Coneixements bàsics d'aparells de commutació d'alta tensió

Els armaris de distribució d'alta tensió s'utilitzen àmpliament en sistemes de distribució d'energia per rebre i distribuir energia elèctrica. Part dels equips o línies d'energia es poden posar en funcionament o fora de funcionament segons el funcionament de la xarxa elèctrica, i la part avariada es pot retirar ràpidament de la xarxa elèctrica quan l'equip o la línia d'energia falla, per tal de garantir el funcionament normal de la part sense avaries de la xarxa elèctrica, així com l'equip i la seguretat del personal d'operació i manteniment. Per tant, els aparells de distribució d'alta tensió són un equip de distribució d'energia molt important, i el seu funcionament segur i fiable és de gran importància per al sistema elèctric.

1. Classificació dels aparells de commutació d'alta tensió

Tipus d'estructura:
Tipus blindat Tots els tipus estan aïllats i connectats a terra mitjançant plaques metàl·liques, com ara el tipus KYN i el tipus KGN
Tipus d'interval Tots els tipus estan separats per una o més plaques no metàl·liques, com ara el tipus JYN
El tipus de caixa té una carcassa metàl·lica, però el nombre de compartiments és inferior al del mercat blindat o al tipus de compartiment, com ara el tipus XGN
Col·locació de l'interruptor automàtic:
Tipus de terra El carro manual de l'interruptor va aterrar i es va empènyer dins de l'armari
El carretó manual muntat al mig està instal·lat al mig del gabinet de distribució, i la càrrega i descàrrega del carretó manual requereix un carro de càrrega i descàrrega.

Carretó de mà muntat al mig

Carretó de mà de terra

Tipus d'aïllament
Aparell de commutació tancat metàl·lic aïllat a l'aire
Aparell de distribució tancat metàl·lic aïllat amb gas SF6 (armari inflable)

2. Estructura de composició del gabinet de commutació d'alta tensió KYN

L'armari de distribució està compost per un cos d'armari fix i parts extraïbles (anomenades carretó manual)

 

un. Gabinet
La carcassa i les particions de l'aparellatge estan fetes de xapa d'acer d'alumini-zinc. Tot el gabinet té una alta precisió, resistència a la corrosió i a l'oxidació, però també té una alta resistència mecànica i un aspecte bonic. El gabinet adopta una estructura muntada i està connectat amb femelles de reblons i cargols d'alta resistència. Per tant, l'aparellatge muntat pot mantenir la uniformitat de les dimensions.
L'armari de distribució està dividit en la sala de carrets manuals, la sala de barres colectores, la sala de cables i la sala d'instruments de relés mitjançant envans, i cada unitat està ben connectada a terra.
Sala d'autobús A
La sala de barres colectores està disposada a la part superior de la part posterior del gabinet de distribució per a la instal·lació i disposició de barres colectores de CA trifàsiques d'alta tensió i per a la connexió amb contactes estàtics a través de barres colectores derivades. Totes les barres colectores estan segellades amb plàstic amb mànigues aïllants. Quan la barra colectora passa a través de la partició del gabinet de distribució, es fixa amb un passacables. Si es produeix un arc de fallada intern, pot limitar la propagació de l'accident als gabinets adjacents i garantir la resistència mecànica de la barra colectora.

 

