Jak zainstalować i wprowadzić do eksploatacji izolatory GW4

W stacjach elektroenergetycznych liczba przełączników odłączających jest zazwyczaj 2 do 4 razy większa niż liczba wyłączników. Ze względu na ich dużą liczbę, prace związane z montażem i uruchomieniem są znaczne. Dla poziomów napięcia poniżej 110 kV dominującym sprzętem jest przełącznik odłączający typu GW4. Jeżeli prace montażowe i regulacja wymiarów mechanicznych przełącznika nie spełniają wymagań, mogą wystąpić problemy takie jak niekompletne otwarcie/zamknięcie, przegrzewanie styków, a nawet pęknięcie izolatora porcelanowego. Dlatego jest bardzo potrzebne podsumowanie metod montażu i uruchomienia przełączników odłączających. Na podstawie doświadczenia autora, poniżej przedstawiono procedury montażu i uruchomienia tego typu przełącznika odłączającego, które mogą posłużyć jako referencja dla kolegów z branży.

1. Konstrukcja i zasada działania przełącznika odłączającego typu GW4
Aby lepiej opanować techniki montażu i metody uruchomienia, niezbędne jest odpowiednie zrozumienie konstrukcji i zasady działania przełącznika.

1.1 Konstrukcja przełącznika odłączającego

1.1.1 Konstrukcja przełącznika odłączającego
Przełącznik odłączający typu GW4 ma konstrukcję dwusłupową z poziomym obrotowym układem, składającą się z trzech jednofazowych jednostek. Każda jednofazowa jednostka składa się z podstawy, izolatorów (słupów izolacyjnych) i części przewodzących, i jest wyposażona w mechanizm napędowy ręczny lub elektryczny.

1.1.2 Konstrukcja przełącznika ziemnego
Przełącznik ziemny składa się ze stałeego kontaktu zamocowanego na przewodzącej rurce przełącznika odłączającego oraz ruchomego pręta kontaktowego zamocowanego na podstawie.

1.1.3 Konstrukcja mechanizmu napędowego ręcznego
Mechanizm napędowy ręczny obejmuje dźwignię obracającą się o 90° (lub 180°) w poziomie (lub pionie), osłonę przeciwdeszczową oraz pomocniczy przełącznik umieszczony wewnątrz.

1.1.4 Mechanizm napędowy elektryczny
Główne komponenty mechanizmu napędowego elektrycznego to silnik elektryczny, reduktor kołowy, pomocniczy przełącznik, przełącznik graniczny, przełącznik selekcyjny, kontaktor i wyłącznik.

1.2 Zasada działania przełącznika odłączającego

1.2.1 Zasada działania przełącznika odłączającego
Gdy wał wyjściowy mechanizmu napędowego obraca się o 90° (lub 180°), napędza on pionową rurkę → wał napędowy obraca się o 90° (lub 180°) → dźwignia napędowa → aktywna faza napędzana obraca się o 90° → poprzeczna tuleja łącząca → aktywne fazy innych faz obracają się o 90° → skrzyżowana tuleja łącząca → napędzane fazy obracają się w przeciwnym kierunku o 90°, co umożliwia współdziałanie trójfazowe.

1.2.2 Zasada działania przełącznika ziemnego
Mechanizm napędowy napędza wał przekładniowy i poprzeczną tuleję łączącą, obracając wał obrotowy przełącznika ziemnego o określony kąt, co umożliwia otwarcie lub zamknięcie.

1.2.3 Zasada działania mechanizmu napędowego ręcznego
Gdy dźwignia jest obsługiwana, wał wyjściowy mechanizmu obraca się, napędzając pomocniczy przełącznik połączony z głównym wałem. Podczas operacji otwierania lub zamykania odpowiednie kontakty są otwarte lub zamknięte, wysyłając odpowiednie sygnały otwarcia/zamknięcia.

1.2.4 Zasada działania mechanizmu napędowego elektrycznego
Silnik rusza, napędzając reduktor kołowy; główny wał obraca się, czyniąc, że połączony przełącznik odłączający otwiera lub zamyka.

2. Montaż przełącznika odłączającego

2.1 Zasady montażu
Prawidłowy montaż i uruchomienie są warunkami wstępem dla normalnej pracy przełącznika odłączającego. W pewnym sensie dobry montaż stanowi połowę sukcesu przy uruchomieniu. Dlatego podczas montażu należy ścisło przestrzegać zasady „poziomo poziomo, pionowo pionowo”.

