Odvzem napake pri nezmožnosti odpiranja visokonapetostnega ločevalnika v podstanici 110 kV

Glede na relevantne predpise je dovoljeno visokonapetostnim preklopnikom izvajati naslednje operacije:

• Preklapljanje (odpiranje/zapiranje) običajno delujočih napetostnih transformatorjev (PT) in varovalnikov proti prekomernim napetostim;

• Preklapljanje neutralnega zemljenja glavnega transformatorja v normalnih delovnih pogojih;

• Preklapljanje zank s majhnimi toki za uravnavanje cirkulirajočih tokov.

Visokonapetostni preklopnik je električni element brez zmogljivosti za ugasanje loka. Zato ga je mogoče upravljati le, ko je v odprtem položaju. Upravljanje preklopnika pod opto—tj. medtem ko je pripadajoči prekinitelj zaprt ali oprema podnapeta—lahko povzroči intenziven električni lok. V težkih primerih to lahko povzroči faza-faza kratke krožnice, poškoduje opremo in celo ogrozi varnost osebja.

Ko je preklopnik v odprtém stanju, mora biti med njegovima gibanima in mirujočima kontaktoma jasno vidna in zanesljiva ločenost, ki izpolnjuje zahtevane razdalje za izolacijo. Na drugi strani, ko je zaprt, mora zanesljivo prenašati norni optni tok in tok kratke krožnice. Primarna funkcija preklopnika je zagotavljanje zanesljivega točke izolacije med visokonapetostnimi podnapetimi deli in virjem energije ali matičnim vodom, da se zagotovi jasen prekid za varno vzdrževanje de-energiziranih vodov.

Visokonapetostne preklopnike je mogoče tudi uporabiti v sodelovanju z nadstaničnimi prenosnimi vodi za izvajanje preklapljanja, s tem pa spremeniti operacijsko konfiguracijo nadstanične postaje. Na primer, v nadstanični postaji z delovanjem dvojnega matičnega voda, lahko delujoč matični vod prenese na pripravljen matični vod ali pa električne komponente na enem matičnem vodu prepreklopite na drugega z uporabo prekinitelja med matičnima vodoma in visokonapetostnimi preklopniki na obeh straneh prekinitelja med matičnima vodoma. Vendar zaradi pogostih operacij preklapljanja se lahko zgodi, da preklopnik ne more odpreti ali zapreti. Te težave je potrebno sistematično diagnosticirati in analizirati. Če so v samem preklopniku prisotne vrozena okvarna mesta, so potrebne izboljšave v dizajnu.

1. Značilnosti preklopnikov

Običajno je na vsaki strani prekinitelja nameščen en preklopnik, da se ustvari jasno vidna prekinitev, kar poveča varnost in olajša vzdrževanje. Energijska oskrba poteka od zgornjega matičnega voda skozi škatlo preklopne aparature do izhodnega voda. Preklopnik pred prekiniteljem predvsem izolira vir energije. Vendar pa se moč lahko občasno dodaja tudi z nadspodnje strani, na primer, z obratnim tokom iz drugih vodov ali kondenzatorjev, kar zahteva drugi preklopnik za prekiniteljem.

Določena 110 kV nadstanična postaja uporablja visokonapetostne preklopnike tipa GW16B/17B-252. Njihove tehnične specifikacije so navedene v Tabeli 1. Ta preklopnik je tri-polni zunanjiposredni visokonapetostni element, namenjen operacijam preklapljanja brez opta v 110 kV nadstaničnih postajah, ki zagotavlja električno izolacijo med opremo, ki se vzdržuje, in podnapetimi vodi.

Ključne značilnosti tega odvzimatevka vključujejo kompaktno strukturo, visoko upornost na oksidacijo, stabilno delovanje in močno sejsmično zmogljivost. Njegov mehanski kontakt sistem uporablja preprost enokraki fleksibilni dizajn, pri čemer so prenosni elementi skriti znotraj vodnega cevni, kar jih zaščiti pred zunanjim okoljskim motnjikom. Znotraj vodnega cevni sta nameščeni para uravnavačnih vzmeti in set ščipalnih vzmeti: prve zagotavljajo zanesljivo mehansko ravnovesje med operacijami odpiranja in zapiranja, druga pa zagotavljajo dovolj stiskanja za varno ščipanje.

