Diskusyon sa Problema sa Likuidasyon sa Gas Durante ang Pag-install sa Tank Circuit Breakers sa mga Rehiyon sa Dako nga Kaladnong

Teknikal nga Pagsulti sa Sulfur Hexafluoride (SF₆) Circuit Breakers ug mga Hamubo sa Gas Liquefaction

Ang mga circuit breakers sa SF₆, nga gigamit ang gas sa sulfur hexafluoride—nalaman alang sa maayo nga pagpatay sa ark ug insulating properties—as ang medium sa pagpatay sa ark, gilauman gamiton sa mga sistema sa kuryente. Ang mga breakers mao kini ang makatugot sa pabor nga operasyon ug sa mga pangutana nga nanginahanglan og high-speed interruption. Sa Tsina, ang mga circuit breakers sa SF₆ kasagaran gamiton sa mga lebel sa voltage nga 110kV ug higayon. Pero, tungod sa pisikal nga katangian sa gas sa SF₆, mahimong maliquify kini bahin sa tiyak nga temperatura ug presyon, nagresulta sa pagbaba sa density sa gas sa SF₆ sa tanque sa circuit breaker. Kapila ang density mobaba ngadto sa usa ka lebel, ang circuit breaker magtrigger og protection lockout. Sa pipila ka rehiyon sa Tsina, sama sa Inner Mongolia, Northeast China, Xinjiang, ug Tibet, diin ang temperatura sa environment mahimong mobaba ngadto sa -30°C o mas baba pa sa winter, adunay panahon nga ang yutang lockout resulta sa liquefaction sa gas sa SF₆.

Maong Pagsulti sa Liquefaction sa Gas sa SF₆

Ang gas sa SF₆ adunay kaayo ka mataas nga chemical stability. Kini usa ka colorless, odorless, tasteless, ug non-flammable gas sa normal nga temperatura ug presyon, uban sa maayo nga insulating ug arc-quenching properties.

Ang critical temperature sa usa ka gas nagrefer sa pinaka taas nga temperatura diin ang gas mahimo moliquify. Kon ang temperatura mas taas kay sa value niini, ang gas dili na moliquify bisan pa taga ania ang presyon.

Alang sa "permanent gases" sama sa oxygen, nitrogen, hydrogen, ug helium, ang ilang critical temperatures adunay labi ka -100°C, kaya ang gas liquefaction dili na kinahanglan nga isipon sa ambient temperatures. Ang gas sa SF₆ lain, ang iyang critical temperature mao ang 45.6°C. Kini mahimo lang matubigan ang constant gaseous state kon ang temperatura mas taas kay sa 45.6°C. Sa ambient temperatures, mahimong maliquify kini kon ang external pressure mobaba ngadto sa usa ka value. Tungod niining, alang sa equipment nga gisul-oban sa gas sa SF₆, kinahanglan isipon ang problema sa gas liquefaction.

Ang state parameter curve sa gas sa SF₆ makita sa Figure 1. Bahin sa constant nga gas density ρ, kon ang temperatura mobaba, ang presyon sa gas mobaba usab. Kon ang temperatura mobaba ngadto sa liquefaction point A nga naka-correspond sa gas density niini, ang gas magsugod moliquify, ug ang density sa gas mobaba usab.

On-site Actual Situation

Ang Ximeng Converter Station nahimutang sa Chaoke Wula Sumu, Xilinhot City, Xilingol League, Inner Mongolia Autonomous Region. Ang altitude niini mao ang 914 meters ug latitude mao ang 44.2°, adunay heating period nga asa ka tuig ug pitu ka bulan, ug gitagad isip severe cold region sa Tsina. Sa AC filter yard sa station, 20 ka set sa 3AP3 DT tank-type circuit breakers gihimo sa Hangzhou Siemens, uban sa rated voltage nga 550 kV. Ang mga breakers mao kini ang gibag-oan sa density relays nga adunay temperature-compensation function, ug ang ilang indications nagpakita sa pagbag-o sa gas density wala sa pagbag-o sa presyon. Ang main parameters sa circuit breakers makita sa Table 1.

Bahin sa proseso sa installation, ang gas charging gi-charge sa strict compliance sa parameters nga gihatag sa manufacturer. Ang rated gas-charging pressure gitakda sa 0.8 MPa, ang alarm pressure sa 0.72 MPa, ug ang lock-out pressure sa 0.7 MPa (gauge pressure sa 20°C). Ang state parameter curve sa gas sa SF₆ makita sa Figure 2. Makita sa figure, kon ang tanque well-sealed ug walay gas leakage, ang gas sa sulod sa tanque mobaba ngadto sa -18°C; ang alarm mogtrigger kon ang temperatura mobaba ngadto sa -21°C; ug ang circuit breaker moglock-out kon ang temperatura mobaba ngadto sa -22°C. Ang actual on-site situation makita sa Figure 3.

Ang actual situation on site consistent sa results gikinahanglan gikan sa state parameter curve.

 Batasan sa material supply situation on-site ug equipment installation progress, ang tank-type circuit breakers natapos ang installation, vacuum-pumping, ug gas-filling operations sa katapusan sa Nobiyembre. Ang handover tests ug commissioning work nakumpil sa unang sampulo ka adlaw sa Disyembre. Sa panahon niini, ang ambient temperature mobaba ngadto sa -22°C, ug tanang installed circuit breakers moglock-out, wala na makapahimulos sa normal nga handover tests sa circuit breaker equipment, ug naghatag og epekto sa construction schedule nodes sa buong station.

