Қытыр жер аймақтарында резервуар күйөздерін орнату кезінде газдың сүтіктену мәселесі туралы талқылау

СФ₆ (SF₆) бөлшіктері және газдың сұйықтауына қарай келетін қиындықтардың техникалық түсіндірмесі

СФ₆ (SF₆) бөлшіктері, оның аркасын басқару үшін СФ₆ газын пайдаланады. Бұл газ өте жақсы арка-басқару және изоляция қасиеттерімен белгілі. Олар энергия құрылымдарында кеңінен қолданылады, әсіресе жиі іске қосылатын және жылдам бөлу қажет болатын жағдайларда. Қытайда СФ₆ бөлшіктері 110кВ немесе одан жоғары напруга деңгейлерінде қолданылады. Бірақ СФ₆ газының физикалық қасиеттеріне байланысты, айнымалы температуралық және басылым шарттарында ол сұйықтауы мүмкін, бұл бөлшіктердегі СФ₆ газының тығыздығын азайтады. Тығыздық белгілі бір деңгейге түстіктерімен, бөлшіктер қорғау блокирлайтын. Қытайда, Монголия, Шығыс Китай, Синьцзян және Тибет сыныптарында, қар ғасырда аймақтық температура -30°C немесе одан төменге түсуі мүмкін, СФ₆ газының сұйықтауына қарай блокировкау кез келгенше.

СФ₆ газының сұйықтауының қысқаша сипаттамасы

СФ₆ газы өте жоғары химиялық стабилділікке ие. Бұл нормаль температуралық және басылымда ақ, емеспе, жұмсақ, және жылауы мүмкін емес газ, өте жақсы изоляция және арка-басқару қасиеттері бар.

Газдың критикалық температурасы дегені - бұл газды сұйықтауға болатын ең жоғары температура. Температура бұл мәннен жоғары болғанда, басылым қандай болса да, газ сұйықтауланбайды.

Оксиген, азот, водород және гелий сияқты "тоқтан газдар" өзінің критикалық температурасы -100°C ден төмен, сондықтан аймақтық температураларда газды сұйықтау қарастырылмайды. СФ₆ газы әртүрлі; оның критикалық температурасы 45.6°C. Температура 45.6°C-ден жоғары болғанда газ тұрақты газ және қалады. Аймақтық температураларда, сыйымдулық белгілі бір мәнге жеткенде, ол сұйықтаулануы мүмкін. Сондықтан, СФ₆ газымен толтырылған құрылғыларда, газдың сұйықтауы қарастырылуы қажет.

СФ₆ газының параметрлерінің графигі 1-ші суретте көрсетілген. Газдың тығыздығы ρ тұрақты болғанда, температура төмендетілген сайын, газдың басылымы сәйкесінше азайады. Температура сұйықтау нүктесі A-ға түстіктерімен, газ сұйықтау басталады, оның тығыздығы азайады.

Жергілікті нақты абал

Хангхэ Сименс компаниясы жасаған 20 комплект 3AP3 DT типті резервуарлы бөлшіктері Өндіріс уызындағы Халха-Ула суума, Силинхот қаласы, Силингол лига, Монголия автономиялық аймағында орналасқан. Бұл аймақ 914 метр биіктікте және 44.2° широтасында және 7 айына созылу периоды бар. Бұл құрылғылар 550 кВ деңгейдегі резервуарлы бөлшіктері мен температуралық қолданыстағы тығыздық релелеріне қолданылады. Негізгі параметрлер 1-ші кестеде көрсетілген.

Орнату процессінде, өндіргіштен берілген параметрлер бойынша газ толтырылды. Нормалды газ толтыру басылымы 0.8 МПа, ескертпе басылымы 0.72 МПа, ал блокирлау басылымы 0.7 МПа (20°C-да). СФ₆ газының параметрлерінің графигі 2-ші суретте көрсетілген. Резервуар жақсы затты қанағаттанған және газ өтпейтін болғанда, температура -18°C-ға түстіктерімен, газ сұйықтау басталады; температура -21°C-ға жеткенде, ескертпе берілетін; ал температура -22°C-ға түстіктерімен, бөлшік блокирауына қарай. Жергілікті нақты абал 3-ші суретте көрсетілген.

Жергілікті нақты абал параметрлерінің графигінен алынған нәтижеге сәйкес.

 Жергілікті материалдардың қамтамасыз ету және құрылғылардың орнатуына қарай, резервуарлы бөлшіктер соңғы ақпан аясында орнатылды, вакуумдау және газ толтыру операциялары аяқталды. Құрылғылардың аралас тесттері мен іске қосу жұмыстары желтоқсан аясындағы бірінші он күнде концентрирован. Осы уақытта, аймақтық температура -22°C-ден төмен түсті, барлық орнатылған бөлшіктер блокирланды, бөлшіктердің аралас тесттерін нормалды атқару қиын болды, бұл бүкіл өндіріс құрылымының жоспарланған уақыт мерзімдеріне тәсіл етті.

Шешімдер

Жоғарыда айтылған блокирлау абалдарына қарай, мына шешімдер ұсынылады:

Газ толтыру мөлшерін азайту

СФ₆ газының параметрлерінің графигінен көрінетінімен, резервуардың ішіндегі газ толтыру мөлшері азайған сайын, газдың сұйықтау температурасы төмендейді, сәйкесінше блокирлау температурасы да төмендейді. Мысалы, нормалды газ толтыру басылымы 0.56 МПа-ға өзгертілгенде, сұйықтау температурасы -28°C, ал блокирлау температурасы -32°C. Осы уақытта, сұйықтау температурасы аймақтық температурадан төмен, блокирлау абалы болмайды. Бірақ, газ толтыру мөлшерін азайту нәтижесінде, бөлшіктердің арка-басқару және изоляция қасиеттері де төмендейді. Бұл құрылғылардың аяқталған жағдайын өзгерту және оның қасиеттеріне тәсіл ету қажет болатын әдістер, оларды орындау алдында өндіріс және өндіргіштің зерттеулері және дәлелдемелері қажет.

