Bespreking van die Probleem van Gasvervloeiing tydens die Installasie van Tank-sirkuitbrekers in Eksstreem Koue Gebiede
Tegniese Verduideliking van Sulfur Hexafluoride (SF₆) Skakelaars en Gaslike Vergassing Uitdagings
SF₆-skepsels, wat sulfur hexafluoride gas – bekend vir sy uitmuntende boogblus- en isolerende eienskappe – as die boogblusmedium gebruik, word wyd toegepas in kragstelsels. Hierdie skepsels is geskik vir gereelde operasies en scenarios wat hoëspoedonderbreking vereis. In China word SF₆-skakelaars byna uitsluitlik vir spangingsvlakke van 110kV en hoër gebruik. Wêreldwye, as gevolg van die fisiese eienskappe van SF₆-gas, kan dit onder sekere temperatuur- en drukomstandighede verander in 'n vloeistof, wat lei tot 'n afname in die digtheid van SF₆-gas in die skakelaarvat. Wanneer die digtheid tot 'n bepaalde vlak daal, sal die skakelaar 'n beskermingsluiting aktiveer. In sommige streek van China, soos Inner Mongolia, Noordoos-China, Xinjiang en Tibet, waar die omgewingstemperatuur in die winter -30°C of laer kan bereik, kom die verskynsel van luiting as gevolg van SF₆-gaslike vergassing gereeld voor.
Kort Beskrywing van SF₆ Gaslike Vergassing
SF₆-gas het uiterst hoë chemiese stabiliteit. Dit is 'n kleurlose, lugtlose, smaklose en nie-brandbare gas by normale temperatuur en druk, met uitstekende isolerende en boogbluseienskappe.
Die kritieke temperatuur van 'n gas verwys na die hoogste temperatuur waarby die gas verander kan word in 'n vloeistof. Wanneer die temperatuur hoër is as hierdie waarde, kan die gas nie verander word in 'n vloeistof, ongeag die druk wat aangebring word nie.
Vir "permanente gase" soos suurstof, stikstof, waterstof en helium, is hul kritieke temperature onder -100°C, sodat gaslike vergassing by omgewingstemperature nie oorweeg hoef te word nie. SF₆-gas is anders; sy kritieke temperatuur is 45.6°C. Dit kan slegs 'n konstante gasvorm behou wanneer die temperatuur bo 45.6°C is. By omgewingstemperature kan dit verander in 'n vloeistof wanneer die buite-druk 'n sekere waarde bereik. Daarom moet die probleem van gaslike vergassing oorweeg word vir toerusting gevul met SF₆-gas.
Die toestandparameterkromme van SF₆-gas word in Figuur 1 getoon. Onder die voorwaarde van 'n konstante gasdigtheid ρ, neem die gasdruk af soos die temperatuur daal. Wanneer die temperatuur tot die vergassingpunt A, wat ooreenstem met hierdie gasdigtheid, daal, begin die gas verander in 'n vloeistof, en die gasdigtheid daal dan.
Ter plekke Aktuele Toestand
Die Ximeng Konverterstasie is geleë in Chaoke Wula Sumu, Xilinhot Stad, Xilingol Liga, Inner Mongolia Autonome Gebied. Met 'n hoogte van 914 meter en 'n breedtegraad van 44.2°, het dit 'n verhittingperiode van sowat sewe maande en word dit geklassifiseer as 'n streng koue gebied in China. In die stasie se AC-filterterrein is 20 stelle 3AP3 DT vat-tipe skakelaars van Hangzhou Siemens geïnstalleer, met 'n voorskrewe spanning van 550 kV. Hierdie skakelaars is toegerus met digtheidsrelais met 'n temperatuur-kompensasiefunksie, en hul aanwyser weerspieël die verandering in gasdigtheid eerder as drukverandering. Die hoofparameters van die skakelaars word in Tabel 1 getoon.
