Diskuto pri la Problemo de Gasaliquido dum la Instalado de Tanka Ĉirkaŭbrekilo en Severaj Malvarmaj Regionoj

Teknika Esploso pri Sulfuroheksafluoro (SF₆) ĉirkuitchiklopodoj kaj Gazlikvigiĝaj Problemoj

SF₆ ĉirkuitchiklopodoj, kiuj uzas sulfuroheksafluorogazon — konatan pro siaj ekscelaj arko-estingaj kaj izolantaj ecoj — kiel la arkostingan mezilon, estas vaste aplikataj en energisistemoj. Tiuj ĉirkuitchiklopodoj estas taŭgaj por ofteca operacio kaj situacioj postulantaj rapidan interrompon. En Ĉinio, SF₆ ĉirkuitchiklopodoj estas ĉefe uzitaj por voltaj niveloj de 110kV kaj pli alte. Tamen, pro la fizikaj ecoj de SF₆ gaso, ĝi povas likvigiĝi sub certaj temperaturaj kaj presecaj kondiĉoj, kaŭzante malpliiĝon de la denseco de SF₆ gaso en la tankejo de la ĉirkuitchiklopodo. Kiam la denseco malpliiĝas al certa nivelo, la ĉirkuitchiklopodo aktivigos protektan blokadon. En iuj regionoj de Ĉinio, kiel Neimongo, Nordeasta Ĉinio, Sinĉiang, kaj Tibet, kie la ambaŭta temperatura povas atingi -30°C aŭ eĉ pli malalte en la vintro, la fenomeno de blokado pro likvigiĝo de SF₆ gaso okazas de tempo al tempo.

Kurta Priskribo de Likvigiĝo de SF₆ Gaso

SF₆ gaso havas ekstreme altan kemian stabilecon. Ĝi estas senkolora, senodora, sensmaka, kaj nebruliga gaso je normala temperatura kaj preseco, kun ekscelaj izolantaj kaj arkostingaj ecoj.

La kritika temperaturo de gaso rilatas al la plej alta temperaturo je kiu la gaso povas esti likvigitaj. Kiam la temperaturo estas pli alta ol ĉi tiu valoro, la gaso ne povas esti likvigitaj ne grave kiom da preseco estas aplikita.

Por "permanaj gasoj" kiel oksigeno, azoto, hidroĝeno, kaj helio, iliaj kritikaj temperaturoj estas sub -100°C, do la likvigiĝo de gaso ne devas esti konsiderata je ambaŭta temperaturo. SF₆ gaso malsamas; ĝia kritika temperaturo estas 45.6°C. Ĝi povas nur teni konstantan gazan staton kiam la temperaturo estas super 45.6°C. Je ambaŭta temperaturo, ĝi povas esti likvigitaj kiam la ekstera preseco atingas certan valoron. Do, por aparatoj plenigitaj per SF₆ gaso, la problemo de gazlikvigiĝo devas esti konsiderata.

La stato-parametra kurbo de SF₆ gaso estas montrita en Figuro 1. Sub la kondiĉo de konstanta gaza denseco ρ, kiam la temperaturo malpliiĝas, la gazpreseco ankaŭ malpliiĝas sekve. Kiam la temperaturo malpliiĝas al la likvigopunkto A responde al ĉi tiu gaza denseco, la gaso komencas likvigiĝi, kaj la gaza denseco tiam malpliiĝas.

Reala Situacio sur Loko

La Ximeng Konvertista Stacio situas en Chaoke Wula Sumu, Xilinhot City, Xilingol League, Neimongola Autonomia Regiono. Kun alteco de 914 metroj kaj latitudo de 44.2°, ĝi havas caleperiodon longe al sep monatoj kaj estas klasifikita kiel severa frosta regiono en Ĉinio. En la stacia AC-filtriloj, estas instalitaj 20 aroj de 3AP3 DT tank-tipaj ĉirkuitchiklopodoj produktitaj de Hangzhou Siemens, kun nombrata volto de 550 kV. Tiuj ĉirkuitchiklopodoj estas equipitaj kun densecrelatiloj kun temperaturo-kompensa funkcio, kaj iliaj indikoj reflektas la ŝanĝon de gaza denseco anstataŭ presekŝanĝo. La ĉefaj parametroj de la ĉirkuitchiklopodoj estas montritaj en Tabulo 1.

