Кратка дисkusija за обнову и примену статички контакти во надворешни високонапонски преклопчици од 220 кВ

Изоловникот е најшироко користен тип високонапонско превклучувачко опрема. Во системите за подесување на напон, високонапонските изоловници се високонапонски електрични уреди кои се користат во синергија со високонапонски прекинувачи за извршување на операции со превклучување. Тие играат критичка улога при нормалната работа на системите за подесување на напон, операциите со превклучување и одржбата на трансформаторските станции. Задолжението на честа работа и високите барања за надежност значително влијаат на дизајнот, градежот и сигурната работа на трансформаторските станции и електроцентралите.

Принципот на работа и структурата на изоловниците се релативно проста. Нивната главна карактеристика е недостигот на можности за гасење на дуга; тие можат само да отворат или затворат цеви при услови на празен строј или многу ниски стројни токови (обично < 2 A). Високонапонските изоловници можат да се класифицират според околината на инсталација во внатрешни и надворешни типови. Според структурата на изолационите колони, тие можат да се поделат на једноколонни, двоколонни или триколонни изоловници.

Трансформаторската станција на 220 kV во една електроцентрала на алуминиумска компанија е потпунски автоматизирана поништување на напон која работи повеќе од 19 години. Таа првенствено фунизира DC строј на 200 kA електролитни келии и доставува производство, помошна и жилна енергија на други вторични објекти во компанијата. Надворешниот 220 kV превклучувачки парк користи GW7-220 тип надворешен AC високонапонски изоловници - триколонни, хоризонтално отваращи, трифазни, 50 Hz надворешни високонапонски електрични уреди.

Од поставувањето во функција во 1998 година, овие надворешни AC високонапонски изоловници овозможија превклучување на шинске линии при услови на празен строј и осигураа електрична изолација меѓу деенергизирана опрема (како што се шински линии и прекинувачи во одржба) и живи високонапонски линии. Послед 19 години на служба, широко се забележа прегреење на контактите на изоловниците (мерки со инфрацрвена термометар достигнуваат до 150°C), што предизвикува сериозна опасност за безбедност. Овој проблем може да доведе до изгорење на 220 kV изоловниците, што би резултирало со губење на фаза, сварување на контактите или кратки замкнувања со дуга - што може да предизвика целосно исцртување и парализа на целата система на трансформаторската станција.

Како одговор, се извршила сакупување на податоци и анализа на основни причини, доведувајќи до идентификација на главните причини за прегреење на контактите. Ефективни мерки за рефитирање беа применети и последователно промовирани за пошироко користење.

Структура и принцип на работа на GW7-220 надворешен AC високонапонски изоловник

Овој изоловник има триколонна, хоризонтално ротирачка структура, состојаща се од основа, изолациони колони, проводни систем, земјин прекинувач (освен за верзии без земја) и механизам за управување. Основата е сварена од канална јака и јака, со три монтажни загони: два фиксирани на краевите и еден ротирачка во средината. Внатрешно во каналната јака се наоѓаат преносни врски и плочи за блокирање. Под основата се сварени монтажни плочи за сигурна прикачање на основата. Основите се достапни во три конфигурации: без земја, едносмерна земја и двосмерна земја. За верзии со земја, загони за земјин прекинувач се сварени на еден или двата краја на основата, со одговарачки поставени земјини прекинувачи, избрани според потребите на цевта.

Проводниот асембли е фиксиран на врвот на изолационите колони и состои од движечки нож (проводен портвал) и статични контакти. Портвалот состои од две медни цеви поврзани преку две медни блокови со алуминијска капа, со цилиндричен контакт на крајот. Статичните контакти имаат дизајн со прстовидни, многуточкови контакти. Секој прст има независна тензионска пружина, што обезбедува доволно погледување за одржување на сигурен контакт доруѓе под силата на шинските линии. Пружината за враќање лагано нагиба статичниот контакт за да се осигура гладко и координирано отварање/затварање.

