Coñecementos básicos de aparellos de conmutación de alta tensión

Os armarios de distribución de alta tensión úsanse amplamente nos sistemas de distribución de enerxía para recibir e distribuír enerxía eléctrica. Parte do equipo ou das liñas de enerxía pode poñerse en funcionamento ou deixar de funcionar segundo o funcionamento da rede eléctrica, e a parte avariada pode retirarse rapidamente da rede eléctrica cando o equipo ou a liña de enerxía falla, para garantir o funcionamento normal da parte libre de avarías da rede eléctrica, así como o equipo e a seguridade do persoal de operación e mantemento. Polo tanto, os aparellos de distribución de alta tensión son un equipo de distribución de enerxía moi importante, e o seu funcionamento seguro e fiable é de grande importancia para o sistema eléctrico.

1. Clasificación dos interruptores de alta tensión

Tipo de estrutura:
Tipo blindado Todos os tipos están illados e conectados a terra por placas metálicas, como o tipo KYN e o tipo KGN
Tipo de intervalo Todos os tipos están separados por unha ou máis placas non metálicas, como o tipo JYN
O tipo caixa ten unha carcasa metálica, pero o número de compartimentos é menor que o do mercado blindado ou o tipo de compartimento, como o tipo XGN
Colocación do interruptor automático:
Tipo de chan O propio carro de man do disyuntor aterrou e foi empuxado cara ao interior do armario
O carro de man montado no medio está instalado no medio do armario de distribución e a carga e descarga do carro de man require un coche de carga e descarga.

Carreta de man montada no medio

Carro de man de chan

Tipo de illamento
Aparellaxe de interruptores con illamento metálico e peche
Aparella de distribución con illamento metálico encerrado en gas SF6 (armario inflable)

2. Estrutura da composición do armario de distribución de alta tensión KYN

O armario de distribución está composto por un corpo de armario fixo e pezas extraíbles (denominadas carro de man)

 

un. Gabinete
A carcasa e as particións da aparellaxe están feitas de chapa de aceiro de aluminio e cinc. Todo o armario ten alta precisión, resistencia á corrosión e á oxidación, pero tamén ten unha alta resistencia mecánica e un aspecto fermoso. O armario adopta unha estrutura ensamblada e está conectado con porcas remachables e parafusos de alta resistencia. Polo tanto, a aparellaxe ensamblada pode manter a uniformidade das dimensións.
O armario de distribución está dividido por divisións na sala de carros de man, na sala de barras colectoras, na sala de cables e na sala de instrumentos de relés, e cada unidade está ben conectada á terra.
Sala de autobús A
A sala de barras colectoras está disposta na parte superior da parte traseira do armario de distribución para a instalación e disposición de barras colectoras de CA trifásicas de alta tensión e para a conexión con contactos estáticos a través de barras colectoras derivadas. Todas as barras colectoras están seladas de plástico con manguitos illantes. Cando a barra colectora atravesa a partición do armario de distribución, fíxase cun pasamuros. Se se produce un arco de falla interno, pode limitar a propagación do accidente aos armarios adxacentes e garantir a resistencia mecánica da barra colectora.

 