(1) Podstawy wszystkich trzech faz muszą być wertykalnie wyrównane — to znaczy, muszą leżeć w tej samej płaszczyźnie poziomej, aby zapewnić, że poprzeczne tuleje łączące pozostają w jednej płaszczyźnie.

(2) Podstawy wszystkich trzech faz muszą być wyrównane frontowo-tylnie — to znaczy, że napędzane i napędzające fazy każdej fazy muszą odpowiednio leżeć w tej samej płaszczyźnie pionowej, aby zapewnić, że poprzeczne tuleje łączące pozostają w jednej płaszczyźnie.

(3) Podstawy wszystkich trzech faz muszą być równoległe bocznie, aby zapewnić prawidłową współpracę długości poprzecznych tulej łączących.

(4) Izolatory porcelanowe wszystkich trzech faz muszą być doskonale pionowe, aby utrzymać poprzeczne tuleje łączące w jednej płaszczyźnie i zapewnić dobrą wyrównaną powierzchnię kontaktu.

(5) Wał wyjściowy mechanizmu napędowego musi być współosiowy z wałem napędowym napędzanej fazy, aby zminimalizować wymagany moment obrotowy.

2.2 Wymagania dotyczące montażu poszczególnych elementów

(1) Części izolujące — muszą być całe i spełniać specyfikacje.
(2) Części obrotowe (przekładniowe) — muszą być smarowane, sprężyste i wolne od zakłóceń; jeśli nie, należy zastosować MoS₂ lub podobną smarówkę.
(3) Części stałe — muszą być solidnie zamocowane bez luzu.

2.3 Uwagi podczas montażu

(1) Nominalny prąd musi być zgodny z wymaganiami projektowymi.
(2) Kierunek montażu przełącznika ziemnego musi być zgodny z wymaganiami. W przypadku ziemienia jednostronnego może to być ziemienie po lewej lub prawej stronie; zwykle przełącznik ziemny znajduje się po stronie przełącznika.
(3) Kierunek otwarcia przełącznika odłączającego musi być zgodny z wymaganiami. Patrząc na mechanizm napędowy, kierunek otwarcia przełącznika odłączającego powinien być zgodny z linią wzroku obserwatora.
(4) Pozycje kontaktów lewego i prawego muszą być prawidłowo zamontowane: kontakt lewy (strona palców kontaktowych) jest zamontowany po stronie napędzanej fazy, a kontakt prawy (strona głów kontaktowych) po stronie napędzanej fazy.
(5) Mechanizm napędowy głównej łopatki jest zazwyczaj zamontowany pod wałem napędowym fazy A.
(6) Odległość między fazami: nie mniej niż 2 m dla 110 kV, i nie mniej niż 1,2 m dla 35 kV.

3. Uruchomienie przełącznika odłączającego

3.1 Istota komisji
Istotą komisji jest, opierając się na poprawnej i rozsądnej instalacji, dostosowanie wszystkich wymiarów mechanicznych i kątów do standardowych wymagań.

3.2 Procedura komisji (od dołu do góry)

3.2.1 Dostosowanie podstawy

(3) Dostosuj śrubę pozycjonującą tak, aby odstęp między nią a płytą zatrzymującą wynosił 1–3 mm.

3.2.2 Dostosowanie izolatorów porcelanowych

Dostosowanie można dokonać za pomocą podkładek, ale należy pamiętać, że grubość dodanych podkładek w jednym miejscu nie powinna przekraczać 3 mm, a wszystkie podkładki dodane w tym samym miejscu powinny być spawane.

(1) Pionowość izolatorów porcelanowych powinna spełniać wymagania.
(2) Wysokości dwóch izolatorów porcelanowych na jednym pylonie muszą być identyczne.

3.2.3 Dostosowanie kontaktów przewodzących
Poluzuj śruby na bloku terminalnym, które zabezpieczają pręt przewodzący, a następnie obróć lub przesuń pręt przewodzący, aby osiągnąć właściwe wyrównanie.

