Isang Maikling Puna sa Pagpapabago at Paggamit ng mga Istasyonaryong Kontak sa 220 kV Outdoor High-Voltage Disconnectors

Ang disconnector ang pinakamalawak na ginagamit na uri ng high-voltage switching equipment. Sa mga power system, ang mga high-voltage disconnector ay mga high-voltage electrical device na ginagamit kasama ng mga high-voltage circuit breaker upang magsagawa ng mga switching operations. Sila ay naglalaro ng mahalagang papel sa normal na operasyon ng power system, switching operations, at maintenance ng substation. Dahil sa kanilang madalas na paggamit at mataas na pangangailangan sa reliabilidad, may malaking impluwensya ang mga disconnector sa disenyo, konstruksyon, at ligtas na operasyon ng mga substation at power plants.

Ang prinsipyo ng operasyon at estruktura ng mga disconnector ay relatibong simple. Ang kanilang pangunahing katangian ay ang kawalan ng kakayahang i-quench ng arc; sila lamang maaaring buksan o isara ang mga circuit sa ilalim ng no-load current o napakababang kondisyon ng current (karaniwang < 2 A). Maaaring ikategorya ang mga high-voltage disconnector batay sa kapaligiran ng instalasyon bilang outdoor at indoor types. Batay sa estruktura ng kanilang insulating support columns, maaari silang ikategorya pa bilang single-column, double-column, o triple-column disconnectors.

Ang 220 kV substation sa isang power plant ng isang aluminum enterprise ay isang fully automated step-down substation na nasa operasyon na halos 19 taon. Ito ay pangunahing nagbibigay ng DC power sa 200 kA electrolytic cells at nagbibigay ng production, auxiliary, at residential power sa iba pang secondary plants sa loob ng kompanya. Ang outdoor 220 kV switchyard ay gumagamit ng GW7-220 type outdoor AC high-voltage disconnectors—three-column, horizontally opening, three-phase, 50 Hz outdoor high-voltage electrical equipment.

Simula nang ipasok noong 1998, ang mga outdoor AC high-voltage disconnectors na ito ay nag-enable ng bus transfer sa ilalim ng no-load conditions at nagbibigay ng electrical isolation sa pagitan ng de-energized equipment (tulad ng busbars at circuit breakers na nasa maintenance) at live high-voltage lines. Matapos ang 19 taon ng serbisyo, nakita ang malawakang overheating ng mga contact ng disconnector (mga reading ng infrared thermometer na umabot hanggang 150°C), na nagpapahiwatig ng seryosong panganib sa kaligtasan. Ito ay maaaring magresulta sa burnout ng 220 kV disconnectors, na nagdudulot ng phase loss, contact welding, o arc-flash short circuits—na maaaring humantong sa complete blackout at paralysis ng buong substation system.

Sa tugon dito, isinagawa ang data collection at root cause analysis, na nagresulta sa pag-identify ng pangunahing dahilan ng overheating ng mga contact. Inimplement ang mga epektibong retrofit measures at in-promote para sa mas malawak na aplikasyon.

Estruktura at Prinsipyo ng Operasyon ng GW7-220 Outdoor AC High-Voltage Disconnector

Ang disconnector na ito ay may three-column, horizontally rotating structure, na binubuo ng base, insulating support columns, conductive system, earthing switch (maliban sa non-grounded versions), at drive mechanism. Ang base ay welded mula sa channel steel at steel plates, may tatlong mounting brackets: dalawang fixed sa mga dulo at isa na rotatable sa gitna. Sa loob ng channel steel housing ay may transmission linkages at interlocking plates. Mayroong mounting plates na welded sa ilalim ng base para sa secure foundation attachment. Ang bases ay magkakaroon ng tatlong konfigurasyon: non-grounded, single-grounded, at double-grounded. Para sa grounded versions, ang earthing switch brackets ay welded sa isa o parehong dulo ng base, at ang earthing switches ay mounted nang angkop, na pinili batay sa mga requirement ng circuit.

Ang conductive assembly ay naka-fix sa tuktok ng mga insulating columns at binubuo ng moving blade (conductive gate knife) at stationary contacts. Ang gate knife ay binubuo ng dalawang copper tubes na konektado sa pamamagitan ng dalawang copper blocks sa isang aluminum cover, may cylindrical contact tip na welded sa dulo. Ang stationary contacts ay may finger-type, multi-point contact design. Bawat contact finger ay may independent tension spring, na nagbibigay ng sapat na insertion travel upang panatilihin ang reliable contact kahit sa ilalim ng busbar tension forces. Ang return spring ay tilting ang stationary contact nang kaunti upang matiyak ang smooth at coordinated opening/closing actions.