Ker so odvzimatelji običajno nameščeni na prostem, so izpostavljeni zunanjim vplivom, kot so veter in sejsmična dejavnost. Za izboljšanje zanesljivosti delovanja je v telesu odvzimatevka integriran mehanizem zaklepavanja, ki zagotavlja stabilno in varno zapiranje. Oba odvzimatelja in njun zazemelski preklopnik uporabljata vodne cevne iz aluminijastega zlitka, pri čemer so gibljivi in nepomični kontakti pokrita srebro ali zlato, da zagotovijo odpornost na sijanje, mehansko trdoto in električno stabilnost v vrtilnih spojih.

Zazemelski preklopnik ima enokrako nagnjeno strukturo. Med zapiranjem se gibljivi kontakt najprej obrne in nato vertikalno gori, da se poveže s nepomičnim kontaktom, s čimer se prepreči odboj ali odskok kontakta. Ta dizajn zagotavlja zanesljivo zapiranje in konstantno dinamično in toplotno stabilnost pod pogojih imenitnega kratkoročnega toka.

2. Struktura in delovni način odvzimatevka

Delovni postopek odvzimatevka vključuje dve glavni akciji: ukrivljanje in ščipanje.

2.1 Akcija ukrivljanja

Pod vodstvom horizontalnega vrtilnega mehanizma para ozubenjakov, nameščenih na vrtilnem porcelanu, gonita dva seta štirikratnih vezi, da izvedeta ravninsko gibanje. Pod tem gonjenjem se spodnji vodni cev obrne naprej za zapiranje (operacija zapiranja) ali nazaj za odpiranje (operacija odpiranja). Sodobna vodilna palica na vrhu vodilnega vijačnega stroža tako ustvari osnovno pomik glede na spodnji vodni cev.

Vrh tej sodobne vodilne palice je povezan s sestavom ozubenjak-lanca. Ko se palica premika, vrte lanec, ki na svojo stran goniti ozubenjak. To povzroči, da se zgornji vodni cev, ki je prikovan na vrat vlaka, premakne glede na spodnji vodni cev, ali se razpravi (zapiranje) ali ukrivi (odpiranje).

Hkrati, ko se sodobna vodilna palica premika osnovno, uravnavačne vzmeti znotraj vodnega cevni neprekinjeno shranjujejo in izpuščajo energijo. To učinkovito protutežira močnemu zavirnemu vrtljanju, kar zagotavlja gladko in stabilno delovanje skozi celoten cikel preklopa.

2.2 Akcija ščipanja

Ko se odvzimatelek premika od odprtega položaja proti zaprttemu položaju in se približa popolnemu poravnave (to je, blizu ravno konfiguracije), se ozubenjak poveže s naklonjeno ravnino na reduktorju in nadaljuje klizanje po njej. V tem trenutku, pod reaktivno silo vračilne vzmeti, se sodobna vodilna palica, povezana s sestavom ozubenjak-lanc, premakne naprej.

Ta naprejno gibanje se prenese skozi gibljivi kontakt sestav, kjer pretvorilna palica pretvori linearno gibanje v ščipanje kontaktnih prstov. Ko je nepomični kontaktov rob zanesljivo ohvačen, se ozubenjak malo premakne navzgor po naklonjeni ravnini, da doseže popolno mehansko zaprtje.

Na tem mestu je ščipalna vzmet znotraj vodnega cevni dodatno stisnjena in deluje na pretvorilno palico, kar zagotavlja stabilno gonilno silo, ki vzdržuje konstantno in zanesljivo stiskanje med kontaktnimi prsti in nepomičnim robovom.

Med operacijo odpiranja se ozubenjak nadaljuje s premikanjem ven po naklonjeni ravnini, dokler se popolnoma ne odvoji. Vračilna vzmet potem povleče pretvorilno palico, zaradi česar se kontaktni prsti odprejo v obliki "V", s čimer se prekine električna povezava.

3. Primer študije

3.1 Opazovanje in analiza napaka

V določenem letu, med preklopno operacijo v 110 kV podnapetostni postaji, se je en visokonapetostni odvzimatelek ne morel odpreti. Tako je bil takoj opravljena obsežna pregledna kontrola zazemelskega sistema, glavnega vodnega sistema, mehanskega interlocka, zgornjega/spodnjega vodnega cevni in motoriziranega operacijskega mehanizma. Preiskava je razkrila, da je bila prenosna ozubenjak znotraj motorne skrinke poškodovana, in da so bile komponente, kot so valjkovi in spoji, polomljene. Operativni in vzdrževalni osebje je poročilo o defektu, in popravili so bili izvedeni v skladu s letnim vzdrževalnim načrtom.

