Obrada grešaka neuspjelog otvaranja visokonaponskog prekidača u podstanici od 110 kV

Prema relevantnim propisima, visokonaponski prekidači su dopušteni za sljedeće operacije:

• Prijelaz (otvaranje/zatvaranje) normalno radne naponske transformatorice (PTs) i zaštita od naponskih valova;

• Prijelaz neutralnog zemljenja glavnog transformatora u normalnim radnim uvjetima;

• Prijelaz malostrujnih petlji kako bi se balansirale cirkulacijske struje.

Visokonaponski prekidač je električni sastojak bez sposobnosti gasenja lukove. Stoga se može upotrebljavati samo kada je u otvorenom položaju. Rad prekidača pod opterećenjem - tj. dok je pripadni prekidnik zatvoren ili oprema pod napajanjem - može generirati intenzivne električne lučeve. U teškim slučajevima to može dovesti do faza-faza kratkih spojeva, oštećenja opreme i čak i ugrožavanja sigurnosti osoba.

Kada je prekidač u otvorenom stanju, mora postojati jasno vidljivo i pouzdano razdvajanje između njegovih pokretnih i stacionarnih kontakata, što zadovoljava potrebnu izolacijsku udaljenost. S druge strane, kada je zatvoren, mora pouzdano nositi obični radni strujni opterećenje i strujni opterećenje kratkog spoja. Primarna funkcija prekidača je pružanje pouzdanog točke izolacije između visokonaponskih živih dijelova i izvora struje ili busbar-a, osiguravajući jasan prekid za siguran održavanje de-energiziranih linija.

Visokonaponski prekidači također se mogu koristiti u koordinaciji s podstacionim prijenosnim linijama kako bi se izvršile operacije prijelaza, time mijenjajući konfiguraciju rada podstacije. Na primjer, u podstaciji s dvostrukim busbarom, radni busbar se može prebaciti na rezervni busbar - ili se elektroprivredne komponente na jednom busbaru prebacuju na drugi - korištenjem prekidnika bus-tie i visokonaponskih prekidača s obje strane prekidnika bus-tie. Međutim, zbog često prijelaza, mogu se pojaviti neispravnosti poput nemogućnosti otvaranja ili zatvaranja prekidača. Ove greške moraju biti sustavno dijagnosticirane i analizirane. Ako postoje intrinzična defekta unutar samog prekidača, nužne su poboljšanja dizajna.

1. Karakteristike prekidača

Obično se na svakoj strani prekidnika instalira jedan prekidač kako bi se stvorila jasno vidljiva točka prekida - poboljšavajući sigurnost i omogućujući održavanje. Snaga se dostavlja s gornjeg busbara kroz škrobnu armaturu na izlazni vod. Prekidač ispred prekidnika glavno izolira izvor snage. Međutim, snaga se povremeno može dostavljati s donje strane - na primjer, putem obrnutog toka snage s drugih krugova ili kondenzatora - što zahtijeva drugi prekidač iza prekidnika.

Određeni 110 kV podstacija koristi visokonaponske prekidače tipa GW16B/17B-252. Tehničke specifikacije navedene su u tablici 1. Ovaj prekidač je trofazni vanjski visokonaponski uređaj dizajniran za radne operacije bez opterećenja u 110 kV podstacijama, pružajući električnu izolaciju između opreme pod održavanjem i podnapajanih krugova.

Ključne značajke ovog prekidača uključuju kompaktnu strukturu, visoku otpornost na oksidaciju, stabilnu operaciju i snažno sejsmičko ponašanje. Njegov mehanički kontakt sustav temelji se na jednostavnom dizajnu savijanja pojedinačnog kraka, s prijenosnim elementima smještenim unutar vodljive cijevi kako bi bili zaštićeni od vanjskih utjecaja okruženja. Unutar vodljive cijevi su instalirane para ravnotežnih mrežica i skup pritiska mrežica: prve osiguravaju pouzdanu mehaničku ravnotežu tijekom otvaranja i zatvaranja, dok druge pružaju dovoljno kontakt tlak za sigurno zatvaranje.

