Како високонапонски разводни уређаји осигуравају сигуран и стабилан рад електроенергетских система?

Како високонапонски разводни уређаји осигуравају сигуран и стабилан рад електроенергетских система?

И. Дефиниција језгра и индустријско позиционирање високонапонских разводних уређаја

Високонапонска расклопна опрема је основни комплет опреме за дистрибуцију електричне енергије у систему за пренос и дистрибуцију електричне енергије. Према општим стандардима електропривреде, посебно се односи на затворене расклопне уређаје са називним радним напоном већим од 36кВ, који могу да реализују повезивање, искључење, надзор, заштиту и контролу високонапонских енергетских кола. За разлику од обичне нисконапонске опреме за дистрибуцију електричне енергије, високонапонски расклопни уређај је дуго времена у напуњеном стању приправности, остаје у затвореном положају већину времена и обавља операције отварања и искључивања само током одржавања опреме, кварова на линији и диспечирања електричне мреже, са изузетно ниском толеранцијом кварова опреме и изузетно високим захтевима за поузданост.

Као кључно чвориште енергетских мрежа, електрана, индустријских и рударских предузећа и великих система за дистрибуцију електричне енергије у зградама, високонапонски разводни уређаји директно одређују стабилност, сигурност и континуитет напајања. Не само да може прецизно да одсече струје квара као што су преоптерећење, кратки спој и пренапон грома, већ и да реализује разумну дистрибуцију електричне енергије, изолацију линија и заштиту опреме, што га чини незаменљивом основном опремом у систему дистрибуције електричне енергије високог и ниског напона. У протеклих 15 година, са надоградњом енергетске интелигенције и озелењавањем, технологија високонапонских прекидача се брзо поновила. Минимални уљни прекидачи и прекидачи са ваздушним ударом су постепено унапређивани, а сумпор-хексафлуоридни (СФ6) прекидачи су постали главна конфигурација језгра тренутних високонапонских склопних уређаја због своје одличне изолације и перформанси гашења лука.

ИИ. Потпуна категорија подела нивоа напона расклопних уређаја

Према називном радном напону, електропривреда дели разводне уређаје у три категорије: нисконапонске, средњенапонске и високонапонске. Три типа опреме имају значајне разлике у сценаријима примене, структурној конфигурацији и безбедносним стандардима, прилагођавајући се потребама различитих сценарија дистрибуције електричне енергије:

1. Нисконапонски склопни уређај (ЛВ)

Са називним радним напоном ≤ 1кВ, углавном се инсталира на нисконапонској страни трансформатора за дистрибуцију електричне енергије и широко се користи у сценаријима терминалне дистрибуције електричне енергије као што су индустријске радионице, пословне зграде и стамбене заједнице. Одговоран је за дистрибуцију терминалне електричне енергије и основну заштиту кола, са једноставном структуром, практичним радом и ниским трошковима одржавања.

2. Средњонапонски склопни уређај (МВ)

Називни опсег радног напона је 1кВ ~ 75кВ. То је уобичајена опрема у индустријској производњи и малим и средњим трафостаницама. Углавном је прилагођен генераторима, напојним струјним круговима, великим моторима, регионалним преносним и дистрибутивним водовима и другој опреми, узимајући у обзир ефикасност дистрибуције енергије и могућности заштите од кварова, и прилагођавајући се средњим сценаријима преноса енергије.

3. Високонапонски разводни уређај (ХВ)

Са називним радним напоном ≥ 75кВ, то је посебна опрема за пренос и дистрибуцију енергије високог напона. Дизајниран за радне услове високог напона, велике струје и великог оптерећења, опремљен је комплетним сетом побољшаних сигурносних заштитних уређаја и прецизних компоненти за надзор. Углавном се користи у сценаријима са високим ризиком и великим оптерећењем као што су велике трафостанице, електране, међупровинцијски далеководи, петрохемијска индустрија и металуршка тешка индустрија, и представља кључну гаранцију за стабилан рад високонапонских енергетских мрежа.

ИИИ. Детаљно објашњење комплетних основних компоненти и функција високонапонских разводних уређаја

Високонапонска расклопна јединица има модуларну затворену орманску структуру, која је подељена на унутрашње и спољашње уградне форме. Целина се састоји од три модула: опреме примарног главног кола, секундарне опреме за контролу и надзор и сигурносне заштитне опреме. Све компоненте раде заједно на изградњи комплетног система за дистрибуцију, заштиту и надзор. Функције основних компоненти су следеће:

1. Високонапонски прекидач (основна извршна компонента)

Познато као "срце" високонапонских разводних уређаја, то је једина језгра компонента која може да укључује и искључује кола са оптерећењем и прекида струје кратког споја. Брзина одзива опреме може достићи милисекунде. Када дође до преоптерећења, кратког споја, цурења и других кварова у линији, он може моментално прекинути круг квара, спречити ширење квара и заштитити позадинску опрему и цео далековод. Тренутно, главни тип је СФ6 прекидач, који има предности снажне способности гашења лука, добре перформансе изолације, ниске стопе кварова и дугог века трајања, прилагођавајући се дуготрајним условима непрекидног рада.