(1) Dwa pręty przewodzące (lewy i prawy) na jednym pylonie muszą być wyrównane – ich wysokości powinny być identyczne, z pionową różnicą wysokości mniejszą niż 5 mm, i powinny leżeć w prostej linii poziomej, jak pokazano na Rysunku 2.
(2) Długości lewego i prawego pręta przewodzącego we wszystkich trzech fazach muszą być identyczne.
(3) Głębokość włożenia palców kontaktowych do kontaktów powinna być taka sama we wszystkich trzech fazach. Jeśli manual producenta określa wartość numeryczną, dostosuj zgodnie z tą wartością; jeśli nie ma podanej wartości, ale jest dostępny Rysunek 3, dostosuj zgodnie z Rysunkiem 3; jeśli nie ma ani wartości numerycznej, ani Rysunku 3, dostosuj na podstawie doświadczenia. Jeśli włożenie jest zbyt płytkie, powierzchnia kontaktu po zamknięciu będzie niewystarczająca; jeśli zbyt głębokie, nadmierne siły uderzeniowe podczas zamknięcia mogą uszkodzić izolator. Zatem po zamknięciu powinien być zachowany odstęp (marża) 4–6 mm między palcami kontaktowymi a podstawą kontaktu, a głębokość włożenia palców kontaktowych podczas zamknięcia powinna wynosić co najmniej 90% całkowitej głębokości kontaktu.

3.2.4 Dostosowanie stołu operacyjnego

(1) Dostosowanie odległości otwarcia:
Po otwarciu wyłącznika kąt między prętem przewodzącym a linią środkową podstawy powinien wynosić 90°–92°. Jeśli trudno dokładnie zmierzyć kąt, prostą metodą jest użyć miarki, aby sprawdzić, czy lewy i prawy pręt przewodzący są równoległe na obu końcach. Różnica ±10 mm między odległościami na obu końcach jest akceptowalna.

(2) Dostosowanie między stołem operacyjnym a mechanizmem:
Ustaw zarówno ciało stołu operacyjnego, jak i mechanizm w pozycji zamkniętej, a następnie połącz je (jeśli używa się elastycznego połączenia). Jeśli jest to połączenie sztywne, na początku tymczasowo spawaj staw (pełnego spawania dokonuje się dopiero po zakończeniu wszystkich dostosowań). Wykonaj jeden pełny cykl otwarcia-zamknięcia i obserwuj, czy stół operacyjny osiąga pełne pozycje otwarte i zamknięte.

• Jeśli stół nie jest w pełni zamknięty, dostosuj długość ramki skośnej: „wydłuż, jeśli zamknięcie jest niewystarczające; skróć, jeśli jest przeczynione”.

• Jeśli stół nie jest w pełni otwarty, dostosuj długość wału napędowego (tj. ramka krzyżowa 3 na Rysunku 1): „skróć, jeśli kąt otwarcia jest zbyt mały; wydłuż, jeśli jest zbyt duży”.

Uwaga: „Skracanie dla niewystarczającego otwarcia” można osiągnąć dwoma sposobami: poprzez zwiększenie długości wału napędowego lub przez zwiększenie jego kąta zawartego; odwrotnie, „wydłużanie” można dokonać poprzez zmniejszenie kąta lub skrócenie ramienia.

Dodatkowo, przebieg kątowy ciała stołu i mechanizmu musi być identyczny. Zatem, dostosowując wał napędowy, należy jednocześnie uwzględnić zarówno kąt otwarcia, jak i przebieg kątowy mechanizmu.

• Jeśli ciało stołu osiągnęło właściwą pozycję otwartej/zamkniętej, ale mechanizm nie, oznacza to, że przebieg (lub kąt) mechanizmu jest mniejszy niż ciało. W takim przypadku, zmniejsz wymagany przebieg ciała stołu poprzez skrócenie wału napędowego.

• Odwrotnie, jeśli mechanizm osiągnął pozycję, ale ciało stołu nie, wydłuż wał napędowy.

3.2.5 Dostosowanie sprzężenia trójfazowego

Dostosowanie sprzężenia trójfazowego musi być wykonane pod warunkiem, że wszystkie płyty końcowe wyłącznika są poddane normalnemu napięciu busu. W przeciwnym razie, ponowne dostosowanie będzie konieczne po połączeniu busów.

Po prawidłowym dostosowaniu stołu operacyjnego (np. faza A), ustaw wszystkie trzy stoły w pozycji zamkniętej, zainstaluj ramki poziome, a następnie wykonaj jeden pełny cykl otwarcia-zamknięcia. Obserwuj, czy pozostałe dwa stoły osiągają właściwe pozycje otwarte/zamknięte.