Ang operating mechanism ay kasama ang electric at manual options. Ang electric mechanism ay gumagamit ng asynchronous motor na nag-drive ng mechanical reduction gear upang i-rotate ang main shaft ng 180°. Ang force ay ina-transmit sa pamamagitan ng connecting steel tubes sa disconnector, at ang linkages ay nag-rotate ng central insulating column ng 71°, na nagdudulot sa moving contacts sa parehong dulo ng conductive rod na i-insert o i-withdraw mula sa stationary contacts, na nagco-complete ng closing o opening operations. Ang mechanical dead-center positions sa linkage ay nagbibigay ng self-locking sa end points ng travel. Ang manual operation ay available para sa commissioning o kung sakaling magkaroon ng failure ang electric mechanism.

Analisis ng Dahilan ng Overheating ng Contact sa Outdoor High-Voltage Disconnectors

Ang 220 kV outdoor switchyard ng aluminum enterprise ay may 24 sets ng GW7-220 disconnectors na naglilingkod sa dalawang 220 kV incoming lines, rectifier units #1–#4, at power transformers #1 at #2, na kabuuang 144 stationary contacts. Sa panahon ng routine inspections, ang overheating ay in-assess sa pamamagitan ng pagsusuri ng heat shimmer, discoloration, o temperature measurements na lumampas sa 70°C sa mga contact points. Ang estadistika ay nagpapakita na mula Enero hanggang Disyembre 2014, may 13 unplanned outages dahil sa overheating ng contact ng disconnector—nag-avarage ng 1.08 incidents bawat buwan.

Ang paulit-ulit na testing at analisis ng contact dynamics ay naglabas ng sumusunod na root causes:

• Bawat stationary contact ay binubuo ng anim na independent finger contacts na may point-contact geometry, na nagreresulta sa insufficient total contact area at uneven current distribution sa mga finger—a structural flaw.

• Ang maraming movable contact components ay nagpapahintulot sa current na lumiko sa pamamagitan ng contact springs, na nagreresulta sa annealing, loss of elasticity, reduced contact pressure, at worsening contact resistance, na nagpapalala ng heating.

• Ang harsh outdoor conditions (sunlight, rain) kasama ang hindi optimal na pagpili ng materyales (standard steel para sa tension springs at contact pins) ay nagresulta sa severe corrosion, aging, spring fatigue, degraded mechanical properties, insufficient contact force, at excessive loop resistance.

• Ang arc erosion ay nagresulta sa pitting at severe oxidation sa mga contact surfaces, na nagpapataas pa ng resistance.

Retrofit at Preventive Measures para sa Stationary Contacts

• I-interconnect ang orihinal na independent finger contacts gamit ang flexible copper straps upang taas ang effective contact area sa pagitan ng moving at stationary contacts.

• Palitan at i-upgrade ang mga tension spring at pins upang palakasin ang lakas ng spring at mapabuti ang tiyak na kontak.

• I-apply ang plating ng pilak sa parehong mobile at stationary contact surfaces.

• I-apply ang solid lubricant sa mga surface ng kontak upang bawasan ang friction at maiwasan ang oxidation.

• Ipakilala ang infrared temperature monitoring, lalo na sa mga puntos ng contact connection, at itatag ang database ng temperatura.

• Gumawa ng regular na maintenance, inspeksyon, at paglilinis ng mga disconnector.

Pagsusuri at Resulta ng Paggamit

Ang post-retrofit monitoring ay nagpapakita:

• Sa parehong ambient temperature (17°C) at kondisyon ng operasyon, ang temperatura ng mga kontak ay bumaba mula ~23°C (unmodified) hanggang ~19°C (retrofitted).

• Ang visual inspections sa panahon ng maintenance ay nagpakita ng mas kaunti na arc-damage spots sa mga retrofitted contacts kumpara sa unmodified ones.

Hanggang sa kasalukuyan, 5 disconnector units (30 stationary contacts) ang nai-retrofit. Ang teknikal na solusyon na ito ay patuloy na ipinapakilala sa lahat ng GW7-220 disconnectors sa outdoor switchyard ng 220 kV ng kompanya.

Kinalabasan

Sa pamamagitan ng sistemang pagsusuri ng malawakang overheating ng kontak sa GW7-220 outdoor AC high-voltage disconnectors, matagumpay na naimpluwensyahan at ipinakilala ang mga pinagtutuunan ng pansin na pagbabago sa stationary contacts. Ang inisyatibong ito ay nagsilbing pagpapatibay ng kaligtasan ng suplay ng kuryente at operational stability, at nagbibigay din ng mahalagang karanasan para sa future operation, maintenance, at servicing ng GW7-220 disconnectors.