Tydens die installasieproses is gasvulling streng volgens die parameters verskaf deur die vervaardiger uitgevoer. Die voorskrewe gasvullingsdruk was ingestel op 0.8 MPa, die waarskuwingsdruk op 0.72 MPa, en die sluitdruk op 0.7 MPa (maatslagdruk by 20°C). Die toestandparameterkromme van SF₆-gas word in Figuur 2 getoon. Soos uit die figuur blyk, wanneer die vat goed gesluit is en daar geen gaslek is nie, sal die gas binne die vat verander in 'n vloeistof wanneer die temperatuur tot -18°C daal; 'n waarskuwing sal gewekt word wanneer die temperatuur -21°C bereik; en die skakelaar sal gesluit word wanneer die temperatuur tot -22°C daal. Die werklike ter plekke situasie word in Figuur 3 getoon.
Die werklike ter plekke situasie stem ooreen met die resultate verkry vanaf die toestandparameterkromme.
Volgens die ter plekke materiaalvoorsieningstoestand en toerustinginstallasievooruitgang, is die vat-tipe skakelaars die installasie, vakuum-pomp en gasvullingoperasies aan die einde van November voltooi. Die toerustingoorgedraakte toetse en inbedryfstellingswerk is gekonsentreer in die eerste tien dae van Desember. Tydens hierdie tyd het die omgewingstemperatuur onder -22°C gedaal, en alle geïnstalleerde skakelaars is gesluit, wat dit onmoontlik gemaak het om die skakelaartoerustingoorgedraakte toetse normaal uit te voer en dus die bouprojeknooitpunte van die hele stasie beïnvloed het.
Oplossings
Met betrekking tot die bogenoemde ter plekke sluitverskynsels, word die volgende oplossings voorgestel:
Gasvullinghoeveelheid Verminder
Dit kan uit die SF₆-gasparameterkenmerkkromme gesien word dat wanneer die gasvullinghoeveelheid binne die vat verminder, die gaslike vergassingtemperatuur sal daal, en die ooreenkomstige sluittemperatuur sal ook ooreenkomstig daal. Byvoorbeeld, wanneer die voorskrewe gasvullingsdruk aangepas word na 0.56 MPa, is die vergassingtemperatuur -28°C, en die sluittemperatuur is -32°C. Tydens hierdie tyd is die vergassingtemperatuur lager as die omgewingstemperatuur, en daar sal geen sluitverskynsel wees nie. Echter, nadat die gasvullinghoeveelheid verminder is, sal die boogbluseiendheid en isoleringseiendheid van die skakelaar albei afneem. Sulke metodes wat veranderinge in die finale toestand van die toerusting en die prestasie daarvan beïnvloed, moet grondig bestudeer en bewys word deur die ontwerp-eenheid en die vervaardiger voordat dit geïmplementeer word.
Indien die finale toestand van die toerusting nie verander moet word nie, d.w.s. die gasvullinghoeveelheid tot 'n sekere waarde (soos 0.6 MPa) verlaag word voordat die oorgedraakte toets en dan die gasvullinghoeveelheid na die voorskrewe waarde aanvul nadat die toets en inbedryfstellung voltooi is. Hierdie metode mag leesbaar wees, maar in werklikheid is dit nie. Ten eerste, nadat die gasvullinghoeveelheid verlaag is, verswak die isoleringseiendheid van die skakelaar. Sonder akkurate bewyse, is daar 'n moontlikheid dat die skakelaar kan doorbreek tydens die spanningshou-toets. Ten tweede, selfs as die toets gladjie deurgeloop word, het die toetsergebnisse geen verwysingswaarde nie. Die toerustingoorgedraakte toets is 'n inspeksie van die vervaardiger se produksiekwaleiteit en die installer se installasiekwaleiteit, en dit moet uitgevoer word nadat die toerustinginstallasie volledig voltooi is. En die gasvullingproses is duidelik 'n stap in die toerustinginstallasieproses.