Механизмот за управување вклучува и електрични и механички опции. Електричниот механизам користи асинхронен мотор кој го приведува механичкиот намалувачки пренос за ротација на главната оска за 180°. Силата се пренесува преку поврзани стилски цеви до изоловника, а врските ротираат централната изолационна колона за 71°, што го прави движечкиот контакт на двете крајни точки на проводниот стап да се вметне или извади од статичните контакти, завршувајќи операциите со затварање или отварање. Механичките положби на мртва точка во врските обезбедуваат самолокирање на крајните точки на патеката. Ручното управување е достапно за поставување или во случај на нефункционирање на електричниот механизам.

Анализа на причините за прегреење на контактите на надворешните високонапонски изоловници

Надворешниот 220 kV превклучувачки парк на алуминиумската компанија има 24 комплета GW7-220 изоловници кои служат на две 220 kV входни линии, правоуглински единици #1–#4 и силни трансформатори #1 и #2, со вкупно 144 статични контакти. Во текот на рутинските проверки, прегреењето се проценува со набљудување на топлина, дисколорација или температурни мерки над 70°C на контактните точки. Статистиката покажува дека од јануари до декември 2014 година, имаше 13 непланисани изложувања поради прегреење на контактите на изоловниците - просечно 1,08 случаи месечно.

Поновна тестiranje i analiza dinamike kontakata otkrile su sljedeće glavne uzroke:

• Секој статички контакт се состои од шест независни прстастих контакта со тачечном геометријом, што резултира со недовољна укупна површина контакта и неравномерна дистрибуција струје на прстима - структурна грешка.

• Више движечких контактних компонента овозможава проток струје кроз контактне пружине, што доводи до окисања, губитка еластичности, смањење притиска контакта и побољшање отпора контакта, што увишњава грејање.

• Жешћи надворешни услови (сонце, киша) заједно са подешеним одабиром материјала (стандардна јака за тензионе пружине и контактне пијаке) доведоше до тешког корозије, старења, умора пружина, смањења механичких својстава, недовољног притиска контакта и превеликог отпора контура.

• Ерозија дуга довела је до раздробљености и тешке окиси на површинама контакта, што још увишњава отпор.

Рефитирање и предупредбе за статичне контакти

• Поврзете изворно независни прстасте контакти користење гибких медних ремени за повеќе ефективна површина контакта помеѓу движечки и статични контакти.

• Заменете и надградете ја напрегнатата пружина и чекорите за да се подобри силата на пружината и да се подобри контактната тесност.

• Аплицирајте сребрена плака на подвижните и статички контакти.

• Аплицирајте чврсто слажување на контактните површини за намалување на тркотина и спречување на оксидација.

• Воработете инфрачервено мониторирање на температурата, особено на точките на контактни врски, и установете база на податоци за температура.

• Извршете редовна одржба, преглед и чистење на дисконекторите.

Проверка и резултати од примената

Мониторингот по ретрофит покажува:

• При идентични околни температури (17°C) и услови на работа, температурите на контактите паднаа од ~23°C (непроменети) до ~19°C (ретрофитирани).

• Визуелните прегледи во текот на одржбата откриаа значително помалку места со повреди од дуга на ретрофитирани контакти во споредба со непроменетите.

До моментов, 5 единици дисконектори (30 статички контакти) биле ретрофитирани. Ова техничко решение се постепено вовлекува на сите GW7-220 дисконектори во отворената станция на компанијата од 220 кV.

Заклучок

Кроз систематска анализа на широка распространетост на прекумерно загревање на контактите во GW7-220 отворени AC високонапонски дисконектори, успешно се развија и вовлече целосно модификација на статичките контакти. Оваа иницијатива значително подобри безбедноста на снабдувањето со електрична енергија и оперативната стабилност, исто така давајќи вредна искуства за бидната работа, одржба и обслужување на GW7-220 дисконектори.