Sala de carros de mà B (interruptor automàtic)
A la sala de l'interruptor hi ha instal·lat un carril guia específic perquè el carro de l'interruptor pugui lliscar i treballar a l'interior. El carretó manual es pot moure entre la posició de treball i la posició de prova. La partició (trampa) del contacte estàtic està instal·lada a la paret posterior de la sala del carretó manual. Quan el carretó manual es mou de la posició de prova a la posició de treball, la partició s'obre automàticament i el carretó manual es mou en la direcció oposada per a la composició completa, garantint així que l'operador no toqui el cos carregat.
Els interruptors automàtics es poden dividir en mitjans d'extinció d'arc:
• Interruptor automàtic d'oli. Es divideix en interruptors automàtics d'oli més i interruptors automàtics d'oli menys. Són tots contactes que s'obren i es connecten en oli, i l'oli de transformador s'utilitza com a medi d'extinció d'arc.
• Interruptor d'aire comprimit. Un interruptor que utilitza aire comprimit a alta pressió per apagar l'arc.
• Interruptor automàtic SF6. Un interruptor automàtic que utilitza gas SF6 per apagar l'arc.
• Interruptor automàtic en buit. Un interruptor automàtic en què els contactes s'obren i es tanquen en buit, i l'arc s'extingeix en condicions de buit.
• Interruptor automàtic generador de gas sòlid. Un interruptor automàtic que utilitza materials generadors de gas sòlid per extingir l'arc descomponent el gas sota l'acció de l'alta temperatura de l'arc.
• Interruptor magnètic de bufador. Un interruptor en què l'arc s'insufla a la reixeta d'extinció d'arc mitjançant un camp magnètic a l'aire, de manera que s'allarga i es refreda per extingir l'arc.

 

Segons les diferents formes d'energia utilitzades pel mecanisme operatiu, aquest es pot dividir en els següents tipus:
Mecanisme manual (CS): Es refereix al mecanisme operatiu que utilitza l'energia humana per tancar el fre.
2. Mecanisme electromagnètic (MC): fa referència al mecanisme d'accionament que utilitza electroimants per tancar.
3. Mecanisme de ressort (CT): es refereix a un mecanisme d'accionament de tancament de ressort que utilitza la força laboral o un motor per emmagatzemar energia a la ressort per aconseguir el tancament.
4. Mecanisme motor (MC): fa referència al mecanisme operatiu que utilitza un motor per tancar i obrir.
5. Mecanisme hidràulic (MC): es refereix al mecanisme d'accionament que utilitza oli a alta pressió per empènyer el pistó per aconseguir el tancament i l'obertura.
6. Mecanisme pneumàtic (MC): es refereix al mecanisme d'accionament que utilitza aire comprimit per empènyer el pistó per aconseguir el tancament i l'obertura.
7. Mecanisme d'imant permanent: utilitza imants permanents per mantenir la posició de l'interruptor. És un mecanisme d'operació electromagnètica, retenció d'imant permanent i control electrònic.

Sala de cable C
A la sala de cables es poden instal·lar transformadors de corrent, interruptors de terra, parallamps (protectors de sobretensió), cables i altres equips auxiliars, i a la part inferior es prepara una placa d'alumini tallada i extraïble per garantir la comoditat de la construcció in situ.

Sala d'instruments de relés D
El panell de la sala de relés està equipat amb dispositius de protecció de microordinadors, manetes d'operació, plaques de pressió de presa de protecció, comptadors, indicadors d'estat (o pantalles d'estat), etc.; a la sala de relés, hi ha blocs de terminals, interruptors d'alimentació de CC del bucle de control de protecció de microordinadors i treballs de protecció de microordinadors. Font d'alimentació de CC, interruptor d'alimentació de funcionament del motor d'emmagatzematge d'energia (CC o CA) i equips secundaris amb requisits especials.

Tres posicions al carretó manual de l'aparell de distribució

Posició de treball: l'interruptor està connectat amb l'equip primari. Després del tancament, l'energia es transmet des del bus a la línia de transmissió a través de l'interruptor.

Posició de prova: l'endoll secundari es pot inserir a la presa per obtenir l'alimentació. L'interruptor es pot tancar, operació oberta, el llum indicador corresponent; l'interruptor no té connexió amb l'equip principal i pot dur a terme diverses operacions, però no tindrà cap efecte sobre el costat de la càrrega, per la qual cosa s'anomena posició de prova.

Posició de manteniment: no hi ha contacte entre l'interruptor i l'equip primari (bus), s'ha perdut l'alimentació de funcionament (s'ha desconnectat l'endoll secundari) i l'interruptor està en posició d'obertura.

Dispositiu d'enclavament del gabinet de commutació

El gabinet de distribució té un dispositiu d'enclavament fiable per complir els requisits de cinc mesures de prevenció i protegir eficaçment la seguretat dels operadors i els equips.

