Penanganan Kegagalan Pemutus Tegangan Tinggi Gagal Membuka di Substansi 110 kV

Mengikut peraturan yang berkaitan, pemutus tegangan tinggi dibenarkan untuk melakukan operasi berikut:

• Beralih (membuka/menutup) transformator voltan (PTs) dan penahan hantaran yang beroperasi secara normal;

• Beralih pemutus tanah neutral transformator utama dalam keadaan operasi normal;

• Beralih gelung arus kecil untuk menyeimbangkan arus sirkulasi.

Pemutus tegangan tinggi adalah komponen elektrik tanpa kemampuan memadam busur api. Oleh itu, ia hanya boleh dioperasikan apabila ia berada dalam posisi terbuka. Mengoperasikan pemutus semasa beban—iaitu, semasa pemutus litar ditutup atau peralatan sedang diberi tenaga—dapat menghasilkan busur api yang kuat. Dalam kes yang teruk, ini mungkin menyebabkan hubungan pendek antara fasa, merosakkan peralatan, dan bahkan membahayakan keselamatan pekerja.

Apabila pemutus berada dalam keadaan terbuka, harus ada pemisahan yang jelas dan boleh dipercayai antara kontak gerak dan tetapnya, memenuhi jarak isolasi yang diperlukan. Sebaliknya, apabila tertutup, ia harus dapat membawa dengan boleh dipercayai kedua-dua arus beban normal dan arus hubungan pendek. Fungsi utama pemutus adalah untuk memberikan titik isolasi yang boleh dipercayai antara bahagian hidup tegangan tinggi dan sumber tenaga atau baris, memastikan putus yang jelas untuk penyelenggaraan selamat laluan yang tidak diberi tenaga.

Pemutus tegangan tinggi juga boleh digunakan bersama-sama dengan laluan transmisi substation untuk melaksanakan operasi beralih, dengan itu mengubah konfigurasi operasi substation. Sebagai contoh, dalam substation dengan operasi dua baris, baris operasi boleh dipindahkan ke baris simpanan—atau komponen elektrik pada satu baris beralih ke baris lain—menggunakan pemutus litar penghubung baris dan pemutus tegangan tinggi di kedua-dua sisi pemutus litar penghubung. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh operasi beralih yang sering, kegagalan seperti tidak dapat membuka atau menutup pemutus mungkin berlaku. Kegagalan ini mesti didiagnosis dan dianalisis secara sistematik. Jika wujud cacat reka bentuk dalam pemutus sendiri, penambahbaikan reka bentuk adalah perlu.

1. Ciri-ciri Pemutus

Secara umumnya, satu pemutus dipasang di setiap sisi pemutus litar untuk mencipta titik putus yang jelas—meningkatkan keselamatan dan memudahkan penyelenggaraan. Tenaga dihantar dari baris atas melalui kabinet switchgear ke laluan keluar. Pemutus hulu pemutus litar utamanya mengasingkan sumber tenaga. Walau bagaimanapun, tenaga kadang-kadang mungkin diberi dari sisi hilir—sebagai contoh, melalui aliran tenaga songsang dari litar lain atau kapasitor—mewajibkan pemutus kedua di sisi hilir pemutus litar.

Sebuah substation 110 kV tertentu menggunakan pemutus tegangan tinggi jenis GW16B/17B-252. Spesifikasi teknikal mereka disenaraikan dalam Jadual 1. Pemutus ini adalah peranti tegangan tinggi tiga tiang luar ruang yang direka untuk operasi beralih tanpa beban di substation 110 kV, memberikan isolasi elektrik antara peralatan yang dibaiki dan litar yang diberi tenaga.

Ciri-ciri utama pemutus ini termasuk struktur yang ringkas, ketahanan oksidasi yang tinggi, operasi yang stabil, dan prestasi seismik yang kuat. Sistem kontak mekanikalnya menggunakan reka bentuk lentur lengan tunggal yang mudah, dengan komponen penghantaran ditempatkan di dalam tiub konduktif untuk melindunginya daripada gangguan persekitaran luar. Di dalam tiub konduktif terdapat sepasang spring pemeseimbangan dan satu set spring klip: yang pertama memastikan keseimbangan mekanikal yang boleh dipercayai semasa operasi buka dan tutup, manakala yang kedua memberikan tekanan kontak yang mencukupi untuk klip yang selamat.

