Af hverju glíma hefðbundnir varanlegir segulbúnaður við stórar snertieyðir 126kV tómarúmsrofa? - Blogg

Semtómarúmsrofitæknin fleygir fram í átt að sendingarspennustigum, 126kV einbrots tómarúmsrofarinn hefur komið fram sem þungamiðja þróunarinnar. Hins vegar hafa margir sérfræðingar í iðnaði komist að því að varanleg segull (PM) kerfi - sem skila sér einstaklega vel í millispennunotkun - skortir oft getu til að stjórna 126kV-flokki rofa. Þetta er ekki einfalt mál sem hægt er að leysa með því einu að auka spólustrauminn; Orsökin liggur í eðlislægum átökum á milli segulhringrásararkitektúrs hefðbundinna PM vélbúnaðar og rekstrarkrafna sem gerðar eru af stórum snertibilum.

I. Gat í snertingu og hraði: Áskoranirnar sem fylgja rekstri við 126kV

Íhugaðu tvö sett af gögnum. Ímillispennu tómarúmsrofar, snertibilið er venjulega minna en 30 mm, oftast innan 8–22 mm bilsins. Aftur á móti er snertibilið fyrir 126kVtómarúmsrofihoppar í um það bil 80 mm. Verkfræðiforskriftir benda til þess að 126kV truflar hafi venjulega um það bil 50 mm snertibil. þegar snertiþurrka (yfirferð) er bætt við nær heildarslag hreyfanlegra kjarna um það bil 60 mm.
Þó að snertibilið hafi aukist eru hraðakröfurnar enn strangar. Fyrir 126kVtómarúmsrofi, snertingarnar verða að ná 18–20 mm aðskilnaði innan 6–7 ms frá opnuninni - sem krefst opnunarhraða um það bil 2,5–3,3 m/s. Eftir 12–13 ms verður bilið að ná 36–40 mm, með hraðanum enn haldið í 2,7–3,3 m/s. Þetta þýðir að vélbúnaðurinn verður að ná „háum hraða frá upphafi“ innan mjög stutts tímaramma.
Traditional PM mechanisms were originally designed for-and are well-established within-the medium-voltage sector. Research has clearly indicated that PM mechanisms based on traditional structural designs are ill-suited to meet the high-speed requirements of vacuum circuit breakers at transmission-voltage levels (>72kV). Vandamálið liggur í segulhringrásinni sjálfri.

II. Kjarnamálið: Sameiginleg segulrás veldur því að hreyfanlegur armatur er „dreginn niður“ frá upphafi

Byggingareinkenni hefðbundins bistabils varanlegs segulkerfis er að varanlegi segullinn og opnunar-/lokunarspólurnar deila sömu segulrásinni. Þó að þessi hönnun leyfir fyrirferðarlítið fótspor, koma gallar hennar í ljós við aðstæður sem krefjast mikils snertibils og mikils vinnsluhraða.
Á sama augnabliki sem opnunaraðgerð hefst, verður rafsegulkrafturinn sem myndast af rafknúnu spólunni fyrst að sigrast á haldkraftinum sem varanlegi segullinn beitir í lokaðri stöðu. Aðeins sá hluti rafsegulkraftsins sem eftir er er tiltækur til að flýta fyrir hreyfingu armaturesins. Eins og fram kemur í bókmenntum: "Á upphafsstigi opnunaraðgerðar vegur segulkrafturinn frá varanlegu seglinum að hluta til á móti rafsegulkraftinum frá spólunni, sem gerir það erfitt að auka upphafshraða aðskilnaðarins."
Þessi upphafshraði aðskilnaðar er mikilvægur frammistöðuvísir fyrir háspennutómarúmsrofar. Með því að vera „haldið aftur“ af varanlegu segulmagni strax í byrjun gerir það afar erfitt að ná tilskildum hraðasniði síðar í högginu.

III. Keðjuverkun langa höggaðgerða: Hærri straumar, aukið hitastig og stjórnunaráskoranir

Að auka höggið kynnir aðra hagnýta áskorun. Þegar hreyfanlegur armature er í upphafsstöðu er segulmagnaðir gegndræpi loftgapsins mjög lágt; í hefðbundinni hönnun þarf verulegan spólustraum til að mynda nægilega rafsegulaðdrátt. Greiningar benda til þess að þetta leiði til margvíslegra vandamála, þar á meðal „hitahækkun og erfiðleika við stjórn“.
Með öðrum orðum, jafnvel að setja til hliðar kröfur um hraða, að treysta eingöngu á að „þröngva“ hreyfingunni - með því að auka spólustrauminn til að keyra armatureð yfir langt högg - er ekki sjálfbær verkfræðileg lausn. Þættir eins og upphitun spólu, getu þétta og núverandi meðhöndlunarmörk stýrihluta koma allir fram sem nýir flöskuhálsar.
Eftirlíkingargögn undirstrika þennan mismun: fyrir 126kV notkun nær hefðbundinn varanlegur segulbúnaður að meðaltali opnunarhraða um það bil 2,5 m/s, en ný hönnun sem notar aðskilda segulhringrás getur náð 3,0 m/s. Innan mikilvæga 6–7 ms gluggans við upphaf opnunar er þessi 0,5 m/s munur sem ræður úrslitum um hvort hægt sé að aðskilja tengiliðina í örugga fjarlægð í tíma.