Sala de carros de man B (disxuntores)
Na sala de interruptores hai instalado un carril guía específico para que o carro do interruptor se deslice e traballe no seu interior. O carro manual pode moverse entre a posición de traballo e a posición de proba. A partición (trampa) do contacto estático está instalada na parede traseira da sala de carros manuais. Cando o carro manual se move da posición de proba á posición de traballo, a partición ábrese automaticamente e o carro manual móvese na dirección oposta para pechar completamente, garantindo así que o operador non toque o corpo cargado.
Os interruptores automáticos pódense dividir en medios de extinción de arco:
• Interruptor de circuíto de aceite. Divídese en máis interruptores de circuíto de aceite e menos interruptores de circuíto de aceite. Todos son contactos que se abren e conectan en aceite, e o aceite de transformador utilízase como medio de extinción do arco.
• Interruptor de aire comprimido. Un interruptor que emprega aire comprimido a alta presión para apagar o arco.
• Interruptor de circuíto SF6. Un interruptor que usa gas SF6 para apagar o arco.
• Interruptor de circuíto en baleiro. Un interruptor de circuíto no que os contactos se abren e se pechan en baleiro e o arco se extinguí en condicións de baleiro.
•Interruptor xerador de gas sólido. Un interruptor que emprega materiais xeradores de gas sólido para extinguir o arco mediante a descomposición do gas baixo a acción da alta temperatura do arco.
• Interruptor de circuíto de soprador magnético. Un interruptor no que o arco é soprado na grella de extinción de arco por un campo magnético no aire, de xeito que se alonga e arrefría para extinguir o arco.

 

Segundo as diferentes formas de enerxía empregadas polo mecanismo operativo, estes pódense dividir nos seguintes tipos:
Mecanismo manual (CS): Refírese ao mecanismo operativo que emprega a forza humana para pechar o freo.
2. Mecanismo electromagnético (MC): refírese ao mecanismo de funcionamento que emprega electroimáns para pechar.
3. Mecanismo de resorte (CT): refírese a un mecanismo de peche por resorte que emprega forza humana ou un motor para almacenar enerxía no resorte para lograr o peche.
4. Mecanismo motor (MC): refírese ao mecanismo de accionamento que emprega un motor para pechar e abrir.
5. Mecanismo hidráulico (MC): refírese ao mecanismo de funcionamento que emprega aceite a alta presión para empurrar o pistón para conseguir o peche e a apertura.
6. Mecanismo pneumático (MC): refírese ao mecanismo de funcionamento que emprega aire comprimido para empurrar o pistón para conseguir o peche e a apertura.
7. Mecanismo de imán permanente: emprega imáns permanentes para manter a posición do interruptor. É un mecanismo de funcionamento electromagnético, retención de imán permanente e control electrónico.

Sala de cable C
Na sala de cables pódense instalar transformadores de corrente, interruptores de terra, pararraios (protectores contra sobretensións), cables e outros equipos auxiliares, e na parte inferior prepárase unha placa de aluminio cortada e extraíble para garantir a comodidade da construción in situ.

Sala de instrumentos de relés D
O panel da sala de relés está equipado con dispositivos de protección de microordenadores, manivelas de funcionamento, placas de presión de saída de protección, medidores, indicadores de estado (ou pantallas de estado), etc.; na sala de relés, hai bloques de terminais, interruptores de alimentación CC do bucle de control de protección de microordenadores e traballo de protección de microordenadores. Fonte de alimentación CC, interruptor de alimentación de funcionamento do motor de almacenamento de enerxía (CC ou CA) e equipos secundarios con requisitos especiais.

Tres posicións no carro de man do aparello de distribución

Posición de traballo: o disxuntor está conectado co equipo primario. Despois de pechar, a enerxía transmítese desde o bus á liña de transmisión a través do disxuntor.

Posición de proba: a ficha secundaria pódese inserir na toma para obter a subministración de enerxía. O disyuntor pode estar pechado, operación aberta, a luz indicadora correspondente; o disyuntor non ten conexión co equipo primario e pode realizar varias operacións, pero non terá ningún efecto no lado da carga, polo que se denomina posición de proba.

Posición de mantemento: non hai contacto entre o interruptor e o equipo primario (bus), pérdese a alimentación de funcionamento (desconectouse a ficha secundaria) e o interruptor está na posición de apertura.

Dispositivo de bloqueo do armario de distribución

O armario de distribución ten un dispositivo de enclavamento fiable para cumprir os requisitos de cinco prevencións e protexer eficazmente a seguridade dos operadores e os equipos.

A. A porta da sala de instrumentos está equipada cun botón ou interruptor de transferencia suxerente para evitar que o disyuntor se peche e se divida por erro.

