Како високонапонските прекинувачи се справуваат со кратки кола и преоптоварувања?

Во високонапонските електроенергетски системи, кратките споеви и преоптоварувањата се неизбежни појави кои можат да предизвикаат катастрофални оштетувања на опремата, да го нарушат снабдувањето со електрична енергија и да го загрозат персоналот. Прекинувачот со висок напон е примарен заштитен уред кој мора да ги открие, прекине и изолира овие услови на дефект во рок од милисекунди. Но, како точно прекинувачот со висок напон се справува со вакви екстремни електрични настани? Процесот вклучува софистицирана низа на откривање, координација на релето, механичко работење и гаснење на лакот. Кога ќе се појави краток спој или преоптоварување, струјата може да се зголеми до вредности од 10 до 50 пати повеќе од нормалната работна струја, генерирајќи огромен термички и механички стрес. НаВисоконапонски прекинувачне само што мора да ги отвори контактите за да го прекине колото, туку и брзо и безбедно да го изгасне добиениот електричен лак, спречувајќи повторно палење. Во Lugao Power Co., Ltd., нашата фабрика произведува високонапонски прекинувачи повеќе од 20 години, а ние ги усовршивме механизмите за прекин за справување со струи на дефекти до 80 kA на напон до 550 kV.

Ракувањето со кратки споеви и преоптоварувања се разликува и во стратегијата за откривање и за прекин. Преоптоварување е умерена, но одржлива прекумерна струја, обично 1,2 до 2 пати поголема од номиналната струја, што може да предизвика термичко оштетување доколку се дозволи да опстојува. Кратките кола се потешки, со струи кои можат да надминат 10 пати од номиналната вредност, создавајќи масивни магнетни сили и енергии на лак. Високонапонскиот прекинувач користи заштитни релеи за да направи разлика помеѓу овие настани и да иницира соодветна реакција. За преоптоварувања, прекинувачот може да употреби временско одложено патување за да овозможи привременото преоптоварување да се расчисти. За кратки споеви, прекинувачот мора да работи моментално, често во рок од 2 до 3 циклуси (30 до 50 милисекунди). Оваа статија ги истражува деталните механизми - од откривање дефекти до гаснење на лакот - кои му овозможуваат на Високонапонскиот прекинувач на кола сигурно да се справи со овие екстремни услови. Ние, исто така, споделуваме технички спецификации од производната линија на нашата фабрика и практични увиди за одржување.

Содржина

• 1. Што се случува внатре во високонапонскиот прекинувач за време на краток спој?
• 2. Како Високонапонскиот прекинувач открива и прави разлика помеѓу преоптоварувања и кратки споеви?
• 3. Кои се клучните технички спецификации за прекин на дефект?
• 4. Како може одржувањето и тестирањето да обезбедат сигурно справување со дефекти?
• Најчесто поставувани прашања (ЧПП)
• Заклучок и Консултации за системот за заштита

Што се случува во високонапонскиот прекинувач за време на краток спој?

Кога ќе се појави краток спој, струјата во електроенергетскиот систем веднаш се зголемува, а Високонапонскиот прекинувач мора да реагира со голема брзина. Редоследот на настаните во прекинувачот е фино кореографиран механички и електричен процес. По приемот на сигнал за исклучување од заштитното реле, работниот механизам (пружина, хидрауличен или пневматски) ја ослободува складираната енергија, предизвикувајќи движечкиот контакт да се одвои од фиксниот контакт. Во моментот на одвојување, низ контактната празнина се формира електричен лак, поддржан од високата струја на дефект. Овој лак генерира температури од 15.000 до 20.000 Келвини, што би ги испарувало контактите и би го уништило прекинувачот доколку не се контролира. Затоа, Високонапонскиот прекинувач се потпира на медиум за гаснење на лак - или SF6 гас, вакуум или масло - за ладење и дејонизирање на лакот, гаснејќи го на следниот премин на струја. Целиот процес од почетокот на дефектот до моменталниот прекин мора да се случи во рок од 3 до 5 циклуси на напојување (50 до 80 милисекунди).

