eristyskytkimen keskeiset ominaisuudet ovat kompakti rakenne, korkea oksidointiresistenssi, vakaa toiminta ja vahva maanjäristystehokkuus. Sen mekaaninen yhteysjärjestelmä perustuu yksinkertaiseen yksikäsiveneen joustavaan suunnitteluun, ja siirtymisosat on sijoitettu johtavan putken sisään suojaamaan niitä ulkoisten ympäristötekijöiden vaikutuksilta. Johtavan putken sisällä on asennettu pari tasapaino-kevyt ja klemmikevyt: ensimmäisenä varmistetaan luotettava mekaaninen tasapaino avaamis- ja sulkemistoiminnoissa, kun taas jälkimmäinen tarjoaa riittävää yhteydenpitojännitystä turvalliseen klemmitukseen.

Koska eristyskytkimet on yleensä asennettu ulkona, ne altistuvat ulkoisille tekijöille, kuten tuulelle ja maanjäristyksille. Toiminnan luotettavuuden parantamiseksi eristyskytkimeen on integroitu lukitusmekanismi, joka varmistaa vakaita ja turvallisia sulkemistoimintoja. Sekä eristyskytkin että sen maan kytkin käyttävät alumiinilevyn johtavia putkeit, ja liikkuvat ja paikalliset yhteydet on hopea- tai kultapintaisia, mikä takaa kuljetuskestävyyden, mekaanisen kestävyyden ja sähköisen vakauden pyörivissä yhteyksissä.

Maan kytkin on yksikäsivinen heilurirakenne. Sulkemisessa liikkuvayhteys kääntyy ensin ja nousee sitten pystysuoraan ylöspäin solmittakseen paikallisen yhteyden, estäen yhteydenpiston pomppimisen tai palautumisen. Tämä suunnittelu varmistaa luotettavan sulkemisen ja jatkuvan dynaamisen ja lämpödynaamisen vakauden määrätyssä lyhytsuljetusvirrassa.

2. Eristyskytkimen rakenne ja toimintaperiaate

Eristyskytkimen toimintaprosessi koostuu kahdesta päätoiminnosta: taipumistoiminnosta ja klemmitustoiminnosta.

2.1 Taipumistoiminto

Vaakasuoran pyörimismekanismin ohjaamana pari harkua, jotka on asennettu pyörimisestineeseen, ajaa kaksi sarjaa nelirekkaiden linkitettyjä tukikohtia suorittamaan tason liikettä. Tämän ajon avulla alajuoksutusputki kääntyy eteenpäin sulkeakseen (sulkemistoiminto) tai taaksepäin avaakseen (avaustoiminto). Käytävä ruuvikäytäväruuven huippuun yhdistetty nivelvarsi tuottaa aksiaalisia siirtymiä alajuoksutusputkeen nähden.

Tämän nivelvarsin yläpäähän on yhdistetty harkku-ketjujärjestelmä. Kun varsi liikkuu, se pyörittää ketjua, joka puolestaan ajaa harkun. Tämä aiheuttaa yläjuoksutusputken—joka on kiinnitetty harkun akseliin—liikkumaan alajuoksutusputkeen nähden, joko suoristuen (sulkeminen) tai taipuen (avaaminen).

Saman aikana, kun nivelvarsi kokee aksiaalista liikettä, tasapaino-kevyt juoksutusputken sisällä jatkuvasti tallentaa ja vapauttaa energiaa. Tämä vastustaa tehokkaasti raskaata jarrujenkkoa, varmistamalla sujuvan ja vakaan toiminnan koko kytkemiskierroksen ajan.

2.2 Klemmitustoiminto

Kun eristyskytkin siirtyy avoimesta asennosta sulkemisasemaan ja lähestyy täydellistä kohdistusta (eli lähellä suoraa konfiguraatiota), harku osuu vinokulmaiseen pintaan harkkulaatikossa ja jatkaa liukua sitä pitkin. Tässä vaiheessa palautuskevyden reaktiivoimaan voimaan nivelvarsi, joka on yhdistetty harkku-ketjujärjestelmään, siirtyy eteenpäin.

Tämä eteneminen välitetään liikkuvan yhteyden kokoonpanon kautta, jossa työnnösvarsi muuttaa lineaarista liikettä klemmitustoiminnoksi. Kun paikallinen yhteysputki on turvallisesti otettu haltuun, harku liukuu hieman ylöspäin vinokulmaisen pinnan pitkin saavuttaakseen täydellisen mekaanisen sulkemisen.

Tässä vaiheessa juoksutusputken sisällä oleva klemmi-kevyt pakkautetaan entisestään ja painostaa työnnösvarsi, varmistamalla vakaus ja yhteydenpitojännitys klemmituskynsien ja paikallisen yhteysputken välillä.

Avaustoiminnossa harku jatkaa liukua ulospäin vinokulmaisen pinnan pitkin, kunnes se irtoaa täysin. Palautuskevyt sitten vetää työnnösvarsi, mikä aiheuttaa klemmituskynsien avaamisen "V"-muotoiseksi, katkaiseva sähköyhteys.