Standard trójfazowej synchronizacji opiera się na jednoczesnym nawiązaniu kontaktu. W trakcie regulacji, gdy kontakt jednej fazy dotyka swojego palca kontaktowego, zmierz przerwy między kontaktami i palcami kontaktowymi pozostałych dwóch faz, a następnie dostosuj te przerwy poprzez modyfikację długości poprzecznych kuli.

Jeśli po osiągnięciu synchronizacji pozycje otwarte/zamknięte nadal nie są w pełni osiągnięte, zastosuj „metodę kompromisu”: weź środek między wartościami przeciążenia i niedociągu i dostosuj do tego średniego punktu — upewniając się jednocześnie, że jest zachowany dopuszczalny przez producenta margines tolerancji synchronizacji.

Typowe scenariusze (przy założeniu, że faza A jest fazą operacyjną):

(1) Wszystkie trzy fazy są zsynchronizowane, ale żadna nie osiąga pełnej pozycji otwartej/zamkniętej → delikatnie dostosuj długość ramienia napędowego.
(2) Wszystkie trzy fazy osiągają prawidłowe pozycje otwarte/zamknięte, ale są niesynchroniczne → zastosuj metodę kompromisu na poprzecznych kulach, aby spełnić standardy synchronizacji.
(3) Fazy A i B są zsynchronizowane, ale faza C nie (choć wszystkie działają poprawnie) → dostosuj poprzeczną kulę fazy C.
(4) Fazy B i C są zsynchronizowane, ale faza A nie → dostosuj poprzeczną kulę fazy A.
(5) Fazy A i C są zsynchronizowane, ale faza B nie → dostosuj poprzeczną kulę fazy B.

(6) Wszystkie trzy fazy są zsynchronizowane, ale fazy A i B nie osiągają pełnej pozycji zamkniętej/otwartej → dostosuj poprzeczną kulę między fazami A i B, aby przesunąć je do właściwej pozycji, lub dostosuj poprzeczną kulę fazy C, tak aby jej niekompletna droga pokrywała się z fazami A i B, a następnie ponownie dostosuj długość ramienia napędowego.
(7) Wszystkie trzy fazy są zsynchronizowane, ale fazy B i C nie osiągają pełnej pozycji zamkniętej/otwartej → dostosuj poprzeczną kulę między fazami B i C, lub dostosuj poprzeczną kulę fazy A, aby jej niekompletna droga odpowiadała fazom B i C, a następnie dostosuj długość ramienia napędowego.
(8) Wszystkie trzy fazy są zsynchronizowane, ale fazy A i C nie osiągają pełnej pozycji zamkniętej/otwartej → dostosuj obie poprzeczne kule AB i BC, lub dostosuj poprzeczną kulę fazy B, aby jej niekompletna droga odpowiadała fazom A i C, a następnie dostosuj długość ramienia napędowego.
(9) Najgorszy scenariusz: wszystkie trzy fazy są zarówno niesynchroniczne, jak i mają niekompletną drogę → kompleksowo dostosuj poprzeczne i poziome kule oraz ramie napędowe, stosując metodę kompromisu, aby spełnić wymagane specyfikacje.

Zasada regulacji trójfazowego sprzężenia to: synchronizacja musi być zgodna ze specyfikacją, zamknięcie musi być precyzyjne, a otwarcie musi spełniać wymaganą odległość między kontaktami. Ogólnie, jeśli wystąpią konflikty między tymi trzema kryteriami, priorytet ma odległość między kontaktami przy otwarciu, a w razie potrzeby można zaakceptować niewielkie poświęcenie odległości otwarcia.
(Uwaga: Dla poprzecznych i poziomych kul z końcówkami o przeciwnym skręcie próżno staraj się utrzymać równe długości wyprowadzonych części skrętu podczas regulacji.)

3.2.6 Regulacja śrub pozycjonujących otwieranie/zamykanie

Po ukończeniu regulacji trójfazowego sprzężenia zacieśnij nakrętki na poprzecznych i poziomych kulach. Następnie dostosuj luz między śrubami pozycjonującymi otwieranie/zamykanie a płytą zatrzymującą do 1–3 mm.