Детален процес чекор-по-чекор внатре во Високонапонскиот прекинувач за време на краток спој:

• Чекор 1: Откривање дефект и иницирање на релето:Струјните трансформатори (КТ) го чувствуваат наглото зголемување на струјата и испраќаат сигнал до заштитното реле. Релето ја споредува струјата со поставката за пикап и одредува дали дефектот е краток спој или преоптоварување. За краток спој, релето испраќа команда за моментално патување до прекинувачот.
• Чекор 2: Активирање на оперативниот механизам:Калемот за патување е под напон, ослободувајќи ја бравата што го држи механизмот за работа. Во прекинувачот што работи со пружина, пружината го ослободува и го придвижува подвижниот контакт преку систем за поврзување. Во хидрауличен прекинувач, маслото под висок притисок се насочува кон клипот што го движи контактот. Ова механичко дејство обично трае од 5 до 15 милисекунди.
• Чекор 3: Раздвојување на контакти и лак:Како што подвижниот контакт се повлекува, лак ја премостува јазот. Лакот првично е управуван од високата струја и генерираните магнетни сили. Лачните контакти, направени од материјали како бакар-волфрам или сребро-волфрам, се спротивставуваат на топење, но сепак доживуваат значителна ерозија.
• Чекор 4: Гаснење на лак:Во високонапонскиот прекинувач SF6, пуфер механизам го компресира гасот SF6 и го насочува низ млазницата низ лакот. Протокот на гас со голема брзина ја отстранува топлината и јонизираните честички, додека електронегативните SF6 молекули ги заробуваат слободните електрони, спречувајќи ја ре-јонизацијата. Во вакуумски прекинувач, лакот се гаси со брза дифузија на метална пареа во вакуумската средина.
• Чекор 5: Тековен нула прекин:Лакот се гаси на следната нула струја (кога брановиот облик на наизменична струја ќе премине нула). По прекинот, јачината на диелектрикот низ отворените контакти мора брзо да се опорави за да го издржи минливиот напон за обновување (TRV) што се појавува низ јазот. Прекинувачот мора да остане отворен, спречувајќи повторен удар.

За да се илустрира сериозноста на настанот на краток спој, земете го во предвид систем од 145 kV со струја на дефект од 40 kA. Енергијата ослободена во лакот може да надмине 100 MJ, доволно за да се стопи 50 kg бакар. Нашиот високонапонски прекинувач во Лугао е дизајниран да се справува со вакви настани со минимална ерозија на контакт. Механизмот за пуфер SF6 што го користиме е оптимизиран преку пресметковна динамика на течности (CFD) за да се осигури дека брзината на протокот на гасот надминува 2 Mach во грлото на млазницата, обезбедувајќи брзо гасење на лакот. Во тестовите на типот, нашиот високонапонски прекинувач успешно ги прекина грешките од 40 kA на 145 kV за 20 последователни операции без никакво влошување на перформансите. Овој робустен дизајн им дава доверба на претпријатијата дека нивниот систем ќе биде заштитен дури и при најтешки услови за краток спој.

Како Високонапонскиот прекинувач открива и прави разлика помеѓу преоптоварувања и кратки кола?

Способноста да се прави разлика помеѓу преоптоварувања и кратки споеви е од клучно значење за сигурно функционирање на електроенергетскиот систем. Преоптоварување е состојба кога струјата ја надминува номиналната вредност, но не е непосредна закана за опремата и може да биде привремена (на пример, палење голем мотор). Краткиот спој е сериозна грешка што бара моментално расчистување. Високонапонскиот прекинувач се потпира на заштитните релеи - било електромеханички, во цврста состојба или базирани на микропроцесор - за да ја направи оваа разлика. Овие релеи примаат тековни влезови од струјни трансформатори (CT) и напонски влезови од потенцијални трансформатори (PTs) и користат специфични алгоритми и карактеристики на време-струја за да се разликуваат помеѓу двете состојби. Релето потоа испраќа сигнал за исклучување до Високонапонскиот прекинувач со соодветно време.

