Qıtaq bölgüçlərinin quraşdırılması zamanı ağıllı ölkələrdə qaz sıvlaşması məsələsi haqqında müzakirə

Sulfur Heptafluoride (SF₆) Ağıtlarının Texniki Açıklaması və Qazın Sıvlaşdırılması Problemləri

Sulfur heptafluoride (SF₆) qazı - özünəməlumatlı yayılma və izolyasiya xüsusiyyətləri ilə tanınan qaz - arxı nöqtəsi kimi istifadə edilən ağıtlar elektrik sistemlərində geniş şəkildə tətbiq olunur. Bu ağıtlar tez-təz işlərin və sürətli kəsilmənin tələb olunduğu mühitlər üçün uyğundur. Çin'də SF₆ ağıtları əsasən 110kV və daha yüksək voltaj səviyyələrində istifadə olunur. Amma, SF₆ qazının fiziki xüsusiyyətləri səbəbindən, belə bir temperatur və sıxlama şərtlərində sıvlaşa bilər, bu da ağıt rezervuarında SF₆ qazının sıxlığını azaldır. Sıxlık bəzi səviyyəyə çökəndə, ağıt koruma kilidlənməsinə səbəb olur. Çin'in Moğolistan, Şərq, Xinçiang və Tibet bölgələrində, zimada hava temperaturu -30°C və daha aşağı olacaq kimi, SF₆ qazının sıvlaşmasına səbəb olan kilidlənmə olayları ara-sız baş verir.

SF₆ Qazının Sıvlaşdırılması Haqqında Qısa Məlumat

SF₆ qazı əhəmiyyətli dərəcədə kimyəvi stabilliyə malikdir. Normal temperatur və sıxlama şərtlərində bu qaz rəngsiz, qəribəsiz, dadılsız və yanmayan qaz olaraq mövcuddur, izolyasiya və arxı nöqtəsi xüsusiyyətləri ilə tanınır.

Qazın kritik temperaturu, onun sıvlaşa biləcəyi ən yüksək temperaturdur. Temperatur bu dəyərdən yuxarı olduğunda, neçə sıxlama tətbiq olunsun, qaz sıvlaşa bilməz.

Oksigen, azot, hidrogen və eliyum kimi "daimi qazlar"ın kritik temperaturu -100°C-dən aşağıdır, buna görə də normal hava temperaturunda qazların sıvlaşması nəzərə alınmır. SF₆ qazı fərqli olaraq, onun kritik temperaturu 45.6°C-dir. Temperatur 45.6°C-dən yuxarı olduqda, qaz sadəcə qaz halında saxlanılır. Normal hava temperaturunda, xarici sıxlama bəzi dəyərə çatdıqda, qaz sıvlaşa bilər. Buna görə, SF₆ qazı ilə doldurulmuş cihazlar üçün qazın sıvlaşması məsələsi nəzərə alınmalıdır.

SF₆ qazının hal parametrləri qrafiki Şəkil 1-də göstərilmiştir. Qaz sıxlığı ρ sabit olduğu şəraitdə, temperatur azalarkin, qaz sıxlığı da azalır. Temperatur qaz sıxlığına uyğun olan sıvlaşma nöqtəsi A-ya çatdıqda, qaz sıvlaşmaya başlayır və qaz sıxlığı azalır.

Məkan İctisası

Ximeng Konverter İstasyonu, Çin'in İç Moğolistan Özerk Regionu, Xilingol Ligi, Xilinhot Şəhəri, Chaoke Wula Sumudur. 914 metrlik hündürlüklə və 44.2° enliklə, burası ümumiyyətlə yeddi ay qadar isidilir və Çin'in çox soyuq bölgəsi hesab olunur. İstasyondakı AC filtrləşmə sahasında, Hangzhou Siemens tərəfindən istehsal olunan 20 set 3AP3 DT tank tipi ağıt, 550 kV nominal voltajla quraşdırılmışdır. Bu ağıtlar, qaz sıxlığındakı dəyişiklikləri ehtiva edən temperatur kompensasiyası funksiyası olan sıxlıq releleri ilə donatılmışdır. Ağıtların əsas parametrləri Cədvəl 1-də göstərilmişdir.

