110 kV áramváltóállomásban szereplő magfeszültségű kapcsolók hibakezelése, ha nem nyílnak

A rendeletek szerint a magasfeszültségi szektorralapok a következő műveleteket végezhetik:

• Átkapcsolás (nyitás/zárás) normális működési körülmények között folyamatosan működő feszültségátváltók (PT-k) és villámtörlők esetén;

• Az alaptranzformátor normális működési körülmények közötti nempont kapcsolójának átkapcsolása;

• Kis áramhurok átkapcsolása az áramkörök egyensúlyozására.

A magasfeszültségi szektorralap elektrikus elem, amelynek nincs ívkioltó képessége. Ezért csak nyílt állapotban működhet. A szektorralap terhelés alatt történő működtetése—azaz a hozzá tartozó áramkörzet zárva vagy a berendezés töltött állapotban—intenzív elektromos íveket generálhat. Súlyos esetekben ez fázis-fázis rövidzártatást, berendezések károsodását, sőt, a személyzet biztonságát is fenyegeti.

Amikor a szektorralap nyílt állapotban van, a mozgó és a rögzített kontaktusai között egy világosan látható és megbízható elválasztásnak kell lennie, ami megfelel az elvárt izolációs távolságnak. Fordítva, zárt állapotban megbízhatóan kell viselnie a normális terhelési áramot és a rövidzárt áramot is. A szektorralap fő funkciója, hogy megbízható izolációs pontot biztosítson a magasfeszültségi élő részek és a forrás vagy a buszbárszal, biztosítva ezzel egy világos törést a de-energizált vonalak biztonságos karbantartásához.

A magasfeszültségi szektorralapokat szubstanciák áramkörvezető vonalai mellett is használhatjuk kapcsoló műveletek végzésére, így módosítva a szubstancia működési konfigurációját. Például egy dupla buszbárszal működő szubstanciában az operatív buszbár átkapcsolható a tartalék buszbárba, vagy az egyik buszbáron lévő elektrikus elemeket átkapcsolhatjuk a másik buszbárba a buszkapcsoló és a buszkapcsoló mindkét oldalán lévő magasfeszültségi szektorralapok segítségével. Azonban a gyakori kapcsoló műveletek miatt, mint például a szektorralap nem tud nyílni vagy zárni, hibák fordulhatnak elő. Ezek a hibák rendszeresen diagnosztizálva és elemzve kell legyenek. Ha a szektorralapban belső hibák vannak, tervezési fejlesztések szükségesek.

1. A szektorralapok jellemzői

Általában egy szektorralapot helyezünk el minden áramkörzet mindkét oldalán, hogy egy világosan látható törést hozzunk létre—ez javítja a biztonságot és megkönnyíti a karbantartást. Az energia a felső buszbártól halad át egy kapcsoló berendezésen keresztül a kimeneti vezetőbe. A szektorralap, amely az áramkörzet fölött található, elsősorban a forrás elválasztására szolgál. Ugyanakkor néha az alábbi oldalon is energiát szállítanak—például más áramkörök vagy kondenzátorok fordított irányú áramával—ezért szükség van egy második szektorralapra az áramkörzet alatt.

Egy adott 110 kV szubstanciában GW16B/17B-252 típusú magasfeszültségi szektorralapokat alkalmaznak. Technikai specifikációik a 1. táblázatban szerepelnek. Ez a szektorralap hárompolos, külső, magasfeszültségi berendezés, amelyet 110 kV szubstanciák üres hurokon való kapcsolására terveztek, biztosítva elektromos izolációt a karbantartás alatt álló berendezések és a töltött áramkörök között.

Ez a kapcsoló különböző jellemzőkkel rendelkezik, mint például a kompakt szerkezet, a magas oxidálódásszilárdság, a stabil működés és a nagy szeizmikus teljesítmény. A mechanikai kapcsolórendszer egy egyszerű, egykarú rugórendszert használ, amelynek átadóelemei a vezető csöben vannak elhelyezve, hogy kivédjék őket a külső környezeti zavaroktól. A vezető csöben található egy pár egyensúlyozó rugó és egy szorítórugó: az első biztosítja a megbízható mechanikai egyensúlyt a nyitás és zárás közben, míg az utóbbi elegendő kapcsolati nyomást biztosít a biztonságos szorításhoz.