3.2 Ukrepi za izboljšanje

(1) Nadgradnja pomožnih komponent
Valjkovi in spoji so bili zamenjani z visokokakovostnim nerjavečim jekom, da se prepreči korozija med dolgoročno delovanjem. Uporabljene so bile grafitne impregnirane in kompozitne guše, odporni na korozijo in z nizkimi koeficienti trenja, za izboljšanje učinkovitosti prenosa. Vsi izpostavljeni železni deli so bili termično galvanizirani, kar je bistveno izboljšalo odpornost na korozijo. Izkušnje na terenu potrjujejo, da je termična galvanizacija dobro primerna za uporabo na prostem.

(2) Izboljšan motoriziran operacijski mehanizem
Izvirni model motorne naprave CJ7A je bil zamenjan z novim modelom CJ11. Fotografija nadgrajenega mehanizma CJ11 je prikazana na Sliki 1.

(3) Napreden dizajn pomožnega preklopnika
Pomožni preklopnik je ključna sekundarna komponenta, ki zagotavlja signale o stanju odprt/zaprt. Neuspeh bi lahko vodil v napačno signalizacijo in nepravilno delovanje. Novi dizajn uporablja mednarodno napreden mehanizem mikro-preklopnika, gonjen s kamom, ki zagotavlja zanesljivo preklopanje, gladko vrtenje in odpornost na neuspeh med prehodom med odprtim in zaprtim stanjem.

(4) Varstvo nadzora motorja
Po zaključku operacije odprtja ali zaprtja je najprej preklopljena napajalna napetost motorja z pomožnim preklopnikom. Če pomožni preklopnik ne uspe, terminalni mejni preklopniki na strani odprtja in zaprtja preklopijo motor. Če tudi ti ne uspejo, aktivirata mehanska stopnja na obeh straneh, ki aktivira termični rele, da prekine napajanje. Ta tri-nivojski sistem zaščite zanesljivo ustavi motor po vsaki operaciji, preprečuje nekontrolirano gibanje in potencialno mehansko poškodovanje.

(5) Mehanski prenosni sistem
Uporabljen je vez mehovjaka. Mehovjak, vezja in drugi redukcijski elementi so natančno obdelani in zaprti v aluminijevem legirnem kuželju. Ta konstrukcija zagotavlja gladko delovanje, nizko hudočasnost in odsotnost udarnih obremenitev.

(6) Sekundarni nadzorni sistem
Nadzorna plošča ima racionalno in estetsko zgodno razpostavitev s kljukastim vratastnim strukturo, ki omogoča lažjo povezavo in vzdrževanje na mestu, hkrati pa zagotavlja varno in zanesljivo delovanje sekundarnega sistema.

(7) Zategnjenost oklepaja
Mehanizem oklepaja uporablja zračno polstro zategnjenost na vratih. Vrata in zgornji pokrov so izdelani iz nerjavečega jekla debeline 2,5 mm, glavni del pa iz nerjavečega jekla debeline 2 mm, kar zagotavlja odlično odpornost na veter, pesek in korozijo.

4. Zaključek

Na osnovi let leta operativne izkušnje in analize napak motoriziranih mehanizmov ločevalnikov v tej 110 kV podstanici je originalni mehanizem nadgraden na model CJ11, razvitega s strani skupine Pinggao—novodizajniran, samostojno razviti motoriziran mehanizem tipa mehovjak. Ta izboljšana konstrukcija premosti prejšnje pomanjkljivosti v inženirstvu in proizvodnji, ponuja visoko operativno zanesljivost, gladko gibanje, visoko učinkovitost prenosa, odsotnost inertnega udarca, nizko hudočasnost, močno medsebojnost in privlačen videz.

Osim lokalne in oddaljene električne upravljanja, mehanizem CJ11 podpira tudi ročno upravljanje. Praktično testiranje pri nominalnem obremenitvenem stanju je pokazalo njegovo sposobnost za izvedbo več kot 10.000 mehaničnih operacij zanesljivo.