3. Tapauksen esimerkki

3.1 Vian havaitseminen ja analysointi

Tietyssä vuodessa 110 kV alijäämäasemassa tapahtuneessa kytkemisoperaatiossa yksi korkeajänniteeristyskytkin epäonnistui avaamisessa. Maanjohtojärjestelmään, päätavoittelemaan johtojärjestelmään, mekaaniseen lukitusmekanismiin, ylä- ja alajuoksutusputkeen sekä moottorisoituihin operointimekanismeihin tehtiin välittömästi kattava tarkastus. Tutkimus paljasti, että moottorimekanismin laatikossa oleva siirtymisharku oli vaurioitunut, ja komponentteina olleet napakset ja liitoskohdat olivat murtuneet. Operointi- ja ylläpito henkilökunta raportoi vian, ja korjaukset toteutettiin vuoden ylläpitosuunnitelman mukaan.

3.2 Parannuskeinot

(1) Päivitetyt apulaiskomponentit
Napakset ja liitoskohdat korvattiin laadukkailla rostottomilla teraseilla, estääksemme korroosion pitkäaikaisessa käytössä. Grafiittiimpregneerityt ja kompositbushingt—jotka ovat korroosionkestäviä ja matalan kitkakertoimisia—otettiin käyttöön parantaaksemme siirtymistehokkuutta. Kaikki ulkoiset rautaiset osat hot-dip galvanoidut, mikä paransi merkittävästi korroosion vastustuskykyä. Kenttäkokemus vahvistaa, että hot-dip galvanointi on hyvin soveltuva ulkoisiin sovelluksiin.

(2) Parannettu moottorisoitunut operointimekanismi
Vanha CJ7A-moottorimekanismi korvattiin uudemmalla CJ11-mallilla. Päivitetyn CJ11-mekanismin kuva näkyy kuvassa 1.

(3) Edistynyt apulaiskytkin suunnittelu
Apulaiskytkin on tärkeä toissijainen komponentti, joka tarjoaa avoin/suljettu-tila-merkkejä. Epäonnistuminen voi johtaa väärään signaaliin ja operaatiovirheisiin. Uusi suunnittelu käyttää kansainvälisesti edistynyttä cam-pohjaisen mikrokytkimen mekanismia, joka takaa luotettavan kytkemisen, sujuvan pyörimisen ja virhetön toiminnan avoimissa/suljetuissa siirtymissä.

(4) Moottorin ohjaussuojatoimet
Avaimen tai sulkemisen jälkeen moottorin virta katkaistaan ensin apulaiskytkimellä. Jos apulaiskytkin epäonnistuu, molemmilla avaimen ja sulkemisen puolilla olevat päätepistelimit kytkimet katkaisevat moottorin. Jos nämä myös epäonnistuvat, molemmilla puolilla olevat mekaaniset pysäytyslaatikot aktivoivat lämpörelén katkaisemaan virta. Tämä kolmen tason suojajärjestelmä varmasti pysäyttää moottorin jokaista toimintoa jälkeen, estäen hallitsemattoman liikkeen ja mahdollisen mekaanisen vaurion.

(5) Mekaaninen siirtosysteemi
Käytetään kiskoväännöslinkityssysteemiä. Kiskovääntö, linkitykset ja muut vähennyskomponentit on valmistettu tarkasti ja ne on tiiviisti suljettu alumiinilevyttävän kuoren sisään. Tämä suunnitelma varmistaa sileän toiminnan, alhaisen ääntenpitoisuuden ja vaikutuksen puuttumisen.

(6) Toissijainen ohjaussysteemi
Ohjauspaneeli on suunniteltu järkevästi ja kauniisti, sillä on niveltävä ovenrakenne, mikä helpottaa johtojen asentamista ja paikallista huoltoa, samalla taaten turvallisen ja luotettavan toissijaisen systeemin toiminnan.

(7) Kuoren tiiviste
Mekanismikuori käyttää ilmapussitiivistettä oveen. Sekä ovi että ylätäyte on valmistettu 2,5 mm paksusta teräksestä, kun taas pääruumis on 2 mm paksua terästä, mikä tarjoaa erinomaisen vastustuksen tuulelle, hiekkalle ja korroosiolle.

4. Johtopäätös

Useiden vuosien toimintakokemuksen ja katkaisunohjaimen moottorimekanismien vika-analyysin perusteella tässä 110 kV alijänniteasemassa alkuperäinen mekanismi päivitettiin Pinggao Groupin kehittämäksi CJ11-malliksi—uudelleen suunnitelluksi, itsenäisesti kehitetyksi kiskoväännös-tyyppiseksi moottorivoimaiseksi operaatiomekanismiksi. Tämä parannettu suunnitelma ylittää aiemmat tekniikka- ja valmistuspuutteet, tarjoten korkean toiminnallisen luotettavuuden, sileän liikkeen, korkean siirron tehokkuuden, ei inertian vaikutusta, alhaisen äänen, vahvan vaihdettavuuden ja houkuttelevan ulkonäön.

Lisäksi CJ11-mekanismi tukee paikallista ja etäsuuntaista sähköistä toimintaa sekä manuaalista toimintaa. Käytännön testaus nimellisessä kuormituksessa on osoittanut sen kykyä suorittaa yli 10 000 mekaanista toimintoa luotettavasti.