Како системот за откривање на прекинувачи со висок напон ги разликува дефектите:

• Заштита од прекуструјна инверзна време (за преоптоварувања):Релето користи инверзно време карактеристична крива, каде што времето на патување се намалува како што се зголемува струјата. За умерено преоптоварување (на пр., 120 проценти од номиналната струја), времето на патување може да биде неколку секунди, овозможувајќи да поминат привремени преоптоварувања. Ако преоптоварувањето продолжи, релето го исклучува Високонапонскиот прекинувач за да спречи термичко оштетување.
• Заштита од моментална прекуструјна (за кратки споеви):За струи што го надминуваат високиот праг на земање (обично 8 до 12 пати од номиналната струја), релето работи моментално, испраќајќи сигнал за исклучување без намерно одложување. Ова осигурува дека Високонапонскиот прекинувач се отвора за 20 до 30 милисекунди, ограничувајќи го оштетувањето на опремата.
• Насока заштита од прекумерна струја:Во мрежни системи, дефекти може да се појават во која било насока. Насочените релеи користат и струја и напонски влезови за да ја одредат насоката на дефектот, осигурувајќи дека се отвора само високонапонскиот прекинувач најблиску до дефектот, додека другите остануваат затворени за да се одржи протокот на струја.
• Заштита од заземјување:За дефекти од една линија до земја, кои се вообичаени во високонапонските системи, се користи откривање на преостаната струја. Релето ја следи струјата од нулта низа, што е збир на трифазните струи. Ако струјата од нулта секвенца надмине поставен праг, релето го активира Високонапонскиот прекинувач.

Современите системи за прекинувачи со висок напон користат нумерички релеи со комуникациски способности, што овозможува далечинско следење и координација со другите прекинувачи во трафостаницата. Овие релеи исто така можат да складираат записи од настани и бранови форми на дефекти, кои се од непроценлива вредност за анализа по дефектот. Нашата фабрика во Lugao Power Co., Ltd. обезбедува сеопфатна услуга за координација на заштитно реле, обезбедувајќи дека поставките за нашиот Високонапонски прекинувач се оптимално усогласени со барањата на вашиот систем. Ние користиме софтвер за координација со стандарден индустриски стандард за да симулираме различни сценарија за дефекти и да потврдиме дека поставките на релето обезбедуваат селективна координација, што значи дека работи само прекинувачот најблиску до дефектот.

Практичен пример: во далновод од 230 kV, заштитното реле за високонапонски прекинувач може да се постави да исклучува 1,2 пати од номиналната струја за преоптоварување со подесување на временскиот бирач од 2 секунди и 12 пати повеќе од номиналната струја за моментално исклучување. Ако се запали голем мотор, предизвикувајќи 1,4 пати напојување на струјата, релето нема да се исклучи бидејќи времетраењето на преоптоварувањето е кратко. Меѓутоа, ако се појави дефект од фаза до фаза, струјата може да достигне 18 пати поголема од номиналната вредност, а релето веднаш ќе го исклучи Високонапонскиот прекинувач, отстранувајќи ја грешката во рок од 3 циклуси. Оваа селективна координација е од суштинско значење за одржување на стабилноста на системот и спречување на каскадни прекини.Lugao Power Co., Ltd.обезбедува детален водич за поставување на релето со секој високонапонски прекинувач, помагајќи им на претпријатијата да постигнат оптимална координација.

Кои се клучните технички спецификации за прекин на дефект?