2. Мерни трансформатори (језгро надзора и мерења)

Подељени на струјне трансформаторе (ЦТ) и напонске трансформаторе (ВТ), они су „чулни органи“ расклопних уређаја. Основна функција је претварање високог напона и велике струје у стандардне нисконапонске и сигнале мале струје. С једне стране, пружа тачне податке за мерење инструмента и праћење података о снази; са друге стране, обезбеђује сигнале окидача за заштитне релеје, реализујући аутоматско рано упозорење и окидање квара, и обезбеђујући визуелизован и контролисан рад електроенергетског система.

3. Прекидач за уземљење (језгро сигурносне заштите)

То је обавезна сигурносна компонента, која се углавном користи у условима одржавања опреме. Након што се прекидач и растављач отворе и искључе, прекидач за уземљење може брзо успоставити круг уземљења, потпуно ослободити индуковане набоје и преостали напон који је остао у линији и опреми, елиминисати скривену опасност од рада под напоном и у потпуности осигурати личну сигурност особља за одржавање и сигурност опреме.

4. Степ-Уп/Степ-Довн трансформатор

То је највећа и најскупља опрема за претварање енергије у расклопној јединици. Степ-уп трансформатори се углавном користе на крају преноса за смањење струје преноса повећањем напона и смањење губитка снаге у преносу на велике удаљености; Степ-довн трансформатори се користе на терминалу за дистрибуцију електричне енергије за претварање електричне енергије високог напона у нисконапонску електричну енергију погодну за индустријску и цивилну опрему, остварујући ефикасан пренос и разумно прилагођавање електричне енергије.

5. Прекидач за искључивање (изолациона компонента)

Такође познат као изолатор, то је механички ручни прекидач без функције гашења лука и строго је забрањено радити са оптерећењем. Његова главна функција је да оствари физичку изолацију између опреме и електроенергетске мреже, формира очигледну тачку прекида напајања, обезбеди безбедне услове рада за одржавање опреме и рад и одржавање линије, и представља основни безбедносни гарантни уређај за рад на високом напону.

6. Заштитни релеј (интелигентна контролна компонента)

„Интелигентан мозак“ расклопне опреме може да прати радне параметре као што су напон линије, струја и температура у реалном времену 24 сата дневно и прецизно идентификује ненормалне услове рада као што су кратки спој, преоптерећење и квар на земљи. Када се открије квар, он одмах шаље инструкцију за активирање прекидача и истовремено гаси лук квара и бележи податке о грешци, остварујући брзу изолацију квара и могућност праћења.

7. Сабирнице (канал за пренос електричне енергије)

Направљен од проводних материјала ниске импедансе, главни је канал за пренос електричне енергије унутар разводног уређаја. Одговоран је за повезивање свих основних компоненти као што су прекидачи, трансформатори и трансформатори, обезбеђујући ефикасан и стабилан пренос електричне енергије у орману. Квалитет његовог материјала и процес уградње директно утичу на укупну ефикасност преноса расклопног уређаја.

8. Одводники пренапона и мрежа за уземљење (систем заштите од пренапона)

Одводници пренапона су посебно дизајнирани за пролазне ударе високог напона као што су пренапон грома и пренапон прекидача. Они могу брзо да апсорбују енергију пренапона и избегну високонапонски квар изолационих слојева опреме; носећа мрежа за уземљење се састоји од подземних металних електрода и шипки за уземљење, које могу брзо да спроведу струју квара и ударну струју у земљу, обезбеђујући двоструку заштиту опреме од пролазних оштећења високог напона.

9. Контактор

Погодан за помоћна кола ниског напона испод 1кВ, може често да укључује и искључује контролна кола и струјна кола даљински, углавном контролишући оптерећења као што су мотори, кондензатори и опрема за осветљење. У поређењу са прекидачима, контактори имају већу радну фреквенцију и дужи механички век, али немају капацитет прекидања високог напона квара и користе се само као нисконапонске помоћне компоненте управљања.