Dum la instalproceso, la gazplenaĵo estis farita strikte laŭ la parametroj provizitaj de la produktanto. La norma gazplena-preseco estis agordita al 0.8 MPa, la alarm-preseco al 0.72 MPa, kaj la blokada-preseco al 0.7 MPa (manometra preseco je 20°C). La stato-parametra kurbo de SF₆ gaso estas montrita en Figuro 2. Kiel oni povas vidi el la figuro, kiam la tankejo estas bone fermita kaj ne estas gazperdo, la gaso en la tankejo komencos likvigiĝi kiam la temperaturo malpliiĝos al -18°C; alarmo estos traktita kiam la temperaturo atingos -21°C; kaj la ĉirkuitchiklopodo estos blokita kiam la temperaturo malpliiĝos al -22°C. La reala situacio sur loko estas montrita en Figuro 3.

La reala situacio sur loko kongruas kun la rezultoj ricevitaj el la stato-parametra kurbo.

 Laŭ la materiala provizsituacio sur loko kaj la instaleca progreso, la tank-tipaj ĉirkuitchiklopodoj finis la instaladon, vakuum-pumpadon, kaj gazplenaĵon fine de novembro. La aparataraj transdonaj testoj kaj lanĉado estis koncentritaj en la unuaj dek tagoj de decembro. Tiam, la ambaŭta temperaturo malpliiĝis sub -22°C, kaj ĉiuj instalitaj ĉirkuitchiklopodoj estis blokitaj, farante imposibleblan normale transdoni la ĉirkuitchiklopodo-aparatarajn testojn, kaj tiel influante la konstruan programon de la tuta stacio.

Solvoj

Koncerne la supre menciitajn blokadfenomenojn sur loko, la jenaj solvoj estas proponitaj:

Malpliiĝo de Gazplenaĵo

El la karakterkurbo de SF₆ gaso oni povas vidi, ke kiam la gazplenaĵo en la tankejo malpliiĝas, la likvigotemperaturo malpliiĝos, kaj la respondanta blokadtemperaturo ankaŭ malpliiĝos sekve. Ekzemple, kiam la norma gazplena-preseco estas agordita al 0.56 MPa, la likvigotemperaturo estas -28°C, kaj la blokadtemperaturo estas -32°C. Tiam, la likvigotemperaturo estas pli malalta ol la ambaŭta temperaturo, kaj ne estos blokadfenomeno. Tamen, post la malpliiĝo de gazplenaĵo, la arkostingeco kaj izolanteco de la ĉirkuitchiklopodo ambaŭ malpliiĝos. Tiaj metodoj implikantaj ŝanĝon de la fina stato de la aparato kaj influantan sian performon bezonas profunan studon kaj pruvon de la dizain-unuo kaj la produktanto antaŭ la implementado.

Se la fina stato de la aparato ne estas ŝanĝota, t.e., redukti la gazplenaĵon al certa valoro (kiel 0.6 MPa) antaŭ la transdon-testo kaj replenigi la gazplenaĵon al la norma valoro post la testo kaj lanĉado estas finitaj. Tiu metodo ŝajnas taŭga, sed fakte ne. Unue, post la reduktado de gazplenaĵo, la izolanteco de la ĉirkuitchiklopodo malboniĝas. Sen akurata pruvo, estas eble ke la ĉirkuitchiklopodo povas esti trapikita dum la tensio-resisttesto. Due, eĉ se la testo pasas sukcese, la testrezultoj ne havas referencvaloron. La aparataraj transdon-testoj estas inspektado de la produkcakvalito de la produktanto kaj la instalakvalito de la instalisto, kaj devus esti faritaj post la kompleta finigo de la aparata instalado. Kaj la gazplena-proceso klare estas paŝo en la aparata instalproceso.