B, a man do disxuntor na posición de proba ou na posición de traballo, o disxuntor pode ser operado e, no peche do disxuntor, a man non pode moverse para evitar a carga do coche da manivela de empuxe incorrecta.

C. Só cando o interruptor de terra estea na posición de apertura, a carretilla manual do disxuntor pode moverse da posición de proba/mantemento á posición de traballo. Só cando a carretilla manual do disxuntor estea na posición de proba/mantemento, pode activarse o interruptor de terra. Deste xeito, pódese evitar que o interruptor de terra se active por erro e que se active no tempo.

D. Cando o interruptor de terra está na posición de apertura, a porta inferior e a porta traseira do armario de distribución non se poden abrir para evitar un intervalo de electricidade accidental.

E, a man do disyuntor na posición de proba ou de traballo, sen tensión de control, só se pode realizar unha apertura manual e non se pode pechar.

F. Cando o carro manual do disyuntor está na posición de traballo, a ficha secundaria está bloqueada e non se pode extraer.

 

G, cada corpo do armario pode realizar un bloqueo eléctrico.

H. A conexión entre a liña secundaria do equipo de conmutación e a liña secundaria do carro manual do disxuntor realízase mediante un conector secundario manual. O contacto móbil do conector secundario conéctase co carro manual do disxuntor a través dun tubo retráctil corrugado de nailon. O carro manual do disxuntor só está na posición de proba e desconexión, polo que se pode conectar e retirar o segundo conector. O carro manual do disxuntor está na posición de traballo debido ao enclavamiento mecánico; o segundo conector está bloqueado e non se pode retirar.

3. Procedemento de funcionamento dos aparellos de distribución de alta tensión

Aínda que o deseño do aparello de conmutación garante a correcta secuencia de funcionamento e enclavamento, as pezas, agás que o operador poida activar o funcionamento do equipo, deben seguir estritamente os procedementos de funcionamento e os requisitos relacionados, e non deben ser de funcionamento opcional, xa que non se deben atascar en funcionamento sen unha análise previa, xa que se poderían danar os equipos e mesmo causar accidentes.

Procedemento de funcionamento da transmisión de aparellos de distribución de alta tensión

(1) Peche todas as portas dos armarios e as placas de selado traseiras e bloquéeas.

(2) Insira a manivela de funcionamento do interruptor de terra no orificio hexagonal do lado inferior dereito da porta central, xire en sentido antihorario uns 90° para que o interruptor de terra estea na posición de apertura, retire a manivela de funcionamento, a placa de enclavamento no orificio de funcionamento volverá automaticamente, cubrirá o orificio de funcionamento e a porta traseira do armario de interruptores bloquearase.

(3) Observe se os instrumentos e os sinais da porta superior do armario son normais. A lámpada de alimentación do dispositivo de protección do microordenador, a lámpada de posición da proba manual, a luz indicadora de apertura do disxuntor e a luz indicadora de almacenamento de enerxía están acesas. Se todos os indicadores non están brillantes, abra a porta do armario e confirme que o interruptor de alimentación do bus está pechado. Se se pechou, a luz indicadora aínda non está brillante, cómpre comprobar o bucle de control.

(4) Insira o pasador da manivela do disxuntor e prémao con forza, xire a manivela no sentido das agullas do reloxo. O interruptor de 6 kV queda unhas 20 voltas. A manivela queda atascada e, ao retirar a manivela, soa un "clic". Neste momento, o disxuntor está na posición de traballo. Un segundo conector está bloqueado. Pase polo disxuntor e observe o sinal correspondente (neste punto, as luces de traballo da posición do disxuntor acenderanse. Ao mesmo tempo, a luz de posición de proba da man apágase). Ao mesmo tempo, débese ter en conta que, cando a man está na posición de traballo, a placa de enclavamento no orificio de operación da coitela de terra está bloqueada e non se pode premer.