A. La porta de la sala d'instruments està equipada amb un botó o interruptor de transferència suggestiu per evitar que l'interruptor es tanqui i es divideixi per error.

B, la mà de l'interruptor automàtic es troba en la posició de prova o en la posició de treball, l'interruptor automàtic es pot accionar i, en el tancament de l'interruptor automàtic, la mà no es pot moure per evitar que la càrrega sigui incorrecta amb la maneta d'empenta.

C. Només quan l'interruptor de terra estigui en la posició d'obertura, el carretó manual de l'interruptor de circuit es pot moure de la posició de prova/manteniment a la posició de treball. Només quan el carretó manual de l'interruptor de circuit estigui en la posició de prova/manteniment, es pot accionar l'interruptor de terra. D'aquesta manera, es pot evitar que l'interruptor de terra s'encengui per error i que l'interruptor de terra s'encengui amb el temps.

D. Quan l'interruptor de terra està en la posició d'obertura, la porta inferior i la porta posterior del gabinet de distribució no es poden obrir per evitar un interval d'electricitat accidental.

E, interruptor automàtic manual en posició de prova o de treball, sense tensió de control, només es pot realitzar una obertura manual i no es pot tancar.

F. Quan el carro manual de l'interruptor automàtic està en posició de treball, l'endoll secundari està bloquejat i no es pot treure.

 

G, cada cos d'armari pot realitzar un bloqueig elèctric.

H. La connexió entre la línia secundària de l'equip de commutació i la línia secundària del carretó manual de l'interruptor es realitza mitjançant un endoll secundari manual. El contacte mòbil de l'endoll secundari es connecta amb el carretó manual de l'interruptor a través d'un tub retràctil corrugat de niló. El carretó manual de l'interruptor només està en la posició de prova i desconnexió, es pot connectar i treure el segon endoll, el carretó manual de l'interruptor en la posició de treball a causa de l'enclavament mecànic, el segon endoll està bloquejat i no es pot treure.

3. Procediment de funcionament dels aparells d'alta tensió

Tot i que el disseny de l'aparell de commutació ha garantit una seqüència de funcionament correcta d'enclavament, les peces, excepte les que l'operador ha de canviar per funcionament de l'equip, encara han de seguir estrictament els procediments d'operació i els requisits relacionats, no han de ser opcionals, ni s'han de bloquejar en funcionament sense anàlisi per al funcionament, ja que en cas contrari és fàcil causar danys a l'equip o fins i tot accidents.

Procediment d'operació de transmissió d'aparells d'alta tensió

(1) Tanqueu totes les portes de l'armari i les plaques de segellat posteriors i bloquegeu-les.

(2) Introduïu la maneta d'accionament de l'interruptor de terra al forat hexagonal de la part inferior dreta de la porta central, gireu-la en sentit antihorari uns 90° per posar l'interruptor de terra en la posició d'obertura, traieu la maneta d'accionament, la placa d'enclavament del forat d'accionament tornarà a sortir automàticament, cobrirà el forat d'accionament i la porta posterior de l'armari de commutació es bloquejarà.

(3) Observeu si els instruments i els senyals de la porta superior de l'armari són normals. El llum d'engegada del dispositiu de protecció del microordinador està encès, el llum de posició de prova manual, el llum indicador d'obertura de l'interruptor automàtic i el llum indicador d'emmagatzematge d'energia estan encesos. Si tots els indicadors no estan brillants, obriu la porta de l'armari i confirmeu que l'interruptor d'alimentació del bus està tancat. Si s'ha tancat, el llum indicador encara no està brillant i cal comprovar el bucle de control.

(4) Inseriu el passador de la manovella del carretó manual de l'interruptor i premeu-lo amb força, gireu la manovella en sentit horari, l'aparell de commutació de 6 kV es queda enganxat a la manovella, acompanyat d'un so de "clic" quan retireu la manovella. En aquest moment, el carretó manual es troba en la posició de treball, un segon endoll es bloqueja, passeu per la mà de l'interruptor i observeu el senyal corresponent (en aquest punt, els llums de treball de la posició del carretó s'encenen, al mateix temps, el llum de posició de prova de la mà s'apaga). Al mateix temps, cal tenir en compte que quan la mà està en posició de treball, la placa d'enclavament al forat d'operació del ganivet de terra està bloquejada i no es pot prémer.