Budući da su prekidači obično instalirani na otvorenom, podliježu vanjskim utjecajima poput vjetra i sejsmičke aktivnosti. Za poboljšanje pouzdanosti rada, u tijelo prekidača je integriran mehanizam zaklopavanja kako bi se osiguralo stabilno i sigurno zatvaranje. I prekidač i njegov prekidač zemljanja koriste vodljive cijevi od legure aluminija, s pokretnim i stacionarnim kontaktima pokrivenim srebrnim ili zlatnim plakom kako bi se osigurala otpornost na izgorevanje, mehanička čvrstoća i električna stabilnost na rotacijskim spojevima.

Prekidač zemljanja ima strukturu sa savijanjem pojedinačnog kraka. Tijekom zatvaranja, pokretni kontakt prvo rotira, a zatim se vertikalno kreće nagore kako bi se upario s stacionarnim kontaktom, sprečavajući odbijanje ili povrat kontakta. Ovaj dizajn osigurava pouzdano zatvaranje i konzistentnu dinamičku i toplinsku stabilnost pod uvjetima nominalne strujne petlje.

2. Struktura i princip rada prekidača

Operativni proces prekidača sastoji se od dvije glavne akcije: akcije savijanja i akcije pritiska.

2.1 Akcija savijanja

Pod vodstvom horizontalnog rotacijskog mehanizma, para zupčanika montiranih na rotacijskom porcelanskom izolatoru pokreće dva skupa četverokrakovih mehanizama kako bi se izvršilo ravninsko gibanje. Pod ovim pogonom, donja vodljiva cijev rotira naprijed za zatvaranje (operacija zatvaranja) ili nazad za otvaranje (operacija otvaranja). Sustav povezan s vrhom radnog vijka tako generira aksijalni pomak u odnosu na donju vodljivu cijev.

Gornji kraj ovog hinged actuating rod-a je povezan s sustavom zupčanika-lanaca. Kako se štap kreće, on rotira lanac, koji na svoj red pokreće zupčanik. To uzrokuje da se gornja vodljiva cijev - fiksna na osi zupčanika - kreće u odnosu na donju vodljivu cijev, bukvalno ispravlja (zatvaranje) ili savija (otvaranje).

U isto vrijeme, dok se hinged actuating rod podvrgava aksijalnom gibanju, ravnotežne mreže unutar vodljive cijevi neprekidno skladište i oslobađaju energiju. To učinkovito balansira veliki brzinski moment, osiguravajući gladak i stabilan rad tijekom cijelog ciklusa prebacivanja.

2.2 Akcija pritiska

Dok se prekidač kreće s otvorenog položaja prema zatvorenom položaju i približava potpunom poravnanju (tj. gotovo ravna konfiguracija), zupčanik uparuje se s naglim talogom na kutiji zupčanika i nastavlja kliziti duž njega. U tom trenutku, pod reaktivnom silom povratne mreže, hinged actuating rod - povezan s zupčanik-lanac - kreće naprijed.

Ovo napredno gibanje prenosi se kroz pokretni kontakt sustav, gdje štap pretvara linearno gibanje u akciju pritiska prstiju kontakta. Kada se stacionarni kontaktni štap sigurno uhvati, zupčanik klizi malo nagore duž naglog taloga kako bi se postigao potpuni mehanički zatvor.

Na tom etapu, pritiska mrežica unutar vodljive cijevi dodatno se stisne i djeluje na štap, osiguravajući stabilnu pogonsku silu koja održava konzistentan i pouzdan kontakt tlak između prstiju kontakta i stacionarnog štapa.

Tijekom operacije otvaranja, zupčanik nastavlja se kreći napolje duž naglog taloga dok se potpuno ne odspoji. Povratna mreža tada povlači štap, što dovodi do otvaranja prstiju kontakta u obliku "V", time prekidajući električnu vezu.

3. Studija slučaja

3.1 Promatranje i analiza greške

U određenoj godini, tijekom operacije prebacivanja u 110 kV podstanici, jedan visokonaponski prekidač nije mogao otvoriti. Odmah je provedena kompletna inspekcija sustava zemljanja, glavnog vodljivog sustava, mehaničkog interlocka, gornje/donje vodljive cijevi i motoriziranog operativnog mehanizma. Istraživanje je otkrilo da je unutar kutije motoriziranog mehanizma oštećen zupčanik prijenosa, a komponente poput valjkova i spojeva su bile lomljene. Osoblje za održavanje i radilo je prijavilo defekt, a ispravne mjere su implementirane prema godišnjem planu održavanja.