Способноста на Високонапонскиот прекинувач да се справува со кратки кола и преоптоварувања е дефинирана со збир на критични технички спецификации. Овие параметри ја одредуваат стапката на струја на дефект на прекинувачот, времето на прекин и способноста за минлив напон за обновување (TRV). Lugao Power Co., Ltd. произведува сеопфатен опсег на високонапонски прекинувачи за различни напонски нивоа и услови за дефекти. Табелата подолу ги сумира клучните спецификации за справување со дефекти за нашите најпопуларни модели, кои се користат во трафостаниците за пренос и дистрибуција ширум светот. Сите вредности се типски тестирани во согласност со стандардите IEC 62271-100 и ANSI C37.09.

Покрај стандардните оценки, нашата фабрика нуди Високонапонски прекинувач со подобрени можности за прекин на дефектот. На пример, обезбедуваме верзија со „голема брзина“ со оптимизиран механизам за работа што го намалува времето на отворање за 5 милисекунди, што е критично за апликациите за прекинувачи на генератори. Нудиме и варијанта на префрлување „банка на кондензатор“ со повисока ознака TRV за префрлување на капацитивни струи. Сите наши високонапонски прекинувачи се опремени со механизам за само-експлозија на пуфер кој ја намалува работната енергија потребна за прекин на дефект за 30 проценти, овозможувајќи помали пружини и посигурна работа.

За да се осигураме дека нашиот Високонапонски прекинувач ги исполнува наведените оценки за дефекти, секоја единица е подложена на сеопфатна фабричка програма за тестирање. Ова вклучува диелектрични тестови (фреквенција на моќност и импулс на молња), тестови за краток спој во независни лаборатории и тестови за механичка издржливост (над 10.000 операции). Нашата фабрика во Lugao Power Co., Ltd. обезбедува целосен тест извештај со секоја пратка, вклучувајќи осцилограми на тестови за прекин на дефекти, обезбедувајќи целосна следливост. За корисниците на комуналните услуги, овие тест извештаи се од суштинско значење за мрежното планирање и студиите за координација, и тие обезбедуваат гаранција дека Високонапонскиот прекинувач ќе работи како што се очекува кога ќе се појави дефект.

Како може одржувањето и тестирањето да обезбедат сигурно справување со дефекти?

Дури и најдобриот високонапонски прекинувач нема да се справи со краток спој или преоптоварување ако не се одржува правилно. Ракувањето со дефекти се потпира на прецизното време на механичките компоненти, интегритетот на медиумот за гаснење на лакот и правилната работа на релеите и контролните кола. Нашата фабрика во Lugao Power Co., Ltd. има развиено сеопфатна програма за одржување на нашиот високонапонски прекинувач, која вклучува периодична проверка, функционално тестирање и дијагностичка анализа. Редовното одржување не само што осигурува дека прекинувачот ќе работи кога е потребно, туку и го продолжува неговиот животен век и го намалува ризикот од катастрофален дефект.

Основни практики за одржување за сигурно справување со дефекти на високонапонскиот прекинувач:

• Мерење на контактно абење и ерозија:По прекин на краток спој, контактите со лак може да се еродираат. Нашиот дизајн на прекинувачот со висок напон вклучува индикатор за абење што им овозможува на операторите да го проценат преостанатиот век на контакт. Препорачуваме годишно да се мери отпорот на контакт (со користење на микроомметар) и да се заменат контактите кога отпорот се зголемува за повеќе од 20 проценти во однос на основната линија.
• Следење на густината на гасот и влагата SF6:Притисокот на гасот SF6 мора да се одржува во наведениот опсег за правилно гаснење на лакот. Мониторот за густина постојано го следи притисокот на гасот и ги предупредува операторите доколку дојде до истекување. Дополнително, содржината на влага треба да се проверува полугодишно; ако надминува 200 ppm, гасот треба да се филтрира или замени. Нашата фабрика обезбедува услуга за ракување и анализа на гас за сите наши високонапонски прекинувачи.
• Тест за тајминг на оперативниот механизам:Времето на отворање и затворање на прекинувачот мора да се проверува годишно со помош на дигитален тајминг анализатор. Отстапувањата од повеќе од 10 проценти од фабрички поставените вредности може да укажуваат на механичко абење или неусогласеност. Нашиот високонапонски прекинувач има модуларен механизам за работа што може да се сервисира без да се отстрани прекинувачот од употреба.
• Тестови за отпор на изолација и фактор на моќност:Изолационите делови - пост-изолатори, чаури и внатрешни потпорни структури - треба да се тестираат за диелектричен интегритет. Препорачуваме да се врши тест на факторот на моќност (тен делта) на секои три години за да се открие какво било влошување на изолационите својства.