(5) Instrument d'operació a la porta, canvieu l'alimentació de l'interruptor, el llum indicador vermell de tancament de l'instrument s'encén simultàniament a la porta, el llum de fre verd s'aclareix, comproveu el dispositiu de visualització elèctrica, la ubicació dels punts mecànics de l'interruptor i altres senyals relacionats, tot és normal, 6 (operació, interruptor, ens mostrarà la maneta en sentit horari fins a la ubicació del panell, la maneta d'operació s'ha de restablir automàticament a la posició preestablerta després de deixar anar).

(6) Si l'interruptor s'obre automàticament després de tancar-se o s'obre automàticament durant el funcionament, cal determinar la causa de la fallada i eliminar-la per poder-la transmetre de nou segons el procediment anterior.

4. Mecanisme d'accionament de l'interruptor

1, mecanisme de funcionament electromagnètic

El mecanisme d'accionament electromagnètic és una tecnologia madura, que utilitza un mecanisme d'accionament d'interruptor de circuit anterior, la seva estructura és simple, els components mecànics en nombre són d'uns 120, utilitza la força electromagnètica produïda pel corrent al nucli de l'interruptor d'accionament de la bobina de tancament, impactant el mecanisme d'enllaç de tancament per tancar-lo, la mida de la seva energia de tancament depèn completament de la mida del corrent de commutació, per tant, es requereix un corrent de tancament gran.

Els avantatges del mecanisme d'accionament electromagnètic són els següents:

L'estructura és senzilla, el treball és més fiable, els requisits de processament no són gaire elevats, la fabricació és fàcil i el cost de producció és baix;

Pot realitzar un funcionament amb control remot i un retancament automàtic;

Té bones característiques de velocitat de tancament i obertura.

Els desavantatges del mecanisme de funcionament electromagnètic inclouen principalment:

El corrent de tancament és gran i la potència consumida per la bobina de tancament és gran, cosa que requereix una font d'alimentació de CC d'alta potència.

El corrent de tancament és gran i l'interruptor auxiliar general i el contacte del relé no poden complir els requisits. Cal equipar un contactor de CC especial i utilitzar el contacte del contacte de CC amb la bobina de supressió d'arc per controlar el corrent de tancament, per tal de controlar l'acció de la bobina de tancament i obertura;

La velocitat de funcionament del mecanisme d'accionament és baixa, la pressió del contacte és petita, és fàcil provocar el salt del contacte, el temps de tancament és llarg i el canvi de la tensió d'alimentació té una gran influència en la velocitat de tancament;

Cost dels materials, mecanisme voluminós;

El cos i el mecanisme d'operació de l'interruptor de la subestació exterior generalment s'acoblen. Aquest tipus d'interruptor integrat generalment només té la funció de punts elèctrics, elèctrics i manuals, i no té la funció de manual. Quan falla la caixa del mecanisme d'operació i l'interruptor es nega a l'electricitat, s'ha de processar un apagada.

2, mecanisme d'accionament de ressort

El mecanisme d'accionament de la molla està compost de quatre parts: emmagatzematge d'energia de la molla, manteniment de tancament, manteniment d'obertura, obertura, el nombre de parts és superior, unes 200, utilitzant l'energia emmagatzemada per l'estirament i la contracció de la molla del mecanisme per controlar el tancament i l'obertura de l'interruptor. L'emmagatzematge d'energia de la molla es realitza mitjançant el funcionament del mecanisme de desacceleració del motor d'emmagatzematge d'energia, i l'acció de tancament i obertura de l'interruptor està controlada per la bobina de tancament i obertura, de manera que l'energia de l'operació de tancament i obertura de l'interruptor depèn de l'energia emmagatzemada per la molla i no té res a veure amb la mida de la força electromagnètica, i no necessita massa corrent de tancament i obertura.