Mivel a kapcsolók általában kintelen vannak telepítve, ezért kitartóan hatnak rájuk a külső tényezők, mint például a szél és a szeizmikus tevékenység. A működési megbízhatóság növelése érdekében a kapcsolótestbe integráltak egy rögzítő mechanizmust, amely biztosítja a stabil és biztonságos zárást. Mind a kapcsoló, mind a földkapcsoló alumíniumszövetből készült vezető csöveket használ, a mozgó és a helyben maradó kapcsolók arany- vagy ezüstbelapoltak, hogy garantálják a szenvedélyességi, mechanikai erőség és elektromos stabilitás ellenállását a forgó csatlakozókon.

A földkapcsoló egyegykari hajlító szerkezetet használ. A zárás során a mozgó kapcsoló először elfordul, majd függőlegesen felfelé mozdul, hogy a helyben maradó kapcsolóval kapcsolatba lépjen, így megakadályozva a kapcsoló ugrását vagy visszapattanását. Ez a tervezés biztosítja a megbízható zárást és a konzisztens dinamikai és hőmérsékleti stabilitást a rövidzárlat áram feltételei mellett.

2. A kapcsoló szerkezete és működési elve

A kapcsoló működését két fő művelet alkotja: a hajlító művelet és a szorító művelet.

2.1 Hajlító művelet

Egy vízszintes forgó mechanizmus irányításával, a forgó porcelángyúton montált fogaskerekek két hengeres összekötőt indítanak síkbeli mozgásra. Ez a meghajtás során az alsó vezető cső előrefordul zárásra (zárás) vagy hátrafordul nyitásra (nyitás). Az operációs csavarnak a tetején található hajlító henger axiális elmozdulást generál az alsó vezető csövhöz képest.

A hajlító henger felső vége egy fogaskerék-lánc szabványhoz van csatlakoztatva. Ahogy a henger mozog, a lánc forog, ami a fogaskereket is meghajtja. Ezáltal a fogaskerekre rögzített felső vezető cső mozog az alsó vezető csövhöz képest, egyenesedve (zárás) vagy hajlítva (nyitás).

Ugyanakkor, ahogy a hajlító henger axiálisan mozog, a vezető csövön belüli egyensúlyozó rugók folyamatosan tárolják és szabadítják fel az energiát. Ez hatékonyan kiegyensúlyozza a súlyos fékező nyomatékot, biztosítva a sima és stabil működést a teljes váltási cikluson át.

2.2 Szorító művelet

Ahogy a kapcsoló a nyitott pozícióból a zárt pozíció felé halad, és közel kerül a teljes igazodáshoz (azaz a szinte egyenes konfigurációhoz), a fogaskerék egy ferde síkkal kapcsolatba lép a fogaskerékpótlón, és tovább csúszik rajta. Ebben a pontban a visszatérő rugó reakcióereje miatt a hajlító henger, amely a fogaskerék-lánc-hoz csatlakozik, előre mozdul.

Ez az előremozdulás a mozgó kapcsolócsomag által továbbítódik, ahol egy nyomóhenger lineáris mozgást szorító műveletté alakítja a kapcsolóujjakon. Amint a helyben maradó kapcsolócsomag biztonságosan meg van tartva, a fogaskerék kissé felfelé csúszik a ferde síkon, hogy teljes mechanikai zárást érjen el.

Ebben a szakaszban a vezető csövön belüli szorító rugó tovább tömörül, és erőt fejti ki a nyomóhengeren, biztosítva egy stabil meghajtóerőt, amely konzisztens és megbízható kapcsolati nyomást tart fenn a kapcsolóujjak és a helyben maradó csomag között.

A nyitási művelet során a fogaskerék továbbhalad a ferde síkon, amíg teljesen nem oldódik le. A visszatérő rugó akkor húzza a nyomóhengert, hogy a kapcsolóujjak "V" formában nyissanak, így megszakítva az elektromos kapcsolatot.