Oleh kerana pemutus biasanya dipasang di luar, ia tunduk kepada pengaruh luar seperti angin dan aktiviti seismik. Untuk meningkatkan kebolehpercayaan operasi, mekanisme penguncian telah diintegrasikan ke dalam badan pemutus untuk memastikan penutupan yang stabil dan selamat. Baik pemutus mahupun switch groundingnya menggunakan tiub konduktif aluminium, dengan kontak bergerak dan tetap yang dilapisi perak atau emas untuk menjamin ketahanan aus, kekuatan mekanikal, dan kestabilan elektrik pada sendi putaran.

Switch grounding memiliki struktur ayunan lengan tunggal. Semasa penutupan, kontak bergerak berputar terlebih dahulu dan kemudian bergerak secara menegak ke atas untuk mengaitkan kontak tetap, mencegah pantulan atau pentalan kontak. Reka bentuk ini memastikan penutupan yang boleh dipercayai dan kestabilan dinamik dan termal yang konsisten di bawah kondisi arus pendek yang ditetapkan.

2. Struktur dan Prinsip Operasi Pemutus

Proses operasi pemutus terdiri daripada dua tindakan utama: tindakan pembengkokan dan tindakan klip.

2.1 Tindakan Pembengkokan

Dibimbing oleh mekanisme putaran mendatar, sepasang gir yang dipasang pada insulator porcelen berputar mendorong dua set mekanisme empat batang untuk melakukan gerakan satah. Dibawah dorongan ini, tiub konduktif bawah berputar ke depan untuk menutup (operasi tutup) atau ke belakang untuk membuka (operasi buka). Roda penggerak engsel di bahagian atas skru operasi sehingga menghasilkan perpindahan aksial relatif terhadap tiub konduktif bawah.

Hujung atas roda penggerak engsel ini disambungkan ke perakitan gear-rantai. Apabila rod bergerak, ia memutar rantai, yang seterusnya mendorong gir. Ini menyebabkan tiub konduktif atas—yang tertambat pada as gir—bergerak relatif terhadap tiub konduktif bawah, sama ada meratakan (menutup) atau membengkok (membuka).

Pada masa yang sama, apabila roda penggerak engsel mengalami perpindahan aksial, spring pemeseimbangan di dalam tiub konduktif secara berterusan menyimpan dan membebaskan tenaga. Ini secara efektif mengimbangi torka brek yang berat, memastikan operasi yang licin dan stabil sepanjang siklus beralih.

2.2 Tindakan Klip

Apabila pemutus bergerak dari posisi terbuka menuju posisi tertutup dan mendekati penyelarasan penuh (i.e., konfigurasi hampir lurus), gir mengait dengan satah condong pada kotak gear dan terus meluncur sepanjang itu. Pada titik ini, di bawah daya reaksi spring pulangan, roda penggerak engsel—yang disambungkan ke gear-rantai—bergerak ke depan.

Pergerakan ke depan ini ditransmisikan melalui perakitan kontak bergerak, di mana rod dorong menukar pergerakan linear menjadi tindakan klip jari kontak. Setelah batang kontak tetap digenggam dengan selamat, gir meluncur sedikit ke atas sepanjang satah condong untuk mencapai penutupan mekanikal penuh.

Pada tahap ini, spring klip di dalam tiub konduktif semakin dikompresi dan memberikan daya pada rod dorong, memastikan daya penggerak yang stabil yang mengekalkan tekanan kontak yang konsisten dan boleh dipercayai antara jari kontak dan batang tetap.

Semasa operasi buka, gir terus bergerak keluar sepanjang satah condong sehingga ia terlepas sepenuhnya. Spring pulangan kemudian menarik rod dorong, menyebabkan jari kontak terbuka dalam bentuk "V", dengan itu memutuskan sambungan elektrik.

3. Kajian Kasus

3.1 Pemerhatian dan Analisis Kesalahan

Pada suatu tahun, semasa operasi beralih di substansi 110 kV, satu pemutus tegangan tinggi gagal dibuka. Pemeriksaan menyeluruh segera dijalankan pada sistem grounding, sistem konduktif utama, interlok mekanikal, tiub konduktif atas/bawah, dan mekanisme operasi motor. Penyelidikan menunjukkan bahawa gir transmisi di dalam kotak mekanisme motor rosak, dan komponen seperti pin poros dan sambungan pecah. Staf operasi dan pemeliharaan melaporkan cacat tersebut, dan langkah-langkah betulkan diambil mengikut jadual pemeliharaan tahunan.

