Īss apskats par stacionāro kontaktpunktu modernizāciju un lietošanu 220 kV ārējos augspieņa atslēgās

Atslēgājs ir visizplatītākais augstsprieguma pārslēguma ierīču veids. Elektrotīklos augstsprieguma atslēgāji ir augstsprieguma elektriskās ierīces, kas tiek izmantotas savienoti ar augstsprieguma līkstošanas ierīcēm, lai veiktu pārslēguma darbības. Tie spēlē kritisko lomu normālajā elektrotīkla darbībā, pārslēguma operācijās un transformatoru staciju apkopšanā. Tādēļ, ka tos bieži izmanto un tiem ir augsti drošības prasījumi, atslēgāji nozīmīgi ietekmē transformatoru staciju un elektrostaciju dizainu, būvniecību un drošo darbību.

Atslēgāju darbības princips un struktūra ir salīdzinoši vienkārša. Viņu galvenā īpašība ir tā, ka tiem nav loka nomiršanas spējas; tie var atvērt vai aizvērt ceļus tikai bezslodzes strāvas vai ļoti zemas strāvas apjomā (parasti < 2 A). Augstsprieguma atslēgājus var sadalīt pēc instalēšanas vides uz ārējām un iekšējām, un saskaņā ar tos izolējošo atbalsta kolonnu struktūru tos var vēlāk klasificēt kā vienkārškolonnus, divkārškolonnus vai trīskārškolonnus atslēgājus.

Alumīnija uzņēmuma elektrostacijas 220 kV transformatoru stacija ir pilnībā automatizēta samazināšanas stacija, kas strādā jau gandrīz 19 gadus. Tā galvenokārt nodrošina DC strāvu 200 kA elektrolīzelektromotoriem un ražo enerģiju, palīgēnerģiju un dzīvesenerģiju citām uzņēmuma sekundārajām stacijām. Ārējā 220 kV slēdziena laukums izmanto GW7-220 veida ārējos AC augstsprieguma atslēgājus—trīskārškolonna, horizontāli atveramās, trīsfāzes, 50 Hz augstsprieguma elektriskās ierīces.

Kopš uzsākšanas 1998. gadā šie ārējie AC augstsprieguma atslēgāji ir ļāvuši veikt ceļu pārslēgumu bezslodzes apstākļos un nodrošinājuši elektrisko izolāciju starp atslēgtiem ierīcēm (piemēram, slodzes un līkstošanas ierīcēm, kas apkopo) un elektrosprādzieniem. Pēc 19 gadu darbības laika ir novērota plaša atslēgāju kontaktu pārsildīšanās (termovidekrāja rādījumi sasniedz līdz pat 150°C), kas rada nopietnu drošības risku. Šis jautājums varētu novedēt pie 220 kV atslēgāju sasildīšanās, fāzes zaudēšanas, kontaktu sulasanas vai loka sprādziena—potenciāli izraisot pilnu elektrotīkla un stacijas sistēmas apturēšanos un paralīzi.

Reakcijā uz šo situāciju tika veikta datu apkopošana un galvenās pārsildīšanās cēloņu analīze, kas noveda pie efektīvu modernizācijas pasākumu ieviešanas un to paplašinātas lietošanas veicināšanas.

GW7-220 ārējā AC augstsprieguma atslēgāja struktūra un darbības princips

Šis atslēgājs ir trīskārškolonna, horizontāli rotējoša struktūra, kas sastāv no pamata, izolējošām atbalsta kolonnām, vadīguma sistēmas, uzzemes slēdziena (izņemot neuzzemes versijas) un pārnesuma mehānisma. Pamats ir savienots no kanālslieku un staļļa plāksņiem, ar trim montāžas konsolēm: divas fiksētas galos un viena rotējoša pa vidu. Kanālslieka iekšpusē ir pārnesuma saites un bloķēšanas plāksnes. Pamata apakšā ir svārstīti montāžas plāksnes, lai nodrošinātu stabila pamata piespraustu. Bāzes ir pieejamas trīs variantos: neuzzeme, viensidedīga uzzeme un divpušēja uzzeme. Uzzemes versijām pamata galos vai abos galos ir svārstīti uzzemes slēdziena konsoles, kurās ir montēti uzzemes slēdzieni, atkarībā no tīkla prasībām.

Vadīguma sistēma ir fiksēta virs izolējošajām kolonnām un sastāv no kustīgām klajas (vadīguma gaļēm) un nemainīgajiem kontaktiem. Gaļa sastāv no diviem mieda caurulēm, kas savienotas ar diviem mieda gabaliem ar alumīnija segā, un cilindriska kontakta gala daļa ir svārstīta beigās. Nemainīgie kontakti ir ar riekstu tipa, vairākpunkta kontakta dizainu. Katrai rieksttehnoloģijai ir neatkarīgs sprieguma sprīdis, nodrošinot pietiekamu ievedumu, lai nodrošinātu uzticamu kontaktu, pat ja slodzes spriediens. Atgriešanās sprīdis nedaudz pievelk nemainīgo kontaktu, lai nodrošinātu vieglu un koordinētu atvēršanu/aizvēršanu.