(5) instrumento de funcionamento na porta, cambiar a alimentación do disxuntor, a luz indicadora vermella de peche do instrumento na porta acéndese ao mesmo tempo, a luz de freo acéndese en verde, comproba o dispositivo de visualización eléctrico, a localización dos puntos mecánicos do disxuntor e outros sinais relacionados, todo é normal, 6 (funcionamento, interruptor, mostrará a manivela en sentido horario ata a localización do panel, a manivela de funcionamento debería restablecerse automaticamente á posición preestablecida despois de soltala).

(6) Se o interruptor automático se abre automaticamente despois de pechar ou se abre automaticamente durante o funcionamento, é necesario determinar a causa do fallo e eliminalo para que se poida retransmitir segundo o procedemento anterior.

4. Mecanismo de funcionamento do disxuntor

1, mecanismo de funcionamento electromagnético

O mecanismo de accionamento electromagnético é unha tecnoloxía madura, que emprega un mecanismo de accionamento de disxuntor dun tipo anterior. A súa estrutura é simple, con arredor de 120 compoñentes mecánicos. Utiliza a forza electromagnética producida pola corrente no núcleo do interruptor de accionamento da bobina de peche, o impacto do mecanismo de enlace de peche para o peche. A magnitude da súa enerxía de peche depende completamente da magnitude da corrente de conmutación. Polo tanto, requírese unha gran corrente de peche.

As vantaxes do mecanismo de funcionamento electromagnético son as seguintes:

A estrutura é sinxela, o traballo é máis fiable, os requisitos de procesamento non son moi altos, a fabricación é sinxela e o custo de produción é baixo;

Pode realizar o funcionamento con control remoto e o peche automático;

Ten boas características de velocidade de peche e apertura.

As desvantaxes do mecanismo de funcionamento electromagnético inclúen principalmente:

A corrente de peche é grande e a enerxía consumida pola bobina de peche é grande, o que require unha fonte de alimentación de CC de alta potencia.

A corrente de peche é grande e o interruptor auxiliar xeral e o contacto do relé non poden cumprir os requisitos. Débese equipar un contactor de CC especial e o contacto do contacto de CC coa bobina de supresión de arco úsase para controlar a corrente de peche, de xeito que se controle a acción da bobina de peche e apertura;

A velocidade de funcionamento do mecanismo de accionamento é baixa, a presión do contacto é pequena, é doado provocar o salto do contacto, o tempo de peche é longo e o cambio da tensión de alimentación ten unha gran influencia na velocidade de peche;

Custo dos materiais, mecanismo voluminoso;

O corpo do disxuntor da subestación exterior e o mecanismo de accionamento xeralmente están montados xuntos; este tipo de disxuntor integrado xeralmente só ten a función de puntos eléctricos, eléctricos e manuais, e non ten a función manual. Cando falla a caixa do mecanismo de accionamento e o disxuntor se nega á electricidade, debe ser procesado por apagón.

2, mecanismo de funcionamento por resorte

O mecanismo de accionamento do resorte está composto por catro partes: almacenamento de enerxía do resorte, mantemento de peche, mantemento de apertura, apertura. O número de pezas é superior, unhas 200, e utiliza a enerxía almacenada polo estiramento e a contracción do resorte para controlar o peche e a apertura do interruptor. O almacenamento de enerxía do resorte realízase mediante o funcionamento do mecanismo de desaceleración do motor de almacenamento de enerxía, e a acción de peche e apertura do interruptor está controlada pola bobina de peche e apertura, polo que a enerxía da operación de peche e apertura do interruptor depende da enerxía almacenada polo resorte e non ten nada que ver co tamaño da forza electromagnética, e non necesita demasiada corrente de peche e apertura.