Егер құрылғылардың аяқталған жағдайын өзгерту керек болмаса, яғни, өткіру тестінен бұрын газ толтыру мөлшерін 0.6 МПа-ға азайтып, тестті және іске қосуды аяқтағаннан кейін, газ толтыру мөлшерін нормалды мәнге қайта толтыру. Бұл әдіс әлі де қолданылған, бірақ, ол әлі де қолданылмайды. Бірінші, газ толтыру мөлшерін азайту нәтижесінде, бөлшіктердің изоляция қасиеттері төмендейді. Точтық дәлелденбеген жағдайда, бөлшіктердің өткіру тестінде өткіру мүмкіндігі бар. Екінші, тест өткенде де, тест нәтижелері бағалауға болмайды. Құрылғылардың аралас тесті өндіргіштің және орнатушының сапасын тексеру, құрылғылардың орнатуы аяқталғаннан кейін өткізіледі. Ал газ толтыру процессі құрылғылардың орнату процессінің бір қадамы.

Аралас газ қолдану

Азықта, СФ₆ газына CF₄, CO₂, N₂ сияқты басқа газдарды қосу арқылы сұйықтау температураны төмендету әдістері қолданылады. Бірақ, аралас газдың изоляция және арка-басқару қасиеттері чисто СФ₆ газының қасиеттеріне жетпейді. Бірдей газ толтыру басылымында, аралас газмен толтырылған бөлшіктердің электр ағынын бөлу қасиеттері, чисто СФ₆ газымен толтырылған бөлшіктердің қасиеттерінен 20% төмен. Егер бірдей изоляция қасиеттерін алу үшін, аралас газтың газ толтыру басылымы чисто СФ₆ газының газ толтыру басылымынан жоғары болуы қажет.

СФ₆/N₂ аралас газын қарастыру үшін, төмендегі формула қолданылады:

P_m=P_SF6(100/x%)^0.02

Формуланың Pm - аралас газтың газ толтыру басылымы, P_SF6 - чисто СФ₆ газының газ толтыру басылымы, x% - аралас газтағы СФ₆ газының құрамы. Формула бойынша, 20% СФ₆ газы бар СФ₆/N₂ аралас газ үшін, газ толтыру басыламы чисто СФ₆ газының 1.4 есеуінен өте. Жергілікті бөлшіктер үшін, газ толтыру басыламы 1.12 МПа-ға жетуі қажет, бұл бөлшіктердің бүтін құрылымына жаңа талаптар қояды.

Изгілерді орнату

СФ₆ газының сұйықтауына қарай негізгі сыртқы фактор - аймақтық температура оның сұйықтау температурасынан төмен. Егер резервуардың айналысына изгі қосылса, резервуарды жылуу және температурасын арттыру арқылы, сұйықтау проблемасы шешіледі.

Хангхэ Сименс компаниясының резервуарлы бөлшіктері швейцариялық Trafag тығыздық релеін қолданады, ол температуралық қолданыстағы функциясы бар және оның көрсеткіші газдың тығыздығын, басылым өзгерісін көрсетпейді. Бұл тығыздық релеінің көрсеткіш принципі - бөлшіктердің резервуарындағы газ және тығыздық релеінің стандартты газының басылым айырмашылығын салыстыру арқылы газдың тығыздығын байқау. 7-ші суретте көрсетілген, егер аймақтық температура сұйықтау температурасынан жоғары болса, екі газ камерындағы басылым бірге өзгереді, басылым айырмашылығы нөлге тең, қабырға әрекет етпейді, санақ көрсеткіші қозғалмайды; егер резервуардағы газ сұйықтауына немесе өткенде, стандартты газтың басыламы сәйкесінше артық, қабырға әрекет етеді, санақ көрсеткіші қозғалады.

Егер аймақтық температура сұйықтау температурасына түстіктерімен, изгі қосылып, резервуардың температурасы сәйкесінше артық. Бұл резервуардағы газ және қабырғадағы газ арасында температуралық айырмашылық пайда болады, санақ көрсеткішінің көрсеткіші қате болып, резервуардағы газдың нақты жағдайын толық көрсетпейді.

Нәтиже

Бұл мақала СФ₆ газының сұйықтау процессін қысқаша сипаттайды. Өндіріс уызындағы резервуарлы бөлшіктерді орнату кезінде пайда болған СФ₆ газының сұйықтауына қарай үш шешім ұсынылған және талқыланған: газ толтыру мөлшерін азайту, аралас газмен алмастыру, изгілерді орнату. Талдау және салыстыру арқылы, газ толтыру мөлшерін азайту және аралас газмен алмастыру, газдың изоляция және арка-басқару қасиеттеріне тәсіл ету себепті, олар қолданылмайды. Изгілерді қолдану арқылы резервуарды жылуу және газдың сұйықтауын бас тарту, санақ көрсеткішінің көрсеткішінде қате пайда болса да, құрылғылардың аралас тесттерін толық өткізу үшін қолданылатын қолайлы шешім болып табылады.