3.2 Langkah-langkah Peningkatan

(1) Komponen Pembantu Ditingkatkan
Pin poros dan sambungan digantikan dengan baja tahan karat berkualiti tinggi untuk mencegah korosi semasa operasi jangka panjang. Busi impregnasi grafit dan busi komposit—tahan korosi dan dengan pekali geseran rendah—digunakan untuk meningkatkan kecekapan transmisi. Semua bahagian ferum yang terdedah dipernis galvanis, meningkatkan prestasi anti-korosi secara signifikan. Pengalaman lapangan mengesahkan bahawa pernis galvanis sesuai untuk aplikasi luar ruangan.

(2) Mekanisme Operasi Motor Ditingkatkan
Mekanisme motor CJ7A asal digantikan dengan model CJ11 yang lebih baru. Gambar fotografi mekanisme CJ11 yang ditingkatkan ditunjukkan dalam Gambar 1.

(3) Reka Bentuk Switch Pembantu Canggih
Switch pembantu adalah komponen sekunder yang penting yang memberikan isyarat status buka/tutup. Kerusakan boleh mengakibatkan isyarat yang salah dan kegagalan operasi. Reka bentuk baru menggunakan mekanisme micro-switch yang didorong oleh cam canggih antarabangsa, memastikan beralih yang boleh dipercayai, putaran yang lancar, dan kekebalan terhadap kegagalan semasa transisi buka/tutup.

(4) Perlindungan Kawalan Motor
Setelah penyelesaian operasi buka atau tutup, kuasa motor terlebih dahulu diputuskan oleh switch pembantu. Jika switch pembantu gagal, switch had terminal di kedua-dua sisi buka dan tutup memutuskan motor. Jika ini juga gagal, penghenti mekanikal di kedua-dua sisi mengaktifkan relay termal untuk memutuskan kuasa. Sistem perlindungan tiga tingkat ini secara boleh dipercayai menghentikan motor selepas setiap operasi, mencegah pergerakan tidak terkawal dan potensi kerosakan mekanikal.

(5) Sistem Penghantaran Mekanikal
Sistem penghubung roda ulir digunakan. Roda ulir, penghubung, dan komponen reduksi lainnya diproses dengan tepat dan disegel dalam perumahan aluminium. Reka bentuk ini memastikan operasi yang lancar, rendah bunyi, dan tiada gegaran.

(6) Sistem Kawalan Sekunder
Panel kawalan mempunyai susunan yang rasional dan menarik dengan struktur pintu engsel, memudahkan pemasangan wayar dan penyelenggaraan di tapak sambil memastikan operasi sistem sekunder yang selamat dan boleh dipercayai.

(7) Penutupan Enjin
Ruang enjin menggunakan segelan bantalan udara pada pintu. Baik pintu mahupun tutup atas diperbuat daripada keluli tahan karat seketebalan 2.5 mm, manakala badan utama menggunakan keluli tahan karat seketebalan 2 mm, memberikan ketahanan yang baik terhadap angin, pasir, dan korosi.

4. Kesimpulan

Berdasarkan pengalaman operasi bertahun-tahun dan analisis kesalahan mekanisme motor pemisah di substesen 110 kV ini, mekanisme asal telah dinaik taraf ke model CJ11 yang dibangunkan oleh Pinggao Group—sebuah mekanisme operasi motor jenis roda ulir yang direka bentuk semula dan dibangunkan secara bebas. Reka bentuk yang lebih baik ini mengatasi kekurangan-kekurangan sebelumnya dalam kejuruteraan dan pembuatan, menawarkan kebolehpercayaan operasi yang tinggi, gerakan yang licin, kecekapan transmisi yang tinggi, tiada gegaran inersia, rendah bunyi, pertukaran yang kuat, dan penampilan yang menarik.

Selain operasi elektrik tempatan dan jauh, mekanisme CJ11 juga menyokong operasi manual. Ujian praktikal di bawah beban yang ditetapkan telah menunjukkan keupayaannya untuk melakukan lebih daripada 10,000 operasi mekanikal dengan boleh dipercayai.