Pag-aaddress ng Kamalian sa Pagbukas ng Mataas na Boltaheng Disconnector sa isang 110 kV Substation

Ayon sa mga pangangailangan, pinapayagan ang mga high-voltage disconnector na gawin ang mga sumusunod na operasyon:

• Pagbago (pagbubukas/pagsasara) ng mga normal na nangangasiwa potential transformers (PTs) at surge arresters;

• Pagbago ng neutral grounding disconnector ng isang pangunahing transformer sa normal na kondisyon ng pag-operate;

• Pagbago ng maliit na current loops upang balansehin ang circulating currents.

Ang high-voltage disconnector ay isang electrical component na walang kakayahang i-quench ng ark. Kaya, ito lamang maaaring i-operate kapag nasa bukas na posisyon. Ang pag-ooperate ng isang disconnector habang may load—na ang associated circuit breaker ay naka-close o ang kagamitan ay may enerhiya—maaaring lumikha ng matinding electric arcs. Sa mas malubhang kaso, maaari itong maging sanhi ng phase-to-phase short circuits, pagkasira ng kagamitan, at maging panganib sa kaligtasan ng mga tao.

Kapag ang disconnector ay nasa bukas na estado, dapat may malinaw at maasahang separation sa pagitan ng kanyang moving at stationary contacts, na sumasakto sa kinakailangang isolation distance. Sa kabaligtaran, kapag naka-close, dapat maasahan ito na magdala ng parehong normal na load current at short-circuit current. Ang pangunahing tungkulin ng isang disconnector ay magbigay ng maasahang isolation point sa pagitan ng high-voltage live parts at ang power source o busbar, na nagbibigay ng malinaw na break para sa ligtas na maintenance ng de-energized lines.

Maaari ring gamitin ang mga high-voltage disconnectors sa koordinasyon sa substation transmission lines upang gawin ang mga switching operations, na nagbabago ng operational configuration ng substation. Halimbawa, sa isang substation na may double-busbar operation, maaaring ilipat ang operating busbar sa standby busbar—or electrical components sa isang busbar sa iba—gamit ang bus-tie circuit breaker at ang high-voltage disconnectors sa parehong gilid ng bus-tie breaker. Gayunpaman, dahil sa madalas na switching operations, maaaring mangyari ang mga pagkakamali tulad ng hindi mabubuksan o magsasara ang disconnector. Ang mga kasalukuyang ito ay kailangang sistemang idiagnostics at i-analyze. Kung may inherent na defect ang disconnector, kinakailangan ng mga pagbabago sa disenyo.

1. Katangian ng Disconnectors

Karaniwan, isinasangguni ang isang disconnector sa bawat gilid ng circuit breaker upang lumikha ng malinaw na break point—na nagpapataas ng seguridad at nagpapadali sa maintenance. Inililipad ang enerhiya mula sa upper busbar sa pamamagitan ng switchgear cabinet patungo sa outgoing feeder. Ang disconnector na nasa upstream ng circuit breaker ay pangunahing nag-iisolate ng power source. Gayunpaman, maaaring ilipat ang power mula sa downstream side—halimbawa, sa pamamagitan ng reverse power flow mula sa ibang circuits o capacitors—na nagpapatakbuhay ng pangalawang disconnector sa downstream ng circuit breaker.

Isang tiyak na 110 kV substation ay gumagamit ng GW16B/17B-252 type high-voltage disconnectors. Ang kanilang teknikal na specifications ay nakalista sa Table 1. Ang disconnector na ito ay isang three-pole outdoor high-voltage device na disenyo para sa no-load switching operations sa 110 kV substations, na nagbibigay ng electrical isolation sa pagitan ng equipment na nasa maintenance at energized circuits.

Ang mga pangunahing tampok ng disconnector na ito ay kasama ang kompak na estruktura, mataas na resistensya sa oksidasyon, matatag na operasyon, at malakas na pagkakataon sa lindol. Ang mekanikal na sistema ng kontak nito ay gumagamit ng simpleng disenyo ng single-arm flexure, at ang mga komponente ng transmisyon ay nakalibot sa loob ng conductive tube upang maprotektahan sila mula sa panlabas na pagsasala ng kapaligiran. Sa loob ng conductive tube ay nakalagay ang isang pares ng balancing springs at isang set ng clamping springs: ang unang binigyan ng sigurado at matatag na mekanikal na balanse sa panahon ng pagbubuksan at pagsasara, habang ang huli ay nagbibigay ng sapat na presyon ng kontak para sa matatag na pagsasara.