ИВ. Два главна типа високонапонских разводних уређаја и поређење њихових предности и мана

Према различитим изолационим медијима, индустрија дели високонапонске разводне уређаје у две категорије: расклопне апаратуре са ваздушном изолацијом (АИС) и расклопне уређаје са изолацијом гасом (ГИС). Ова два имају значајне разлике у сценаријима прилагођавања, карактеристикама перформанси и трошковима рада и одржавања:

1. Ваздушно изоловани разводни уређај (АИС)

Са природним ваздухом као изолационим медијумом, то је главни тип традиционалних високонапонских разводних уређаја. Његове основне предности су једноставна структура, ниска цена, згодна инсталација, интуитивна дијагноза кварова и мале потешкоће у свакодневном одржавању; Његови недостаци су велика запремина ормара, перформансе изолације које у великој мери утичу на околину и лака деградација изолације у влажним, прашњавим и загађеним срединама. Углавном је погодан за вањске конвенционалне подстанице и сценарије дистрибуције енергије високог напона са добрим радним условима.

2. Гасом изолована расклопна опрема (ГИС)

Коришћењем гаса сумпор хексафлуорида (СФ6) високе чистоће као изолације и медијума за гашење лука, све компоненте под напоном су запечаћене у кабинету испуњеном гасом. Његове основне предности су компактан ормар, мала површина пода, стабилне перформансе изолације, на које не утичу спољна прашина, влага и сурово време, изузетно висока поузданост у раду и изузетно ниска стопа кварова; његови недостаци су висока цена опреме, сложен процес одржавања и строги захтеви за перформансе заптивања. Углавном је погодан за хигх-енд сценарије као што су урбане језгре подстанице, затворене машинске просторије, тешки радни услови и пренос електричне енергије велике густине.

В. Уобичајене грешке и стандардизоване шеме за решавање проблема високонапонских разводних уређаја

Укупна стопа кварова високонапонских разводних уређаја је ниска, али дуготрајан рад, ерозија животне средине, неправилан рад и старење компоненти могу узроковати различите кварове. У комбинацији са искуством у раду и одржавању на првој линији, овај рад разређује узроке високофреквентних кварова и стандардизована решења, која су погодна за свакодневну проверу и рад на одржавању опреме:

1. Ручица за управљање се не може закључати: Углавном је узроковано рђом, заглављивањем, старењем унутрашњег механизма за закључавање или неусклађеним кључевима. Метода третмана: Проверите специјални оперативни кључ, очистите и уклоните рђу механизам за закључавање, додајте специјалну маст за подмазивање и директно замените оштећене компоненте како бисте осигурали нормалну функцију механичког закључавања.

2. Ненормална бука унутар кабинета: Основни узроци су електромагнетне вибрације узроковане лабавим причврсним завртњима преградне плоче и кабловима који додирују плочу уводнице. Метода третмана: У потпуности причврстите завртње преградне плоче ормарића и нанесите заптивач да бисте причврстили интерфејс кабла како бисте елиминисали буку вибрације контакта.

3. Прегрејани спојеви ожичења: Углавном је узроковано лабавим завртњима, дуготрајним радом преоптерећења и превеликим контактним отпором. Метода третмана: Радите стриктно према називној струји опреме, причврстите све завртње за ожичење и благовремено замените старе и оксидоване сабирнице и спојеве.

4. Неквалификовани тест изолације и чести кварови на земљи: Главни узроци су напукли, влажни и контаминирани изолатори, што ће довести до значајног пада перформанси изолације. Метода третмана: Замените оштећене изолаторе, очистите изолационе компоненте кућишта специјалним средствима за чишћење изолације и темељно осушите влажне површине да бисте повратили перформансе изолације.

5. Ненормално отварање и затварање заштитних капака: Деформација капака, недостатак уља у покретним деловима и заглављивање ситница довешће до неуспешног отварања и затварања. Метода третмана: Очистите ситнице у покретним деловима, исправите деформисане капке, додајте уље за подмазивање и подесите тачност отварања и затварања.

6. Гашење индикаторских лампица статуса: Уобичајени узроци укључују оштећење сијалице, прегоревање осигурача/отпорника, лош контакт помоћних прекидача и кварове крајњег прекидача. Метода третмана: Замените оштећене сијалице и осигураче, очистите контакте помоћних прекидача и проверите радни статус прекидача на терминалу.

7. Неправилан рад контролне јединице: Основни разлози су лабави завртњи на блоку терминала и лош контакт контролног утикача. Метода третмана: Причврстите све завртње терминала, поново прикључите и закључајте контролни конектор да бисте осигурали стабилан контакт линије.

ВИ. Основне функције заштите са пет превенција високонапонских разводних уређаја (безбедно језгро)

Функција међусобног закључавања са пет превенција је основни безбедносни дизајн високонапонских разводних уређаја, који је обавезна стандардна конфигурација у индустрији. Може механички да елиминише велике несреће електричне енергије узроковане погрешним радом људи и представља кључну гаранцију за сигурност рада на високом напону:

1. Спречите затварање са оптерећењем: Након што су колица прекидача затворена у пробном положају, механичка брава закључава колица, која се не могу гурнути у радни положај под напоном, елиминишући несрећу затварања са оптерећењем.