Quraşdırma prosesində, qaz doldurma, istehsalçının təqdim etdiyi parametrlərə əsasən tamamilə qaydalı olaraq icra edilmişdir. Nominal qaz doldurma sıxlığı 0.8 MPa, alarm sıxlığı 0.72 MPa, kilidlənmə sıxlığı 0.7 MPa (20°C gauge pressure) olaraq quraşdırılmışdır. SF₆ qazının hal parametrləri qrafiki Şəkil 2-də göstərilmişdir. Şəkildən görünür ki, rezervuar iyi qapalı və qaz sızıntısı yoxdur, temperatur -18°C-dən aşağı düşdükdə, qaz rezervuarda sıvlaşır; temperatur -21°C-dən aşağı düşdükdə, alarm tetiklənir; temperatur -22°C-dən aşağı düşdükdə, ağıt kilidlənir. Məkan ictisası Şəkil 3-də göstərilmişdir.

Məkan ictisası, hal parametrləri qrafikindən alındığı nəticələrə uyğundur.

 Məkan malzəmə təminatı və təchizat quraşdırma proqressinə əsasən, tank tipi ağıtlar noyabrın sonlarında quraşdırılıb, vakuum pompalanmış və qaz doldurulmuşdur. Təchizat testləri və komissiyaya gecirilən işlər dekabrın ilk on gününde yoğunlaşdırılmışdır. Bu zaman, hava temperaturu -22°C-dən aşağı düşmüş və bütün quraşdırılan ağıtlar kilidlənmiş, ağıt təchizat testləri normal olaraq icra edilə bilməyib, bu da istasyonun tamamı üçün tikinti proqramına təsir etmişdir.

Həll Yolları

Yuxarıda qeyd edilən məkan kilidlənməsi nəticələrinə görə, aşağıdakı həll yolları təklif olunur:

Qaz Doldurma Məhdudiyyətinin Azaltılması

SF₆ qazının parametrləri xüsusiyyətləri qrafikindən görünür ki, rezervuarda qaz doldurma məhdudiyyəti azalarkin, qazın sıvlaşma temperaturu da azalır, nəticədə, uyğun kilidlənmə temperaturu da azalır. Məsələn, nominal qaz doldurma sıxlığı 0.56 MPa olaraq dəyişdirildikdə, sıvlaşma temperaturu -28°C, kilidlənmə temperaturu -32°C olur. Bu zaman, sıvlaşma temperaturu hava temperaturundan aşağı olur və kilidlənmə olayı yaranmaz. Amma, qaz doldurma məhdudiyyəti azalarkin, ağıtın arxı nöqtəsi və izolyasiya xüsusiyyətləri hər ikisi də azalır. Bu metod, təchizatın nihai vəziyyətinə dəyişikliklər getirir və performansı təsirləyir, buna görə də, tətbiq etməzdən əvvəl, dizayn birliyi və istehsalçı tərəfindən ciddi şəkildə araşdırılmalı və təsdiqlənmalıdır.

Əgər təchizatın nihai vəziyyəti dəyişdirilməyəcəkdir, yəni, teslimat testindən əvvəl qaz doldurma məhdudiyyəti belə bir dəyərə (məsələn 0.6 MPa) endirilərək, sonra test və komissiya işləri bitdikdən sonra, qaz doldurma məhdudiyyəti nominal dəyərə qaytarılır. Bu metod, mümkün görünür, amma aslında, öyrənilmişdir. Birinci, qaz doldurma məhdudiyyəti azalarkin, ağıtın izolyasiya xüsusiyyəti azalır. Dəqiqlikli təsdiqləmə olmadan, dayanma testində ağıtın perforasyon riski var. İkinci, hətta test lakin keçirilirsə, test nəticələri referans deyərini itirmiş olar. Təchizat teslimat testi, istehsalçının istehsal keyfiyyətini və montajçının montaj keyfiyyətini yoxlamaq üçün yerinə yetirilir və təchizatın tamamen quraşdırılmasından sonra icra edilməlidir. Qaz doldurma prosesi, açıq-aydın təchizat quraşdırma prosesinin bir hissəsidir.