За да ја илустрирате важноста на одржувањето, разгледајте случај од едно европско претпријатие во кое доживеа висок напонски прекинувач од 245 kV да не се исклучи за време на краток спој, предизвикувајќи голема штета на трансформаторот. Истрагата покажа дека механизмот за работа на прекинувачот акумулирал влага поради неуспешна заптивка, а намотката за патување била заглавена. Компанијата последователно го усвои нашиот препорачан годишен тест за тајминг и проверка на влага, и тие не доживеале слични дефекти во изминатите осум години. Нашата фабрика обезбедува детален дневник за одржување со секој високонапонски прекинувач и нудиме обука за вработените во комуналните услуги за правилно тестирање и дијагностички процедури.

За клиентите на кои им е потребна сеопфатна поддршка, Lugao Power Co.,Ltd. нуди договор за услуги кој вклучува годишна посета на техничар обучен во фабрика, дијагностички тестови на лице место и замена на резервни делови за итни случаи. Ние, исто така, обезбедуваме опција за далечинско следење што континуирано ги следи клучните параметри на Високонапонскиот прекинувач, испраќајќи предупредувања до контролниот центар на претпријатието доколку некој параметар излезе од нормалниот опсег. Со инвестирање во редовно одржување и искористување на нашата дијагностичка експертиза, комуналните претпријатија можат да обезбедат дека нивниот високонапонски прекинувач сигурно ќе се справи со кратки кола и преоптоварувања, заштитувајќи го електроенергетскиот систем и минимизирајќи го времето на прекин.

Најчесто поставувани прашања (ЧПП)

Прашање 1: Која е максималната струја на куса врска што може да ја прекине високонапонскиот прекинувач?

Одговор: Максималната струја на куса врска зависи од номиналниот капацитет на прекин на прекинувачот, кој е наведен во kA. За нашите високонапонски прекинувачи од серијата LGB, максималната струја на прекин се движи од 31,5 kA за моделите од 72,5 kV до 63 kA за моделите од 550 kV. Овој рејтинг се базира на симетрична струја на номиналниот напон. Прекинувачот исто така може да ги прекине асиметричните струи на дефекти со DC компонента, под услов вкупната струја да не ја надминува дизајнерската способност на прекинувачот. За повисоки нивоа на дефекти, може да се користат повеќе прекинувачи во серија или да се избере прекинувач со повисока оцена. Нашата фабрика обезбедува услуга за анализа на ниво на дефекти за да помогне во изборот на точниот прекинувач за вашиот систем.

Прашање 2: Како високонапонскиот прекинувач го гаси лакот откако ќе се отвори?

Одговор: Високонапонскиот прекинувач користи пуфер механизам кој го компресира гасот SF6 и го насочува низ млазницата низ лакот. Протокот на гас со голема брзина го лади лакот и ги отстранува јонизираните честички, додека електронегативните SF6 молекули заробуваат слободни електрони, спречувајќи ја ре-јонизацијата. Лакот се гаси на тековниот премин на нула, а диелектричната јачина на контактниот јаз брзо се обновува. Овој процес се повторува за секоја фаза независно. Нашиот високонапонски прекинувач е тестиран за да обезбеди сигурно гасење на лакот под сите услови на дефект.

Прашање 3: Дали високонапонскиот прекинувач може да се справи со повеќекратни кратки кола без потреба од одржување?