As vantaxes do mecanismo de accionamento por resorte son as seguintes:

A corrente de peche e apertura non é grande, non precisa fonte de alimentación de alta potencia;

Pode usarse para o almacenamento remoto de enerxía eléctrica, o peche e a apertura eléctricos, así como para o almacenamento local de enerxía manual, o peche e a apertura manuais. Polo tanto, tamén se pode usar para o peche e a apertura manuais cando desapareza a fonte de alimentación de funcionamento ou o mecanismo de funcionamento se nega a funcionar. Velocidade de peche e apertura rápida, non se ve afectada polo cambio da tensión de alimentación e pode peche automático rápido;

O motor de almacenamento de enerxía ten baixa potencia e pódese usar tanto para CA como para CC.

O mecanismo de accionamento de resorte pode facer a transferencia de enerxía para obter a mellor combinación e facer que todo tipo de especificacións de interruptores de corrente de corte sexan comúns nun só tipo de mecanismo de accionamento, escollendo diferentes resortes de almacenamento de enerxía, rendibles.

As principais desvantaxes do mecanismo de accionamento por resorte son:

A estrutura é complexa, o proceso de fabricación é complexo, a precisión do procesamento é alta, o custo de fabricación é relativamente alto;

Gran forza de funcionamento, altos requisitos na resistencia dos compoñentes;

Fácil de producir fallos mecánicos e facer que o mecanismo de operación se negue a moverse, queimar a bobina de peche ou o interruptor de desprazamento;

Existe un fenómeno de salto falso, ás veces o salto falso despois da apertura non está no seu lugar, incapaz de xulgar a súa posición combinada;

As características de velocidade de apertura son deficientes.

3, mecanismo de funcionamento de imán permanente

O mecanismo de accionamento magnético permanente adopta o principio de funcionamento e a estrutura dun novo mecanismo, que consta dun imán permanente, unha bobina de peche e unha bobina de freo-ruptura. O mecanismo de accionamento electromagnético por resorte cancela o movemento e a biela, o dispositivo de bloqueo. A estrutura é simple, con moi poucas pezas (uns 50). As pezas móbiles principais son só unha en funcionamento, polo que ten unha fiabilidade moi alta. Usa un imán permanente para manter a posición do disxuntor. É un mecanismo de accionamento electromagnético, retención por imán permanente e control electrónico.

Principio de funcionamento do mecanismo de funcionamento do imán permanente: despois de pechar a bobina, esta xera electricidade na parte superior e o circuíto magnético de imán permanente na dirección oposta ao fluxo magnético. A forza magnética producida pola superposición de dous campos magnéticos fai que o núcleo dinámico se mova cara abaixo. Despois do movemento, o movemento realízase aproximadamente á metade do percorrido, debido a que a parte inferior do entreferro magnético diminúe e as liñas do campo magnético do imán permanente desprázanse cara á parte inferior, na mesma dirección que o campo magnético da bobina de peche co campo magnético permanente, de xeito que a velocidade do movemento do núcleo de ferro cara abaixo. Neste momento, a corrente de peche desaparece. O imán permanente usa o canal de baixa magnetoimpedancia proporcionado polos núcleos de ferro móbiles e estáticos para manter o núcleo de ferro móbil na posición estable de peche. Cando a bobina de freo se rompe, prodúcese electricidade na parte inferior do circuíto magnético e do imán permanente na dirección oposta ao fluxo magnético. A forza magnética producida pola superposición de dous campos magnéticos fai que o núcleo dinámico se mova cara arriba. Despois do movemento, aproximadamente a metade do percorrido, debido a que o espazo de aire superior do circuíto magnético diminúe e a liña de forza magnética do imán permanente transfírese á parte superior. O campo magnético da bobina de freo co campo magnético do imán permanente na mesma dirección, de xeito que a velocidade do movemento cara arriba do núcleo de ferro en movemento finalmente alcanza a posición fraccionaria. Cando a corrente da porta desaparece, o imán permanente usa o canal de baixa magnetoimpedancia proporcionado polos núcleos de ferro móbiles e estáticos para manter o núcleo de ferro móbil no estado estable de apertura.