Pārnesuma mehānisma ir pieejami gan elektriski, gan manuāli varianti. Elektriskais mehānisms izmanto asinhrono motoru, kas palaista mehānisko redukcijas dāvi, lai pagrieztu galveno ass par 180°. Spēks tiek nodots caur savienojuma staļļa caurulēm atslēgājam, un saites pagriež centra izolējošo kolonnu par 71°, izraisot kustīgos kontaktus abās galās no vadīguma stanga ievedšanu vai izņemšanu no nemainīgajiem kontaktiem, veidojot aizvēršanas vai atvēršanas darbības. Mehāniskās "mirstošās punktas" pozīcijas saitēs nodrošina automātisko slēgšanu maršrutu beigu punktos. Manuālā operācija ir pieejama komisijas laikā vai elektriskā mehānisma neveiksmes gadījumā.

Augstsprieguma atslēgāju kontaktu pārsildīšanās cēloņu analīze

Alumīnija uzņēmuma 220 kV ārējā slēdziena laukumā ir 24 komplekti GW7-220 atslēgāju, kas nodrošina divus 220 kV ieplūdes maršrutus, līkstošanas vienības #1–#4 un elektrostacijas transformatorus #1 un #2, kopā 144 nemainīgos kontaktus. Regulārās inspekcijās pārsildīšanu novēroja, novērojot siltuma mirāžu, krāsu maiņu vai temperatūras mērījumus, kas pārsniedz 70°C kontaktu vietās. Statistika parāda, ka no janvāra līdz decembrim 2014. gadā bija 13 neparedzētu apturēšanu, kas radās dēļ atslēgāju kontaktu pārsildīšanās—vidēji 1.08 incidenti mēnesī.

Atkārtotas testēšanas un analīzes kontaktu dinamikas laikā tika identificēti šādi galvenie cēloņi:

• Katrā nemainīgajā kontaktā ir seši neatkarīgi riekstu kontakti ar punkta kontakta ģeometriju, kas rezultē nepietiekamā kopējā kontakta platībā un nesavienojamo strāvas sadalījumu starp riekstiem—strukturāls defekts.

• Vairāki kustīgie kontaktkomponenti ļauj strāvai plūst caur kontaktu sprīdīm, izraisot mākošanu, elastības zudumu, samazināto kontaktu spiedienu un pārsteidzošu kontaktresistances pasliktināšanos, kas pastiprina sildīšanos.

• Grūti ārējie apstākļi (saule, lietus) kombinēti ar nepareizu materiālu izvēli (standarta staļļa sprīdi un kontaktu šūnas) ir izraisījuši smagu koroziju, novecumu, sprīdu izturības samazināšanos, mehānisko īpašību pasliktināšanos, nepietiekamu kontaktspiedienu un pārmērīgu slēguma rezistenci.

• Loks erosija ir izraisījusi izvilktus un smagi oksidētus kontaktu virsmas, turpmāk palielinot rezistenci.

Nemainīgo kontaktu modernizācijas un profilaktiskās pasākumi

• Savienojiet sākotnēji neatkarīgos riekstu kontaktus, izmantojot elastīgas mieda juostas, lai palielinātu efektīvo kontaktu platību starp kustīgajiem un nemainīgajiem kontaktiem.

• Aizvietojiet un modernizējiet sprādzienus un šķēpuļus, lai palielinātu sprādziena spēku un uzlabotu kontaktu ciešumu.

• Pielietojiet sudraba plāksni gan kustīgajiem, gan nemainīgajiem kontaktu virsmām.

• Pielietojiet solido smaržu kontaktu virsmām, lai samazinātu triekšanos un novērstu oksidāciju.

• Ieviest infrasarkano temperatūras uzraudzību, īpaši kontaktu savienojuma punktos, un izveidot temperatūras datubāzi.

• Veikt regulāru uzturēšanu, inspekcijas un tīrīšanu atslēgām.

Pārbaude un lietošanas rezultāti

Pēc modernizācijas monitoringa rezultāti rāda:

• Viensākos apgaismojuma apstākļos (17°C) un darbības nosacījumos, kontaktu temperatūras samazinājās no aptuveni 23°C (nemodernizēts) līdz aptuveni 19°C (modernizēts).

• Vizuālās inspekcijas uzturēšanas laikā tika novēroti mazāk arkaus radīto bojājumu punktiem modernizētajos kontaktos salīdzinājumā ar nemodernizētajiem.

Šobrīd ir modernizētas 5 atslēgu vienības (30 nemainīgi kontakti). Šis tehniskais risinājums tiek progresīvi ieviests visās GW7-220 atslēgās uzņēmuma 220 kV āra pārslēgām.

Secinājumi

Caurskatīga analīze plaši izplatītajam kontaktu pārsildīšanās jautājumam GW7-220 āra augspiediena atslēgās veicināja veiksmīgu nemainīgo kontaktu modernizācijas izstrādi un ieviešanu. Šis pasākums būtiski uzlaboja elektrosapgādes drošību un darbības stabilitāti, sniedzot arī vērtīgu pieredzi nākotnes operācijām, uzturēšanai un apkopei GW7-220 atslēgām.