Gemengde Gas Gebruik
Tans, in en buite land, is daar praktyke om die vergassingtemperatuur te verlaag deur 'n sekere persentasie van ander gase (soos CF₄, CO₂, en N₂) in SF₆-gas te meng. Echter, die isolering- en boogbluseiendhede van die gemengde gas kan nie die vlak van suiwer SF₆-gas bereik nie. Onder dieselfde gasvullingsdruk, is die stroombreekkapasiteit van 'n skakelaar gevul met gemengde gas sowat 20% lager as dié van 'n skakelaar gevul met suiwer SF₆-gas. As dieselfde isoleringseiendheid moet bereik word, moet die gasvullingsdruk van die gemengde gas hoër wees as dié van suiwer SF₆-gas.
Neem die SF₆/N₂ gemengde gas as voorbeeld, die volgende berekeningformule kan gebruik word:
Pm=PSF6(100/x%)0.02
In die formule, Pm is die gasvullingsdruk van die gemengde gas om dieselfde isoleringseiendheid te bereik, PSF6 is die gasvullingsdruk van suiwer SF₆-gas, en x% is die persentasie inhoud van SF₆-gas in die gemengde gas. Dit kan uit die bogenoemde formule gesien word dat vir die SF₆/N₂ gemengde gas wat 20% SF₆-gas bevat, die benodigde gasvullingsdruk sowat 1.4 keer dié van suiwer SF₆-gas is. Vir die ter plekke skakelaar, moet die gasvullingsdruk 1.12 MPa bereik, wat nuwe eise stel vir die geheel struktuur van die skakelaar.
Verwarmingsapparate Installeer
Die hoof buite faktor vir SF₆-gaslike vergassing is dat die omgewingstemperatuur laer is as sy vergassingtemperatuur. Indien 'n spoorverwarmer om die vat geïnstalleer word om die vat te verhit en die temperatuur daarvan te verhoog, kan die vergassingsprobleem opgelos word.
Die vat-tipe skakelaars van Hangzhou Siemens gebruik die Switserse trafag digtheidsrelais, wat 'n temperatuur-kompensasiefunksie het en waarvan die aanwyser die verandering in gasdigtheid weerspieël eerder as drukverandering. Die aanwyserprinsip van hierdie digheidsrelais is om die gasdigtheid te moniteer deur die drukverskil tussen die gas in die skakelaarvat en die standaardgas gedra deur die digheidsrelais te vergelyk. Soos in Figuur 7 getoon, wanneer die omgewingstemperatuur verander binne die reeks bo die vergassingtemperatuur, verander die gasdrukke in die twee gaskamers gelyktydig, die drukverskil is nul, die uitbreidingsjuntie werk nie, en die meeternaald beweeg nie; wanneer die gas in die vat verander in 'n vloeistof of lek, neem die druk van die standaardgas relatief toe, die uitbreidingsjuntie werk, wat lei tot die beweging van die meeternaald.
Wanneer die omgewingstemperatuur tot die vergassingtemperatuur daal, aktiveer die spoorverwarmer, en die temperatuur van die vat styg ooreenkomstig. Dit skep 'n temperatuurverskil tussen die gas binne die vat en die gas binne die uitbreidingsjuntie, wat lei tot 'n afwyking in die meeternaald se aanwyser en verhoed dat dit akkuraat die werklike toestand van die gas binne die vat weerspieël.
Gevolgtrekking
Hierdie dokument gee 'n kort beskrywing van die vergassingproses van SF₆-gas. Met betrekking tot die SF₆-gaslike vergassingsprobleem wat tydens die installasie van die vat-tipe skakelaars in die AC-filterterrein van die Ximeng Konverterstasie voorgekom het, is drie oplossings voorgestel en bespreek: die gasvullinghoeveelheid verminder, vervanging met gemengde gas, en die byvoeging van verwarmerapparate. Deur middel van analise en vergelyking, is daar bevind dat beide die gasvullinghoeveelheid verminder en vervanging met gemengde gas die isolering- en boogbluseiendhede van die gas sal beïnvloed, dus is hulle nie geskik nie. Die metode om 'n spoorverwarmer te gebruik om die vat te verhit om gaslike vergassing te verhoed, hoewel dit 'n sekere fout in die meeternaald se aanwyser sal veroorsaak, kan die gladjie voortgang van die toerustingoorgedraakte toets verseker, dus is dit 'n meer geskikte oplossing.