Dahil karaniwang nakakalat ang mga disconnector sa labas, sila ay nakaugaliang nakakaranas ng panlabas na impluwensiya tulad ng hangin at aktibidad ng lindol. Upang mapataas ang kumpiyansang operasyonal, isinama ang isang latching mechanism sa katawan ng disconnector upang matiyak ang matatag at ligtas na pagsasara. Ang parehong disconnector at grounding switch ay gumagamit ng aluminum alloy conductive tubes, at may silver- o gold-plated moving at stationary contacts upang matiyak ang resistensya sa wear, mekanikal na robustness, at elektrikal na estabilidad sa mga joint na umiikot.

Ang grounding switch ay may single-arm swing structure. Sa panahon ng pagsasara, unang umiikot ang movable contact bago sumunod na vertical na pataas upang makapit sa stationary contact, na nagpapahinto sa bouncing o rebound ng kontak. Ang disenyo na ito ay nagtitiyak ng matatag na pagsasara at consistent na dynamic at thermal stability sa ilalim ng rated short-circuit current conditions.

2. Estruktura at Prinsipyong Paggana ng Disconnector

Ang proseso ng operasyon ng disconnector ay binubuo ng dalawang pangunahing aksyon: bending action at clamping action.

2.1 Bending Action

Sa pamumuno ng horizontal rotary mechanism, ang isang pares ng gear na nakalagay sa rotating porcelain insulator ay nagpapatakbo ng dalawang set ng four-bar linkages upang gawin ang planar motion. Sa ilalim ng drive na ito, ang lower conductive tube ay umiikot pataas upang magsara (close operation) o pababa upang buksan (open operation). Ang hinged actuating rod sa tuktok ng operating screw ay lumilikha ng axial displacement relative sa lower conductive tube.

Ang itaas na dulo ng hinged actuating rod na ito ay konektado sa gear-chain assembly. Habang gumagalaw ang rod, ito ay umiikot ang chain, na sa kanyang paggalaw ay nagpapatakbo ng gear. Ito ay nagdudulot ng paggalaw ng upper conductive tube—na nakapirmeha sa gear shaft—relative sa lower conductive tube, na maaaring mastraighten (closing) o mabend (opening).

Sinasabay, habang ang hinged actuating rod ay sumasailalim sa axial movement, ang balancing springs sa loob ng conductive tube ay patuloy na nagsisimula at nagrerelease ng enerhiya. Ito ay epektibong kontra-balansa sa matibay na braking torque, na nagbibigay ng smooth at matatag na operasyon sa buong switching cycle.

2.2 Clamping Action

Kapag ang disconnector ay galaw mula sa open position papunta sa closed position at lumapit sa full alignment (i.e., near-straight configuration), ang gear ay nag-engage sa inclined plane sa gearbox at patuloy na nagsllide dito. Sa puntong ito, sa reactive force ng return spring, ang hinged actuating rod—nakakonekta sa gear-chain—ay gumagalaw pataas.

Ang forward motion na ito ay ipinapasa sa pamamagitan ng moving contact assembly, kung saan ang push rod ay nagsasalin ng linear movement sa clamping action ng contact fingers. Kapag ang stationary contact rod ay matatag na napit, ang gear ay medyo umuusli pataas sa inclined plane upang makamit ang full mechanical closure.

Sa yugto na ito, ang clamping spring sa loob ng conductive tube ay mas pinipiga at nagpapakilos sa push rod, na nagbibigay ng matatag na driving force na nagpapanatili ng consistent at reliable contact pressure sa pagitan ng contact fingers at stationary rod.

Sa panahon ng opening operation, ang gear ay patuloy na nagiikot palabas sa inclined plane hanggang sa ito ay totally disengage. Ang return spring ay nagpupull ng push rod, na nagdudulot ng pagbubukas ng contact fingers sa “V” shape, na nagbibreak ng electrical connection.

3. Kaso ng Pag-aaral

3.1 Pagsisiyasat at Analisis ng Sakit

Sa isang taon, sa panahon ng switching operation sa 110 kV substation, ang isang high-voltage disconnector ay hindi magbukas. Agad na ginawa ang comprehensive inspection sa grounding system, main conductive system, mechanical interlock, upper/lower conductive tubes, at motorized operating mechanism. Ang imbestigasyon ay naglabas na ang transmission gear sa loob ng motor mechanism box ay nasira, at ang mga komponente tulad ng shaft pins at joints ay nabigo. Inireport ng mga operation at maintenance personnel ang defect, at inimplement ang corrective measures batay sa annual maintenance schedule.