IV. Leiðin áfram: Aðskilja segulhringrásina

Þar sem kjarnavandamálið stafar af „sameiginlegri segulhringrás“ er rökrétta framförin sú að aðskilja segulbrautirnar sem aftengja fasta segulshaldrásina frá rafseguldrifrásinni þannig að hver og einn geti sinnt sínu tiltekna hlutverki.
Þegar rafrásirnar eru aðskildar, „hindrar“ varanlegi segullinn ekki lengur ferlið þegar opnunarspólan er spennt; í staðinn er hægt að beita rafsegulkraftinum meira beint til að flýta fyrir hreyfingu armaturesins. Ennfremur, með því að setja inn loftgap sem ekki virkar, lækkar varanlegur segulhaldskrafturinn hratt um leið og armbúnaðurinn fer úr upphafsstöðu sinni, sem lágmarkar truflun meðan á högginu stendur. Frumgerðaprófun hefur þegar staðfest þessa nálgun: varanlegt segulkerfi með aðskilinni segulrás getur náð upphafshraða upp á 2,8 m/s og meðalopnunarhraða 2,9 m/s - uppfyllir afkastakröfur fyrir 126kV lofttæmisrofa.
Að auki er nú verið að kanna aðrar endurbætur - eins og notkun þriggja spóla stillingar. Markmiðið er að auka opnunarhraða á sama tíma og veita púði í lok lokunarslagsins til að koma í veg fyrir snertifrákast. Burtséð frá tæknilegri nálgun, er kjarnarökfræðin sú sama: varanleg segulhaldskraftur má ekki verða hindrun fyrir hreyfingu.

V. Hagnýtar leiðbeiningar fyrir framleiðendur

Fyrir framleiðendur sem taka þátt í vali eða samþættingu vélbúnaðar á 126kVtómarúmsrofar, nokkrir forsendur veita athygli:

Skoðaðu fyrst segulhringrásina. Ef varanleg segulbúnaður birgir notar enn hefðbundna sameiginlega segulhringrásarhönnun, mun hann eiga í erfiðleikum með að ná nauðsynlegum opnunarhraða á augnabliki snertiskilnaðar - jafnvel þótt nafnforskriftirnar virðast áhrifamiklar. Aðskilin segulhringrás eða svipuð aftengd hönnun er forsenda þess að uppfylla kröfur 126kV forrita.
Í öðru lagi, metið mældan hraðasnið frekar en að einblína eingöngu á eitt hámarksgildi. Fyrir 126kV búnað varðar krafan tilfærslu innan ákveðins tímaglugga, ekki hámarks tafarlausan hraða. Að biðja um tilfærslugögn á 6ms og 12ms eftir snertiskil er mun þýðingarmeira en að horfa á „hámarkshraða“.
Í þriðja lagi skaltu fylgjast vel með hönnun opnunarstyrksins. Í hefðbundnum varanlegum segulbúnaði er oft erfitt að hámarka sjálfstætt haldkrafta fyrir opna og lokaða stöðu. Helsti kostur við aðskilda segulhringrásarbyggingu er að hægt er að lágmarka haldkraftinn á opnunarhliðinni - sem dregur úr hættu á bakslagi í lok opnunarslagsins - á meðan haldkrafturinn á lokunarhliðinni er nægjanlegur til að standast viðbragðskraft snertifjaðranna.

Drifið áfram af umhverfisstefnu, umskiptin fráSF6 aflrofarí 126kVtómarúmsrofarkemur sífellt betur í ljós. Sem "hjarta" tækisins, stýrir vélbúnaðurinn - og kraftmikill eindrægni þess við rofann - ákvarðar hvort hægt sé að nota tækið með góðum árangri. Vanhæfni hefðbundins varanlegs segulkerfis til að "meðhöndla álagið" er ekki eðlislægur galli varanlegrar segultækni sjálfrar, heldur takmörkun á sérstökum segulhringrásarbyggingum við ákveðnar rekstrarskilyrði. Að viðurkenna þennan aðgreining mun hjálpa til við að forðast óþarfa áföll við vöruval og rannsóknir og þróun.

Starting in 2026, The Use Of SF6 in Medium-voltage Electrical Equipment Below 24 KV Will Be Prohibited.