Одговор: Да, високонапонскиот прекинувач е дизајниран да се справува со повеќекратни прекини на дефекти пред да бара одржување. Бројот на прекини на дефекти што може да се справи зависи од големината на струјата на дефектот и дизајнот на прекинувачот. На пример, нашиот високонапонски прекинувач може да се справи со 20 целосно оценети прекини на краток спој без замена на контактите. Меѓутоа, за помали струи на дефекти, бројот на прекини може да биде значително поголем. Препорачуваме да го следите абењето на контактот со помош на индикаторот за абење и да закажувате одржување врз основа на прекинатата кумулативна струја на дефект. Нашата фабрика обезбедува калкулатор за одржување за да помогне во ова планирање.

Прашање 4: Која е разликата помеѓу краток спој и преоптоварување во однос на работата на прекинувачот со висок напон?

Одговор: Краткиот спој е дефект со висока струја што бара моментален прекин, обично во рок од 3 до 5 циклуси, за да се спречи оштетување на опремата. Преоптоварување е умерена прекумерна струја што не е веднаш опасна, а релето на прекинувачот може да дозволи да опстојува неколку секунди до минути за да се исчистат привремените преоптоварувања. Високонапонскиот прекинувач работи побрзо за кратки споеви отколку за преоптоварувања. За преоптоварувања, прекинувачот може да биде опремен со термичка или инверзна карактеристика на патување. Нашите поставки на заштитното реле се оптимизирани за да се разликуваат овие две состојби, обезбедувајќи правилен одговор.

Прашање 5: Колку често Високонапонскиот прекинувач треба да се тестира за перформанси за справување со дефекти?

Одговор: Ви препорачуваме сеопфатен тест на перформансите на Високонапонскиот прекинувач за справување со дефекти најмалку еднаш годишно, вклучувајќи тестови за тајминг, мерење на отпорност на контакт и анализа на гас SF6. За прекинувачите кои работат често или се наоѓаат во сурови средини, се препорачува почесто тестирање (на секои 6 месеци). Дополнително, по секој поголем прекин на дефектот (над 50 проценти од номиналниот капацитет за кршење), прекинувачот треба да се прегледа и тестира. Нашата фабрика обезбедува детална процедура за тестирање и нуди услуги за тестирање на терен за сите наши производи за прекинувачи со висок напон.

Заклучок: Обезбедете сигурна заштита од дефекти со високонапонски прекинувач

Високонапонските прекинувачи се одбраната на првата линија од кратки споеви и преоптоварувања во електроенергетските системи. Нивната способност за брзо и сигурно откривање, прекинување и изолирање на условите за дефект е од клучно значење за стабилноста на системот, заштитата на опремата и безбедноста на персоналот. Како што објаснивме, процесот вклучува прецизна координација на релето, брзо механичко дејство и напредно гаснење на лакот со користење на гас SF6. Техничките спецификации и практиките за одржување што ги наведовме гарантираат дека вашиот високонапонски прекинувач ќе работи кога е најважно. Во Lugao Power Co., Ltd., нашата фабрика изработи сеопфатна палета на високонапонски прекинувачи кои ги исполнуваат највисоките меѓународни стандарди и се поддржани од децениското искуство во електроенергетската индустрија.

Дали планирате да го надградите или проширите вашиот систем за заштита?Контактирајте со Lugao Power Co., Ltd. денесза сеопфатна консултација за заштита од дефекти. Нашиот тим од инженери на електроенергетскиот систем ќе ги анализира нивоата на дефекти на вашиот систем, координацијата на заштитата и барањата за опрема и ќе препорача оптимално решение за прекинувачи со висок напон. Ние нудиме целосна техничка поддршка, вклучувајќи координација на поставување на релето, надзор на инсталацијата и обука за вашиот персонал за одржување.Побарајте ја вашата бесплатна проценка на системот за заштита сега од Lugao Power Co.,Ltd. и погрижете се вашиот електроенергетски систем да биде заштитен со најквалитетната технологија за прекинувачи со висок напон.