3.2 Pagbabago ng Tindahan

(1) Na-upgrade ang Auxiliary Components
Ang shaft pins at joints ay pinalitan ng high-quality stainless steel upang maprevent ang corrosion sa mahabang panahon ng operasyon. Ang graphite-impregnated at composite bushings—resistant sa corrosion at may mababang friction coefficients—ay tinanggap upang mapataas ang transmission efficiency. Lahat ng exposed ferrous parts ay hot-dip galvanized, na siyang nagpapataas ng anti-corrosion performance. Ang field experience ay nagpapatunay na ang hot-dip galvanizing ay maayos para sa outdoor applications.

(2) Pinataas ang Motorized Operating Mechanism
Ang orihinal na CJ7A motor mechanism ay pinalitan ng mas bagong CJ11 model. Ang larawan ng upgraded CJ11 mechanism ay ipinapakita sa Figure 1.

(3) Advanced Auxiliary Switch Design
Ang auxiliary switch ay isang critical na secondary component na nagbibigay ng open/close status signals. Ang pagkakamali nito ay maaaring magresulta sa maling signaling at operational malfunction. Ang bagong disenyo ay gumagamit ng internationally advanced cam-driven micro-switch mechanism, na nagtitiyak ng reliable switching, smooth rotation, at immunity sa pagkakamali sa panahon ng open/close transitions.

(4) Motor Control Protection
Pagkatapos ng pagkumpleto ng open o close operation, ang motor power ay unang ikinukut-off ng auxiliary switch. Kung ang auxiliary switch ay mabigo, ang terminal limit switches sa parehong open at close sides ay ididisconnect ang motor. Kung ang mga ito ay mabigo rin, ang mechanical stoppers sa parehong sides ay i-activate ang thermal relay upang i-cut off ang power. Ang three-tier protection system na ito ay matiyagang istop ang motor pagkatapos ng bawat operasyon, na nagpapahintulot ng walang kontrol na galaw at potensyal na mekanikal na pinsala.

(5) Mekanikal na Sistema ng Pagpapadala
Ang sistema ng pag-uugnay ng worm-gear ang ginagamit. Ang worm gear, mga ugnayan, at iba pang komponente ng pagbabawas ay may mataas na katumpakan at naka-seal sa loob ng aluminum alloy housing. Ang disenyo na ito ay nagbibigay ng malinaw na operasyon, mababang ingay, at walang impact shocks.

(6) Ikalawang Sistema ng Pamamahala
Ang kontrol panel ay may maunlad at magandang layout na may hinged door structure, na nagpapadali ng pagkonekta at on-site maintenance habang sinisigurado ang ligtas at mapagkakatiwalaang operasyon ng ikalawang sistema.

(7) Pagsara ng Enkluso
Ang mekanismo ng enkluso ay gumagamit ng air-cushion sealing sa pinto. Ang pinto at tuktok na takip ay gawa sa 2.5 mm na stainless steel, samantalang ang pangunahing katawan ay gumagamit ng 2 mm na stainless steel, nagbibigay ng mahusay na resistensya laban sa hangin, buhangin, at corrosion.

4. Pagtatapos

Batay sa mga taon ng karanasan sa operasyon at pag-analisa ng mga kapansanan ng motor mechanism ng disconnector sa 110 kV substation na ito, ang orihinal na mekanismo ay na-upgrade sa CJ11 model na inilabas ng Pinggao Group— isang bagong disenyo, independiyenteng pagbuo ng worm-gear-type na motorized operating mechanism. Ang bagong disenyo na ito ay lumalampas sa mga dating kamalian sa engineering at paggawa, nagbibigay ng mataas na operational reliability, malinaw na galaw, mataas na transmission efficiency, walang inertial impact, mababang ingay, malakas na interchangeability, at magandang hitsura.

Bukod sa lokal at remote electric operation, ang mekanismo ng CJ11 ay sumusuporta rin sa manual operation. Ang praktikal na pagsubok sa ilalim ng rated load conditions ay nagpakita ng kanyang kakayahang makapag-operate ng mahigit 10,000 mechanical operations nang maaringwari.