Qarışıq Qazın İstifadəsi

Hazırda, ev və xaricdə, qazın sıvlaşma temperaturunu azaltmaq üçün SF₆ qaza belə bir nisbətdə digər qazlar (CF₄, CO₂, N₂ kimi) əlavə edilən praktikalar var. Amma, qarışıq qazın izolyasiya və arxı nöqtəsi xüsusiyyətləri saf SF₆ qazın seviyyəsinə çatmır. Eyni qaz doldurma sıxlığı ilə, qarışıq qazla doldurulmuş ağıtın arus kəsmə kapasiteti, saf SF₆ qazla doldurulmuş ağıttan təxminən 20% aşağı olur. Eyni izolyasiya xüsusiyyətini almaq üçün, qarışıq qazın doldurma sıxlığı, saf SF₆ qazdan daha yüksək olmalıdır.

SF₆/N₂ qarışıq qazı misalı, aşağıdakı hesablama düsturu ilə ifadə olunur:

P_m=P_SF6(100/x%)^0.02

Düsturda, Pm eyni izolyasiya xüsusiyyətini əldə etmək üçün qarışıq qazın doldurma sıxlığı, P_SF6  saf SF₆ qazın doldurma sıxlığı, x%  qarışıq qazda olan SF₆ qazın faizi. Düsturdan görünür ki, 20% SF₆ qazı olan SF₆/N₂ qarışıq qaz üçün, tələb olunan doldurma sıxlığı, saf SF₆ qazın sıxlığından təxminən 1.4 dəfə yüksəkdir. Məkan ağıtı üçün, doldurma sıxlığı 1.12 MPa olmalıdır, bu da ağıtın strukturuna yeni tələblər qoyur.

Isıtıcı Qurğuların Quraşdırılması

SF₆ qazının sıvlaşmasının əsas xarici faktoru, hava temperaturunun qazın sıvlaşma temperaturundan aşağı olmasıdır. Rezervuarın etrafına izləmə isıtıcısı quraşdırırsaq, rezervuarın temperaturunu artıraraq, sıvlaşma problemini həll edə bilərik.

Hangzhou Siemens tank tipi ağıtları, Swiss trafag sıxlıq releləri ilə donatılmışdır, bu relelər temperatur kompensasiya funksiyası ilə, göstəricisinin qaz sıxlığındakı dəyişiklikləri, qaz sıxlığındakı dəyişikliklərə uyğun olaraq izləyir. Bu sıxlıq relelərinin göstərici prinsipi, ağıt rezervuarında olan qaz və sıxlıq releləri tərəfindən daşıyılan standart qaz arasında olan təzyiq fərqini müqayisə edərək, qaz sıxlığını izləyir. Şəkil 7-də göstərilən kimi, hava temperaturu sıvlaşma temperaturundan yuxarı dəyişərkən, iki qaz odasında olan qazların təzyiqləri eyni zamanda dəyişir, təzyiq fərqı sıfırdır, dilatatör hərəkət etmir, göstərici işarəsi hərəkət etmir; ağıt rezervuarında qaz sıvlaşdıqda və ya sızdıqda, standart qazın təzyiqi nisbətən artır, dilatatör hərəkət edir, göstərici işarəsi hərəkət edir.

Hava temperaturu sıvlaşma temperaturuna çökdükdə, izləmə isıtıcısı aktivləşir və rezervuarın temperaturu nisbətən artır. Bu, rezervuar içindəki qaz və dilatatörün içindəki qaz arasındakı temperatur fərqinə səbəb olur, göstəricinin göstərişində sapma yaradır və rezervuar içindəki qazın aktual vəziyyətini dəqiqliklə göstərməyə imkan vermir.

Nəticə

Bu məqalə, SF₆ qazının sıvlaşma prosesini qısa şəkildə təsvir edir. Ximeng Konverter İstasyonunun AC filtrləşmə sahasında tank tipi ağıtların quraşdırılması zamanı baş verən SF₆ qazının sıvlaşma problemini həll etmək üçün üç həll yolu təklif edilmiş və müzakirə edilmişdir: qaz doldurma məhdudiyyətinin azaltılması, qarışıq qazla əvəz edilməsi və isitici qurğuların əlavə edilməsi. Təhlil və müqayisə vasitəsilə, qaz doldurma məhdudiyyətinin azaltılması və qarışıq qazla əvəz edilməsi, qazın izolyasiya və arxı nöqtəsi xüsusiyyətlərini təsirləyəcək, buna görə uyğun deyil. Rezervuarın isitilməsi və qazın sıvlaşmasını önəmək, göstəricinin göstərişində bəzi səhvə səbəb olacaq, amma təchizatın teslimat testinin uğurla həyata keçirilməsini təmin edəcək, buna görə də daha uyğun həll yoludur.