Els avantatges del mecanisme d'accionament de ressort són els següents:

El corrent de tancament i obertura no és gran, no necessita una font d'alimentació d'alta potència;

Es pot utilitzar per a l'emmagatzematge remot d'energia elèctrica, el tancament i l'obertura elèctrics, així com per a l'emmagatzematge manual local d'energia, el tancament i l'obertura manuals. Per tant, també es pot utilitzar per al tancament i l'obertura manuals quan desapareix la font d'alimentació o el mecanisme d'operació es nega a funcionar. Velocitat de tancament i obertura ràpida, no es veu afectada pel canvi de voltatge de la font d'alimentació i pot tancar-se automàticament ràpidament;

El motor d'emmagatzematge d'energia té baixa potència i es pot utilitzar tant per a corrent altern com continu.

El mecanisme d'accionament de ressort pot fer que la transferència d'energia obtingui la millor coincidència i fa que tot tipus d'especificacions d'interruptor de circuit de corrent de ruptura siguin comunes a un tipus de mecanisme d'accionament, triant diferents ressorts d'emmagatzematge d'energia, rendibles.

Els principals inconvenients del mecanisme d'accionament de ressort són:

L'estructura és complexa, el procés de fabricació és complex, la precisió del processament és alta, el cost de fabricació és relativament alt;

Gran força d'operació, alts requisits sobre la resistència dels components;

Fàcil que es produeixi una fallada mecànica i que el mecanisme d'operació es negui a moure's, cremi la bobina de tancament o l'interruptor de desplaçament;

Hi ha un fenomen de salt fals, de vegades el salt fals després de l'obertura no està al seu lloc, incapaç de jutjar la seva posició combinada;

Les característiques de la velocitat d'obertura són deficients.

3, mecanisme d'operació d'imant permanent

El mecanisme d'accionament magnètic permanent adopta el principi de funcionament i l'estructura d'un nou mecanisme, que consisteix en un imant permanent, una bobina de tancament i una bobina de fre-interruptor. Cancel·la el mecanisme d'accionament de ressort del mecanisme d'accionament electromagnètic i el moviment, la biela, el dispositiu de bloqueig, l'estructura és simple, amb molt poques peces, unes 50, de les principals peces mòbils només una funciona, té una fiabilitat molt alta. Utilitza un imant permanent per mantenir la posició de l'interruptor. És un mecanisme d'accionament electromagnètic, retenció d'imant permanent i control electrònic.

Principi de funcionament del mecanisme d'operació d'imant permanent: Després del tancament de l'electricitat de la bobina, aquesta genera un circuit magnètic d'imant permanent en la direcció oposada al flux magnètic. La força magnètica produïda per la superposició de dos camps magnètics fa que el nucli dinàmic es mogui cap avall. Després del moviment, el moviment arriba aproximadament a la meitat del recorregut. A causa de la disminució de l'espai magnètic a la part inferior, i les línies del camp magnètic de l'imant permanent es desplacen cap a la part inferior, en la mateixa direcció que el camp magnètic de la bobina de tancament amb el camp magnètic permanent, de manera que la velocitat del nucli de ferro es mou cap avall. En aquest moment, el corrent de tancament desapareix. L'imant permanent utilitza el canal de baixa impedància magnètica proporcionat pels nuclis de ferro mòbils i estàtics per mantenir el nucli de ferro mòbil en la posició estable de tancament. Quan es trenca l'electricitat de la bobina de fre, es produeix a la part inferior del circuit magnètic i l'imant permanent en la direcció oposada al flux magnètic, la força magnètica produïda per la superposició de dos camps magnètics fa que el nucli dinàmic es mogui cap amunt, després del moviment a aproximadament la meitat del recorregut, a causa de la disminució de l'espai d'aire superior del circuit magnètic i la línia de força magnètica de l'imant permanent es transfereix a la part superior, el camp magnètic de la bobina de fre amb el camp magnètic de l'imant permanent en la mateixa direcció, de manera que la velocitat del moviment ascendent del nucli de ferro, finalment arriba a la posició fraccionària, quan el corrent de la porta desapareix, l'imant permanent utilitza el canal de baixa impedància magnètica proporcionat pels nuclis de ferro mòbils i estàtics per mantenir el nucli de ferro mòbil en l'estat estable d'obertura.