Uzo de Miksitgazo

Aktuale, hejme kaj eksterlande, estas praktikoj de reduktado de la likvigotemperaturo per miksiĝo de certa proporcio de aliaj gasoj (kiel CF₄, CO₂, kaj N₂) en SF₆ gaso. Tamen, la izolantaj kaj arkostingaj ecoj de la miksitgazo ne povas atingi la nivelon de pura SF₆ gaso. Sub la sama gazplena-preseco, la strumbrekkapablo de ĉirkuitchiklopodo plenigita per miksitgazo estos proksimume 20% pli malalta ol tiu de ĉirkuitchiklopodo plenigita per pura SF₆ gaso. Se la sama izolanteco estas atingenda, la gazplena-preseco de la miksitgazo devas esti pli alta ol tiu de pura SF₆ gaso.

Prenante la SF₆/N₂ miksitgazon kiel ekzemplon, la jena kalkulema formulo povas esti uzata:

P_m=P_SF6(100/x%)^0.02

En la formulo, Pm estas la gazplena-preseco de la miksitgazo por atingi la saman izolantecan efikon, P_SF6 estas la gazplena-preseco de pura SF₆ gaso, kaj x% estas la procenta enhavo de SF₆ gaso en la miksitgazo. Oni povas vidi el la supra formulo, ke por SF₆/N₂ miksitgazo enhavanta 20% SF₆ gaso, la bezonata gazplena-preseco estas proksimume 1.4 foje tiu de pura SF₆ gaso. Por la ĉirkuitchiklopodo sur loko, la gazplena-preseco devas atingi 1.12 MPa, kio postulas novajn demandojn por la tuta strukturo de la ĉirkuitchiklopodo.

Instalado de Ŝtalmiloj

La ĉefa ekstera faktoro por la likvigiĝo de SF₆ gaso estas, ke la ambaŭta temperaturo estas pli malalta ol ĝia likvigotemperaturo. Se ŝtalmilo estas instalita ĉirkaŭ la tankejo por ŝtali la tankejon kaj pligrandigi ĝian temperaturon, la likvigoproblemo povas esti solvita.

La tank-tipaj ĉirkuitchiklopodoj de Hangzhou Siemens uzas la svicran trafag-densecrelatilon, kiu havas temperaturo-kompensan funkcion kaj ĝia indiko reflektas la ŝanĝon de gaza denseco anstataŭ presekŝanĝo. La principo de tiu densecrelatilo estas kontroli la gaza densecon per komparado de la presek diferenco inter la gaso en la ĉirkuitchiklopodo-tankejo kaj la standarda gaso portata de la densecrelatilo. Kiel montrite en Figuro 7, kiam la ambaŭta temperaturo ŝanĝiĝas en la intervalo super la likvigotemperaturo, la gaspresek en la du gasĉambroj ŝanĝiĝas samtempe, la presek diferenco estas nul, la vastigilo ne agas, kaj la metropunkto ne moviĝas; kiam la gaso en la tankejo likvigiĝas aŭ perdas, la preseco de la standarda gaso relativige pliiĝas, la vastigilo agas, kaŭzante la moviĝon de la metropunkto.

Kiam la ambaŭta temperaturo malpliiĝas al la likvigotemperaturo, la ŝtalmilo aktivigas, kaj la temperaturo de la tankejo sekve pliiĝas. Tio kreis temperaturdiferencon inter la gaso en la tankejo kaj la gaso en la vastigilo, rezultigante dekliviĝon de la indiko de la metro kaj malpermesante ĝin precize reflekti la aktualan kondiĉon de la gaso en la tankejo.

Konkludo

Ĉi tiu artikolo mallonge priskribas la likvigiĝproceson de SF₆ gaso. Rilate al la problemon de likvigiĝo de SF₆ gaso okazinta dum la instalado de tank-tipaj ĉirkuitchiklopodoj en la AC-filtriloj de la Ximeng Konvertista Stacio, tri solvoj estis proponitaj kaj diskutitaj: redukti la gazplenaĵon, anstataŭigi per miksitgazo, kaj aldoni ŝtalmilojn. Per analizo kaj komparo, trovis ke ambaŭ redukti la gazplenaĵon kaj anstataŭigi per miksitgazo influos la izolantajn kaj arkostingajn ecojn de la gaso, do ili ne estas taŭgaj. La metodo de uzo de ŝtalmilo por ŝtali la tankejon por preveni gazlikvigiĝon, kvankam ĝi kaŭzos certan eraron en la indiko de la metro, povas certigi la glatan progreson de la aparataraj transdon-testoj, do ĝi estas pli taŭga solvo.