3.2 Mjere unapređenja

(1) Nadogradnja pomoćnih komponenti
Valjkovi i spojevi su zamijenjeni visokokvalitetnom nerđajućom čelikom kako bi se spriječila korozija tijekom dugoročnog rada. Usvajaju se grafit impregnirani i kompozitni gušci - otporni na koroziju i s niskim koeficijentima trenja - kako bi se poboljšala učinkovitost prijenosa. Sva izložena željezna dijela su galvanizirana teplem blagom, značajno poboljšavajući performanse u odnosu na koroziju. Poljski iskustvi potvrđuju da je tepla galvanizacija dobro primjenjiva za vanjske primjene.

(2) Poboljšanje motoriziranog operativnog mehanizma
Izvorna CJ7A motorizirana jedinica zamijenjena je novijom CJ11 modelom. Fotografija nadograđene CJ11 jedinice prikazana je na slici 1.

(3) Napredni dizajn pomoćnog prekidača
Pomoćni prekidač je ključna sekundarna komponenta koja pruža signale o statusu otvoren/zatvoren. Greška može dovesti do netočnih signala i nepravilnog rada. Novi dizajn koristi međunarodno napredan mehanizam mikropreključnika pokrevenog kamom, osiguravajući pouzdano preključivanje, gladak obrt i imunitet na greške tijekom prelaza između otvorenog i zatvorenog stanja.

(4) Zaštita nadzora motora
Nakon završetka operacije otvaranja ili zatvaranja, snaga motora prvo se prekida putem pomoćnog prekidača. Ako pomoćni prekidač ne uspije, terminalni limitni prekidači na strani otvaranja i zatvaranja prekinu motor. Ako i to ne uspije, mehanički stoperi na obje strane aktiviraju termorelej za prekid snage. Ovaj trostruki sustav zaštite pouzdano zaustavlja motor nakon svake operacije, sprečavajući nekontrolirano gibanje i potencijalnu mehaničku oštećenost.

(5) Mhanički prenosni sustav
Korišten je sustav s crvenom zrnu. Crvena zrna, spojevi i ostali sastojci za sniženje brzine precizno su obradani i zasečeni unutar kućišta od legiranog aluminija. Ovaj dizajn osigurava gladak rad, nisku buku i odsutnost udarnih tresa.

(6) Sekundarni kontrolni sustav
Panel upravljačkog uređaja ima racionalan i estetski privlačan izgled s viskom vrata, što olakšava žičanje i održavanje na mjestu, dok se osigurava siguran i pouzdan rad sekundarnog sustava.

(7) Sigurnosna zatvaračka oklopna kutija
Oklopna kutija mehanizma koristi zračni jastuk za zatvaranje vrata. Vrata i gornji poklopac su izrađeni od nerjavećeg čelika debljine 2,5 mm, dok je glavni tijelo izrađeno od nerjavećeg čelika debljine 2 mm, što pruža odličnu otpornost na vjetar, pijesak i koroziiju.

4. Zaključak

Na temelju godina iskustva u radu i analize grešaka u motoranim mehanizmima disjunktera u 110 kV podstanici, originalni mehanizam nadograđen je na model CJ11 razvijen od strane Pinggao Group—novi, neovisno razvijeni motorani operativni mehanizam s crvenim zrnima. Ovaj poboljšani dizajn prevladava prethodne nedostatke u inženjerstvu i proizvodnji, nudeći visoku pouzdanost u radu, gladak pokret, visoku efikasnost prijenosa, odsutnost inercijskih udara, nisku buku, jaku zamjenjivost i privlačan izgled.

Osim lokalne i daljinske električne uprave, mehanizam CJ11 podržava i ručnu upravu. Praktično testiranje pod nominalnim opterećenjem pokazalo je njegovu sposobnost da pouzdano obavi više od 10.000 mehaničkih operacija.