Solutions

Batasan sa nabanggit nga lock-out phenomena on-site, ang sumusunod nga solutions gi-propose:

Paghagbut sa Gas-filling Quantity

Makita gikan sa SF₆ gas parameter characteristic curve, kon ang gas-filling quantity sa sulod sa tanque mobaba, ang liquefaction temperature mobaba usab, ug ang corresponding lock-out temperature mobaba usab. Bisan, kon ang rated gas-filling pressure gitakda sa 0.56 MPa, ang liquefaction temperature mao ang -28°C, ug ang lock-out temperature mao ang -32°C. Sa panahon niini, ang liquefaction temperature mas baba kay sa ambient temperature, ug wala na moglock-out. Pero, pagkahuman sa paghagbut sa gas-filling quantity, ang arc-extinguishing performance ug insulating performance sa circuit breaker mobaba usab. Ang mga methods nga may kalabutan sa pagbag-o sa final state sa equipment ug affecting its performance kinahanglan mas profound nga study ug demonstration gikan sa design unit ug manufacturer bago ang implementation.

Kon ang final state sa equipment dili bag-uhon, o paghagbut sa gas-filling quantity ngadto sa usa ka value (sama sa 0.6 MPa) bago ang handover test ug pagbalhin sa gas-filling quantity ngadto sa rated value human sa test ug commissioning natapos. Kini nga method mahimong feasible, pero sa realidad, dili. Unang, pagkahuman sa paghagbut sa gas-filling quantity, ang insulating performance sa circuit breaker mobaba. Wala na accurate nga demonstration, adunay posibilidad nga ang circuit breaker break mopuncture during the withstand voltage test. Ikaduha, human sa smooth nga pagtrabaho sa test, ang test results wala na reference value. Ang equipment handover test mao ang inspection sa production quality sa manufacturer ug installation quality sa installer, ug dapat gihapon human sa totally finished ang equipment installation. Ug ang gas-filling process clear nga usa ka step sa equipment installation process.

Paggamit sa Mixed Gas

Karon, sa lokal ug internasyonal, adunay practices sa pagbaba sa liquefaction temperature pinaagi sa pag-mix sa certain proportion sa uban pang mga gases (sama sa CF₄, CO₂, ug N₂) sa gas sa SF₆. Pero, ang insulating ug arc-extinguishing performances sa mixed gas dili makaabot sa level sa pure SF₆ gas. Sa parehas nga gas-filling pressure, ang current-breaking capacity sa circuit breaker nga filled sa mixed gas mobaba ngadto sa 20% human sa circuit breaker nga filled sa pure SF₆ gas. Kon ang same insulating performance gusto makaabot, ang gas-filling pressure sa mixed gas kinahanglan mas taas kay sa pure SF₆ gas.

Tumong sa SF₆/N₂ mixed gas, ang sumusunod nga calculation formula makagamit:

P_m=P_SF6(100/x%)^0.02

Sa formula, Pm mao ang gas-filling pressure sa mixed gas aron makaabot sa same insulating performance, P_SF6 mao ang gas-filling pressure sa pure SF₆ gas, ug x% mao ang percentage content sa gas sa SF₆ sa mixed gas. Makita gikan sa formula, para sa SF₆/N₂ mixed gas nga adunay 20% SF₆ gas, ang required gas-filling pressure mobaba ngadto sa 1.4 times sa pure SF₆ gas. Para sa on-site circuit breaker, ang gas-filling pressure kinahanglan mobaba ngadto sa 1.12 MPa, nga naghatag og new requirements sa entire structure sa circuit breaker.

Pag-install sa Heating Devices

Ang main external factor sa liquefaction sa gas sa SF₆ mao ang ambient temperature mas baba kay sa iyang liquefaction temperature. Kon ang tracing heater iginstall sa palibot sa tanque aron heat-on ang tanque ug mobata ang iyang temperatura, ang liquefaction problem mapatungan.

Ang tank-type circuit breakers sa Hangzhou Siemens nagamit sa Swiss trafag density relay, adunay temperature-compensation function ug ang iyang indication nagpakita sa pagbag-o sa gas density wala sa pagbag-o sa pressure. Ang indication principle sa density relay mao ang monitor sa gas density pinaagi sa pag-compare sa pressure difference tali sa gas sa circuit breaker tank ug standard gas nga carried sa density relay. Makita sa Figure 7, kon ang ambient temperature mobag-o sa range above sa liquefaction temperature, ang pressures sa duha ka gas chambers mobag-o usab, ang pressure difference zero, ang expansion joint wala mag-act, ug ang meter pointer wala mobag-o; kon ang gas sa tanque maliquify o leak, ang pressure sa standard gas relatively mobata, ang expansion joint mag-act, causing the meter pointer to move.

Kon ang ambient temperature mobaba ngadto sa liquefaction temperature, ang tracing heater mogactivate, ug ang temperatura sa tanque mobata usab. Kini nag-create og temperature difference tali sa gas sa sulod sa tanque ug gas sa sulod sa expansion joint, resulting sa deviation sa indication sa meter ug preventing it from accurately reflecting the actual condition of the gas within the tank.

Conclusion

Kini nga paper brief description sa liquefaction process sa gas sa SF₆. Batasan sa liquefaction problem sa gas sa SF₆ nga nangyari bahin sa installation sa tank-type circuit breakers sa AC filter yard sa Ximeng Converter Station, tulo ka solutions gi-propose ug gisulti: paghagbut sa gas-filling quantity, pag-replace sa mixed gas, ug pag-add sa heating devices. Pinaagi sa analysis ug comparison, makita nga ang paghagbut sa gas-filling quantity ug pag-replace sa mixed gas both affect the insulating and arc-extinguishing performances of the gas, so they are not suitable. The method of using a tracing heater to heat the tank to prevent gas liquefaction, although it will cause a certain error in the meter's indication, can ensure the smooth progress of the equipment handover test, so it is a more appropriate solution.