As vantaxes do mecanismo de funcionamento con imán permanente son as seguintes:

Adopta un mecanismo de dobre bobina biestable. Mecanismo de funcionamento magnético permanente da operación de peche dos puntos. A bobina de peche, un imán permanente para combinar coa bobina de peche dos puntos, resolve mellor o problema dos puntos ao cambiar a enerxía de alta potencia, debido ao imán permanente con enerxía magnética, pódese usar como uso para a operación de peche, os puntos para proporcionar a enerxía para a bobina de peche pódense reducir, polo que non necesita demasiada corrente de operación de peche dos puntos.

Mediante o movemento ascendente e descendente do núcleo de ferro en movemento, a través do brazo de xiro, a vara illante ACTÚA sobre o contacto dinámico da cámara de arco de baleiro do disxuntor, implementa ou realiza puntos de disxuntor, substituíndo o xeito tradicional de bloqueo mecánico, a estrutura mecánica simplifícase moito, reduce o material, o custo é menor, reduce o punto de fallo, mellora moito a fiabilidade da acción mecánica, pode conseguir un mantemento gratuíto, aforrando custos de mantemento.

A forza magnética permanente do mecanismo de accionamento de imán permanente case non desaparecerá e a súa vida útil é de ata 100.000 veces. A forza electromagnética utilízase para a operación de apertura e peche, e a forza magnética permanente utilízase para o mantemento da posición biestable, o que simplifica o mecanismo de transmisión e reduce o consumo de enerxía e o ruído do mecanismo de accionamento. A vida útil do mecanismo de accionamento de imán permanente é máis de 3 veces maior que a do mecanismo de accionamento electromagnético e a do mecanismo de accionamento de resorte.

Adopta un interruptor de proximidade electrónico sen contacto, sen compoñentes móbiles, sen desgaste, sen rebote como interruptor auxiliar, non hai problemas de mal contacto, acción fiable, o funcionamento non se ve afectado polo ambiente externo, longa vida útil, alta fiabilidade, para resolver o problema do rebote do contacto.

Adopta a tecnoloxía de interruptor de cruce por cero síncrono. O contacto dinámico e estático do interruptor automático baixo o control do sistema de control electrónico pode a forma de onda da tensión do sistema en cada nivel, na forma de onda da corrente a través do cero na interrupción, a corrente de irrupción e a amplitude de sobretensión son pequenas, para reducir o impacto na rede e no funcionamento do equipo, e o mecanismo de funcionamento electromagnético e o funcionamento do mecanismo de funcionamento do resorte son aleatorios, podendo producir unha alta corrente de irrupción e amplitude de sobretensión, un grande impacto nas redes eléctricas e nos equipos.

O mecanismo de funcionamento de imán permanente pode realizar unha operación de apertura e peche local/remota, tamén pode realizar unha función de peche e reconexión de protección, e pódese abrir manualmente. Debido a que a capacidade de potencia requirida no funcionamento é pequena, o uso de condensadores para a fonte de alimentación de conmutación directa, o tempo de carga do condensador é curto, a corrente de carga é pequena, a forte resistencia ao impacto e, despois dun corte de enerxía, o interruptor automático aínda pode estar conectado e desconectado.

As principais desvantaxes do mecanismo de funcionamento con imán permanente son:

Non se pode pechar manualmente, no funcionamento da fonte de alimentación desaparece, a enerxía do condensador esgotase, se o condensador non se pode cargar, non se pode pechar;

Apertura manual, a velocidade de apertura inicial debe ser o suficientemente grande, polo que precisa moita forza, se non, non se pode operar;

A calidade dos condensadores de almacenamento de enerxía é desigual e difícil de garantir;

É difícil obter a característica de velocidade de apertura ideal;

É difícil aumentar a potencia de saída de apertura do mecanismo de accionamento de imán permanente.