3.3 Uruchomienie przełącznika ziemnego

Uruchomienie przełącznika ziemnego odbywa się po pełnym uruchomieniu głównego przełącznika izolacyjnego. Metoda jest podobna, ale należy zwrócić uwagę na następujące punkty:

(1) Poziome kule przełącznika ziemnego są głównie połączone za pomocą klamerek rurkowych. Dlatego przy zaciskaniu śrub należy zastosować moment skręcający krzyżowy, symetrycznie, równomiernie i stopniowo; w przeciwnym razie może wystąpić nierównoległość między przewodem przewodzącym ziemnego a stałem kontaktem.
(2) Kontakt między przewodem przewodzącym ziemnego a stałym kontaktem musi być dobry. Optymalnie, przewód przewodzący powinien wystawać poza stały kontakt o 3–10 mm — choć konkretne wartości mogą się różnić w zależności od producenta i należy postępować zgodnie z instrukcją. Ogólnie, ponieważ pozioma kula głównego przełącznika jest montowana po stronie napędowej, dla wewnętrznego przełącznika ziemnego z uziemieniem po prawej stronie, wystawanie nie powinno być zbyt duże; w przeciwnym razie, gdy główny przełącznik izolacyjny jest otwarty, ostrze uziemiające może nie zamknąć się z powodu mechanicznego zakłócania między końcem przewodu przewodzącego a poziomą kulą głównego przełącznika.
(3) W pozycji otwartej przewód przewodzący ziemnego powinien pozostać poziomy. Jeśli jest to konieczne, użyj poziomicy, aby zapewnić wymagany dystans izolacyjny po otwarciu.

3.4 Regulacja mechanicznego zabezpieczenia

Po uruchomieniu zarówno przełącznika izolacyjnego, jak i przełącznika ziemnego, dokonaj regulacji mechanicznego zabezpieczenia — to oznacza zakończenie całego procesu uruchamiania grupy przełączników izolacyjnych.

Dostosuj względną pozycję płyty sektorowej i płyty łukowej na podstawie, tak aby:

• Gdy przełącznik izolacyjny jest zamknięty, przełącznik ziemny nie może być zamknięty;

• Gdy przełącznik ziemny jest zamknięty, przełącznik izolacyjny nie może być zamknięty.

3.5 Uruchomienie mechanizmu ręcznego

Mechanizm ręczny jest regulowany jednocześnie z główną częścią. Podczas regulacji należy również sprawdzić:

(1) Gładkie obracanie mechanizmu — siła działania na uchwyt nie powinna przekraczać 1 kgf.
(2) Prawidłowe przełączanie pomocniczego przełącznika — standard mówi, że pomocniczy przełącznik powinien niezawodnie działać w około 4/5 drogi do pozycji granicznej podczas ruchu mechanizmu.

3.6 Uruchomienie mechanizmu elektrycznego

Uruchomienie mechanizmu elektrycznego jest bardziej skomplikowane niż w przypadku typu ręcznego. Kluczowe elementy kontroli obejmują:

(1) Wszystkie komponenty są nietknięte.
(2) Przewodzenie jest poprawne; wykonaj kilka ręcznych/elektrycznych i lokalnych/zdalnych operacji, aby potwierdzić prawidłowe działanie.
(3) Przed podłączeniem zasilania do testów, najpierw ustaw mechanizm w położeniu środkowym między otwartym a zamkniętym, a następnie uruchom.
(4) Kierunek obrotu silnika musi odpowiadać wymaganemu kierunkowi otwierania/zamykania głównego ciała.
(5) Oba przełączniki graniczne elektryczne i mechaniczne muszą być odpowiednio dostosowane i zsynchronizowane z końcowymi pozycjami otwarcia/zamknięcia głównego ciała.

4. Podsumowanie

Ze względu na to, że przełączniki izolujące były przez długi czas uważane za proste urządzenia elektryczne, często występują defekty operacyjne, takie jak mechaniczne blokady i przegrzewanie w obwodzie przewodzącym, co często zmusza do nieplanowanych przerw w dostawie energii i poważnie wpływa na niezawodność dostawy energii.

Znajomość konstrukcji, zasad działania oraz metod montażu i uruchamiania przełączników izolujących może skutecznie zapobiegać nieplanowanym przerwom i niezawodnym działaniom, zwiększać efektywność pracy na miejscu i rozwiązywać sprzeczność między niezawodnością sprzętu a wysokimi wymaganiami współczesnych systemów energetycznych.