Isang Maikling Talakayan sa Pag-aayos at Paggamit ng mga Estasyonaryong Kontakto sa 220 kV Outdoor High-Voltage Disconnectors

Ang disconnector ang pinaka-malawak na ginagamit na uri ng high-voltage switching equipment. Sa mga power system, ang high-voltage disconnectors ay mga high-voltage electrical device na ginagamit kasama ng high-voltage circuit breakers upang magsagawa ng switching operations. Naglalaro sila ng mahalagang papel sa normal na operasyon ng power system, switching operations, at substation maintenance. Dahil sa kanilang madalas na operasyon at mataas na pangangailangan sa reliabilidad, malaking epekto ang mayroon ang mga disconnector sa disenyo, konstruksyon, at ligtas na operasyon ng mga substation at power plants.

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

Ang 220 kV substation sa isang power plant ng isang aluminum enterprise ay isang ganap na automatikong 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 ipatupad noong 1998, ang mga itong outdoor AC high-voltage disconnectors ay nagbigay-daan sa bus transfer sa ilalim ng no-load conditions at nagbigay ng electrical isolation sa pagitan ng de-energized equipment (tulad ng busbars at circuit breakers under maintenance) at live high-voltage lines. Matapos ang 19 taon ng serbisyo, nakita ang malawakang overheating ng mga contact ng disconnector (naabot ng infrared thermometer readings hanggang 150°C), na nagpapahintulot ng seryosong panganib sa kaligtasan. Ito ay maaaring maging sanhi ng burnout ng 220 kV disconnectors, na nagresulta sa phase loss, contact welding, o arc-flash short circuits—na maaaring maging sanhi ng complete blackout at paralysis ng buong substation system.

Sa tugon dito, inilapat ang data collection at root cause analysis, na nagresulta sa pag-identify ng pangunahing sanhi ng contact overheating. Inilapat ang mga epektibong retrofit measures at inipinromote para sa mas malawak na aplikasyon.

Estruktura at Prinsipyong Operasyonal 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. May welded mounting plates sa ilalim ng base para sa maayos na attachment sa foundation. May tatlong configuration ang mga base: non-grounded, single-grounded, at double-grounded. Para sa grounded versions, may welded earthing switch brackets sa isa o parehong dulo ng base, at may mounted earthing switches, 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. May return spring na nagtilt ng stationary contact nang kaunti upang matiyak ang smooth at coordinated opening/closing actions.

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

Analisis ng mga Sanhi ng Contact Overheating 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 may kabuuang 144 stationary contacts. Sa routine inspections, in-assess ang overheating sa pamamagitan ng pag-observe ng heat shimmer, discoloration, o temperature measurements na lumampas sa 70°C sa mga contact points. Ayon sa estadistika, mula Enero hanggang Disyembre 2014, may 13 unplanned outages dahil sa contact overheating ng disconnector—nagaverage ng 1.08 incidents bawat buwan.

Sa paulit-ulit na testing at analisis ng contact dynamics, natuklasan ang mga 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.

• Maramihang movable contact components na nagpapayagan ng current na tumakbo sa pamamagitan ng contact springs, nagreresulta sa annealing, loss of elasticity, reduced contact pressure, at worsening contact resistance, na nagpapalala ng heating.

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

• Nagresulta ang arc erosion 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 mapalaki 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 tightness ng contact.

• I-apply ang plating na ginto sa parehong moving at stationary contact surfaces.

• I-apply ang solid lubricant sa contact surfaces upang bawasan ang friction at maiwasan ang oxidation.

• Ipakilala ang infrared temperature monitoring, lalo na sa contact connection points, at itatag ang isang temperature database.

• Gumawa ng regular na maintenance, inspection, at pagsisikat ng disconnectors.

Verification and Application Results

Ang pagmomonito pagkatapos ng retrofit ay nagpapakita:

• Sa ilalim ng kaparehong ambient temperature (17°C) at operating conditions, ang temperatura ng contact 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 retrofitted contacts kumpara sa unmodified ones.

Sa oras ng pagsusulat nito, 5 disconnector units (30 stationary contacts) ay napalitan. Ang teknikal na solusyon na ito ay unti-unting ipinapatupad sa lahat ng GW7-220 disconnectors sa 220 kV outdoor switchyard ng kompanya.

Conclusion

Sa pamamagitan ng sistematikong analisis ng malawak na contact overheating sa GW7-220 outdoor AC high-voltage disconnectors, matagumpay na inihanda at ipinatupad ang mga pinagtutuonang modification sa stationary contacts. Ang inisyatibong ito ay malaking naging tulong sa pagpapalakas ng seguridad ng power supply at operational stability, habang nagbibigay din ng mahalagang karanasan para sa future operation, maintenance, at servicing ng GW7-220 disconnectors.