3. Esettanulmány

3.1 Hibafigyelés és elemzés

Egy adott évben, egy 110 kV átalakítóállomásban, egy magasfeszültségi kapcsoló nem tudott nyitni. Azonnal részletes vizsgálatot végeztek a földkapcsoló rendszeren, a fő vezető rendszeren, a mechanikai zárórendszernél, a felső/alsó vezető csöveknél és a motoros működési mechanizmusnál. A vizsgálat azt mutatta, hogy a motoros mechanizmus dobozban található átadó fogaskerék sérült, és a tengelyek és csatlakozók olyan alkatrészei, mint a csillagok és a csatlakozók, elszakadtak. A működési és karbantartási személyzet jelentette a hibát, és a javítási intézkedéseket a szezonális karbantartási ütemterv alapján hajtották végre.

3.2 Javítási intézkedések

(1) Frissített segédeszközök
A tengelyek és csatlakozók minőségi锈钢部件，以防止长期运行中的腐蚀。采用浸渍石墨和复合衬套，这些衬套具有抗腐蚀性和低摩擦系数，以提高传动效率。所有外露的铁质部件都进行了热浸镀锌处理，显著提高了防腐性能。现场经验表明，热浸镀锌非常适合户外应用。

(2) 改进的电动操作机构
将原有的CJ7A电机机构更换为新型的CJ11型号。图1显示了升级后的CJ11机构的照片。

(3) 先进的辅助开关设计
辅助开关是提供开闭状态信号的关键二次组件。如果发生故障，可能导致错误信号和操作失灵。新设计采用了国际先进的凸轮驱动微动开关机制，确保可靠的切换、平滑旋转，并在开闭转换过程中不会失效。

(4) 电机控制保护
在完成开或关操作后，辅助开关首先切断电机电源。如果辅助开关失效，开合两侧的终端限位开关会断开电机。如果这些也失效，两侧的机械止动器会激活一个热继电器来切断电源。这种三层保护系统可靠地在每次操作后停止电机，防止失控运动和潜在的机械损坏。

(5) Mechanikai átadó rendszer
Egy csiga-fogaskerék összeköttetési rendszert használnak. A csiga fogaskereke, az összeköttetések és egyéb csillapítási alkatrészek precíziós módon vannak megmunkálva és zártan elhelyezve egy alumíniumlemezből készült behúzóban. Ez a tervezés biztosítja a sima működést, az alacsony zajszintet és a hatások nélküli lökéseket.

(6) Másodlagos irányító rendszer
A vezérlőpanel racionális és estétikusan kialakított elrendezésű, hajtogatott ajtó szerkezettel, amely megkönnyíti a szabályozást és a helyszíni karbantartást, miközben biztonságos és megbízható másodlagos rendszer működést garantál.

(7) Behúzó záródása
A behúzó ajtaján levegő-zsák záródást alkalmaznak. Az ajtó és a fedél 2,5 mm vastag锈钢制成，主体部分则使用2毫米厚的不锈钢，具有优良的防风、防沙和防腐蚀性能。

4. Összegzés

Az 110 kV átalakítóállomáson használt kapcsolómotoros mechanizmusok évek során szerzett működési tapasztalatai és hibaelemzései alapján, az eredeti mechanizmust frissítették a Pinggao Csoport által fejlesztett CJ11 modellre – egy újra kialakított, önállóan fejlesztett csiga-fogaskerekes motoros működtető mechanizmusra. Ez a javított tervezés túlmutat az előző mérnöki és gyártási hiányosságokon, magas működési megbízhatóságot, sima mozgást, nagy átadási hatékonyságot, inerciamentes ütközést, alacsony zajszintet, erős cserélhetőséget és vonzó kinézetet nyújtva.

A CJ11 mechanizmus mellett a helyi és távoli elektrikus működtetésen felül manuális működtetést is támogat. A nominális terhelési feltételek között végzett gyakorlati tesztek alapján képes 10 000-nél több mechanikai működésre.