2. Спречите затварање линијом за уземљење: Када је прекидач за уземљење ормана у затвореном положају, прекидач се не може затворити и укључити, избегавајући кратки спој и експлозију изазвану принудним преносом енергије без уклањања уземљења.

3. Спречите случајни улазак у интервал уживо: Када је прекидач у затвореном и радном стању под напоном, задња врата ормарића су закључана механичком бравом и не могу се отворити, спречавајући особље да уђе у зону под напоном и добије струјни удар.

4. Спречите да виси вод за уземљење струјом: Када је прекидач у затвореном и радном стању под напоном, радни механизам прекидача за уземљење је закључан и не може се затворити и уземити, елиминишући квар кратког споја изазваног висећим уземљењем са струјом.

5. Спречите повлачење ножа са оптерећењем: Када је прекидач у затвореном стању са оптерећењем, колица се не могу померити из радног положаја, а забрањено је отварање изолационог прекидача са оптерећењем.

ВИИ. Основни резиме пуног текста

Високонапонска расклопна опрема је основни комплет опреме за дистрибуцију електричне енергије за високонапонске електроенергетске системе изнад 75кВ. Ослањајући се на координиран рад модуларних компоненти као што су прекидачи, инструментни трансформатори, релеји и системи уземљења, интегрише пет основних функција: дистрибуцију електричне енергије, контролу кола, заштиту од кварова, сигурносну заштиту и надзор у реалном времену. У погледу категорија, углавном се дели на два типа: АИС ваздушно изолована расклопна опрема са једноставном структуром и практичним радом и одржавањем, и ГИС гасно изолована расклопна опрема са стабилним перформансама и погодна за сценарије високог квалитета.

Опрема у целини има карактеристике ниске стопе отказа, дугог века трајања и високе поузданости и дуго је у стању приправности. Његова основна гаранција безбедности потиче од стандардизованог дизајна са пет превенција и савршених механизама за заштиту од пренапона, преоптерећења и кратког споја. Свакодневне грешке у раду су углавном узроковане старењем компоненти, лабавом инсталацијом, ерозијом животне средине и неправилним радом, а вероватноћа квара се може знатно смањити редовним прегледом и стандардизованим радом и одржавањем. У областима као што су пренос електричне мреже, индустријска дистрибуција електричне енергије и нова енергија, стабилан рад високонапонских расклопних уређаја је кључна основа за сигуран, ефикасан и континуиран рад читавог електроенергетског система.

ВИИИ. Често постављана питања о високој фреквенцији (опште индустрије)

П1: Која је основна разлика између високонапонских и нисконапонских склопних уређаја?

А1: Основне разлике леже у називном напону, нивоу изолације и функционалном позиционирању. Високонапонска расклопна јединица (≥75кВ) има високонапонско гашење лука, способност прекидања кратког споја и петопревенциону заштиту, која се користи за пренос главног вода; Нисконапонски расклопни уређај (≤1кВ) се користи само за терминалну дистрибуцију електричне енергије, са једноставном структуром и без високонапонске заштите.

П2: Како изабрати између ГИС и АИС високонапонских разводних уређаја?

А2: Изаберите АИС за конвенционалне услове рада на отвореном, добре услове рада и ограничен буџет; изаберите ГИС за урбана средишта, затворене машинске просторије, тешке услове рада и ограничен простор.

П3: Може ли се високонапонска разводна опрема често користити?

А3: Не. Високонапонским прекидачима је забрањено чести рад са оптерећењем; само нисконапонски контактори могу често укључивати и искључивати помоћна кола, иначе ће убрзати старење опреме и изазвати скривене опасности.

П4: Може ли се функција пет-превенције високонапонских склопних уређаја ручно отпустити?

А4: Строго је забрањено пуштање без дозволе. Само професионално особље за руковање и одржавање може га привремено откључати у складу са спецификацијама током одржавања и након предузимања мера заштите и мора се вратити одмах након рада.

П5: Које су главне опасности и принципи лечења прегрејаних спојева разводних уређаја?

А5: Опасности укључују убрзано старење компоненти, изазивање кратких спојева, па чак и пожара; принципи лечења: проверите оптерећење, причврстите зглобове, замените старе компоненте и елиминишите преоптерећење.

П6: Да ли је потребно искључити ради одржавања ако постоји ненормална бука унутар високонапонске разводне опреме?

А6: Да. Ненормална бука је рано упозорење о ненормалности опреме. Ако се не проверава дуже време, то ће изазвати грешке. Неопходно је одмах искључити ради провере и отклањања скривених опасности пре наставка рада.

П7: Које индикаторе треба свакодневно детектовати за разводне уређаје изоловане СФ6 гасом?

А7: Редовно детектујте гас СФ6 (притисак, чистоћа, микро-вода) и херметичност кабинета и проверавајте перформансе изолације и флексибилност механичког рада.