Els avantatges del mecanisme d'accionament amb imant permanent són els següents:

Adopta un mecanisme de doble bobina biestable. Mecanisme d'operació magnètica permanent de l'operació de tancament de punts. La bobina de tancament, un imant permanent que coincideix amb la bobina de tancament de punts, resol millor el problema dels punts quan es canvia a energia d'alta potència, a causa de l'imant permanent amb energia magnètica, es pot utilitzar com a ús d'operació de tancament, els punts per proporcionar l'energia per a la bobina de tancament es poden reduir, de manera que no necessiteu massa corrent d'operació de tancament de punts.

Mitjançant el moviment amunt i avall del nucli de ferro en moviment, a través del braç giratori, la vareta aïllant actua sobre el contacte dinàmic de la cambra d'arc al buit del disjuntor, implementa punts o realitzacions del disjuntor, substituint la forma tradicional de bloqueig mecànic, l'estructura mecànica es simplifica considerablement, redueix el material, el cost és més baix, redueix el punt de fallada, millora considerablement la fiabilitat de l'acció mecànica, pot aconseguir un manteniment gratuït i estalviar costos de manteniment.

La força magnètica permanent del mecanisme d'operació d'imant permanent gairebé no desapareixerà, i la vida útil és de fins a 100.000 vegades. La força electromagnètica s'utilitza per a l'operació d'obertura i tancament, i la força magnètica permanent s'utilitza per al manteniment de la posició biestable, cosa que simplifica el mecanisme de transmissió i redueix el consum d'energia i el soroll del mecanisme d'operació. La vida útil del mecanisme d'operació d'imant permanent és més de 3 vegades més llarga que la del mecanisme d'operació electromagnètica i la del mecanisme d'operació de ressort.

Adopta un interruptor de proximitat electrònic sense contacte, sense components mòbils, sense desgast, sense rebot com a interruptor auxiliar, no hi ha cap problema de mal contacte, acció fiable, el funcionament no es veu afectat per l'entorn extern, llarga vida útil, alta fiabilitat, per resoldre el problema del rebot del contacte.

Adopta la tecnologia de commutador síncron de creuament zero. El contacte dinàmic i estàtic del disjuntor sota el control del sistema de control electrònic pot variar la forma d'ona de la tensió del sistema a cada nivell. En la forma d'ona del corrent, passant per zero a la ruptura, el corrent d'irrupció i l'amplitud de la sobretensió són petits, per reduir l'impacte en el funcionament de la xarxa i l'equip. El mecanisme d'operació electromagnètica i el funcionament del mecanisme d'operació de la molla són aleatoris, poden produir un corrent d'irrupció elevat i una amplitud de sobretensió, amb un gran impacte en les xarxes elèctriques i els equips.

El mecanisme d'operació d'imant permanent pot realitzar una operació d'obertura i tancament local/remot, també pot realitzar una funció de tancament i re-tancament de protecció, es pot obrir manualment. Com que la capacitat de potència requerida en funcionament és petita, s'utilitzen condensadors per a la font d'alimentació de commutació directa, el temps de càrrega del condensador és curt, el corrent de càrrega és petit, la forta resistència a l'impacte, i després del tall d'alimentació encara es pot activar i desactivar l'interruptor automàtic.

Els principals desavantatges del mecanisme d'accionament amb imants permanents són:

No es pot tancar manualment, en el funcionament de la font d'alimentació desapareix, s'esgota l'energia del condensador, si el condensador no es pot carregar, no es pot tancar;

Obertura manual, la velocitat d'obertura inicial ha de ser prou gran, de manera que necessita molta força, en cas contrari no es pot operar;

La qualitat dels condensadors d'emmagatzematge d'energia és desigual i difícil de garantir;

És difícil obtenir la característica de velocitat d'obertura ideal;

És difícil augmentar la potència de sortida d'obertura del mecanisme d'operació d'imant permanent.