Discussio de Problema Liquefactionis Gasorum in Installatione Interruptorum Circuiti Cisternae in Regionibus Frigidissimis
Explicatio Technica de Interruptoribus Circuiti Sulfuris Hexafluoridi (SF₆) et Difficultatibus Liquefactionis Gas
Interruptores circuiti SF₆, qui utuntur gas sulfuris hexafluoridi, noto pro suis excellentibus proprietatibus extinguendi arcus et insulandi, ut medium extinguendi arcum, sunt latissime applicati in systematibus electricitatis. Hi interruptores apti sunt ad operationes frequentes et casus requirientes interruptionem celerem. In Sinis, interruptores circuiti SF₆ fere adhibentur pro nivebus tensionis 110kV et superioribus. Tamen, propter proprietates physicas gas SF₆, potest liquefieri sub certis conditionibus temperaturae et pressionis, causans diminutionem densitatis gas SF₆ in concreto interruptoris. Cum densitas decrescit ad certum gradum, interruptor circuiti actuat protectionem obsidendam. In quibusdam regionibus Sinis, sicut Inner Mongolia, Northeast China, Xinjiang, et Tibet, ubi temperatura ambientis potest attingere -30°C vel minus in hiberno, phenomenon obsidendi ex liquefactione gas SF₆ accidit interdum.
Brevis Descriptio Liquefactionis Gas SF₆
Gas SF₆ habet stabilia chemica extrema. Est gas sine colore, sine odore, sine sapore, et non inflammabilis ad temperaturam normalem et pressionem, cum excellentibus proprietatibus insulandis et extinguendi arcum.
Temperatura critica gas refertur ad maximam temperaturam qua gas potest liquefieri. Quando temperatura est altior quam hoc valor, gas non potest liquefieri quantumcumque pressio addatur.
Pro "gassis permanentibus" sicut oxygium, nitrogenium, hydrogenium, et helium, eorum temperaturas criticas sunt infra -100°C, ita liquefactionem gas non opus est considerare ad temperaturis ambientibus. Gas SF₆ est diversum; eius temperatura critica est 45.6°C. Potest tantum constanter stare in statu gaseo quando temperatura est supra 45.6°C. Ad temperaturis ambientibus, potest liquefieri quando pressio externa attingit certum valorem. Itaque, pro apparatu pleno gas SF₆, problemata liquefactionis gas debent considerari.
Curva parametrorum status gas SF₆ ostenditur in Figura 1. Sub conditione constantis densitatis gas ρ, cum temperatura decrescit, pressio gas decrescit similiter. Quando temperatura decrescit ad punctum liquefactionis A correspondentem huic densitati gas, gas incipit liquefieri, et tunc densitas gas decrescit.
Situation Actualis in Situ
Station Conversoria Ximeng locatur in Chaoke Wula Sumu, Xilinhot City, Xilingol League, Regione Autonomia Inner Mongolia. Altitudine 914 metrorum et latitudine 44.2°, habet periodum calefaciendi usque ad septem menses et classificatur ut regio frigida severa in Sina. In area filtrorum AC stationis, viginti series interruptorum circuiti 3AP3 DT tank-type manufacti ab Hangzhou Siemens installantur, cum tensio nominata 550 kV. Hi interruptores sunt equipati relais densitatis cum functione compensationis thermica, et indicat earum mutationem densitatis gas non pressionis. Parametri principales interruptorum ostenduntur in Tabula 1.
In processu installationis, repletio gas facta est stricta secundum parametras data per manufactorem. Pressio nominata repletionis gas fuit fixata ad 0.8 MPa, pressio alarmis ad 0.72 MPa, et pressio obsidendi ad 0.7 MPa (pressione manometrica ad 20°C). Curva parametrorum status gas SF₆ ostenditur in Figura 2. Ut patet ex figura, quando tank est bene sigillatus et nulla fuga gas est, gas in tank liquefietur quando temperatura decrescit ad -18°C; alarma activabitur quando temperatura attingit -21°C; et interruptor circuiti obsidebitur quando temperatura decrescit ad -22°C. Situatio actualis in situ ostenditur in Figura 3.
Situatio actualis in situ congruit cum resultatis obtentis ex curva parametrorum status.
Secundum situationem materialis supplysit et progressum installationis apparatorum, interruptores circuiti tank-type compleverunt installationem, evacuationem vacui, et operationes repletionis gas ad finem Novembris. Testes translativae apparatorum et opera commissionis concentraverunt se in primis decem diebus Decembris. Hoc tempore, temperatura ambientis decrescerat infra -22°C, et omnes interruptores circuiti installati obsidebantur, faciendo impossibile testes translativos apparatorum interruptoris normaliter, et sic affectantes nodos temporis constructionis totius stationis.
Solutiones
Propter praedicta phaenomena obsidendi in situ, sequentes solutiones proponuntur:
Reductio Quantitatis Repletionis Gas
Ut patet ex curva characteristicarum parametrarum gas SF₆, quando quantitas repletionis gas in tank decrescit, temperatura liquefactionis decrescet, et correspondens temperatura obsidendi similiter decrescet. Exempli gratia, quando pressio nominata repletionis gas adjustatur ad 0.56 MPa, temperatura liquefactionis est -28°C, et temperatura obsidendi -32°C. Hoc tempore, temperatura liquefactionis est inferior quam temperatura ambientis, et nullum phaenomenon obsidendi erit. Tamen, post reductam quantitatem repletionis, prestatio extinguendi arcum et insulandi interruptoris ambo declinent. Talia methoda involventia mutationem status finalis apparatorum et affectantia suam performance oportet diligenter studeri et demonstrari ab unitate designi et manufactore ante implementationem.
Si status finalis apparatorum non mutabitur, id est, reducta quantitas repletionis ad certum valorem (sicut 0.6 MPa) ante testem translativum, et repletio quantitatis gas ad valorem nominatum post completam testem et commissionem. Haec methodus videtur feasible, sed in re non est. Primo, post reductam quantitatem repletionis, prestatio insulandi interruptoris deteriorescet. Absque demonstratione accurata, est possibilis punctura interruptoris in teste tenendi tensionis. Secundo, etiam si testis procedit leniter, resultata testis nulla referentia habeant. Testis translativus apparatorum est inspectio qualitatis productionis manufactoris et qualitatis installationis installeris, et debet fieri postquam installatio apparatorum perfecta est. Et processus repletionis gas est clare passus in processu installationis apparatorum.
Usus Gas Mixti
Nunc, domi et foris, sunt practicae reductae temperature liquefactionis per mixtionem certae proportionis aliorum gas (sicut CF₄, CO₂, et N₂) in gas SF₆. Tamen, prestationes insulandi et extinguendi arcum gas mixti non potest attingere nivem gas SF₆ puri. Sub eadem pressione repletionis, capacitas rumpendi currentis interruptoris pleni gas mixto erit circa 20% minor quam interruptoris pleni gas SF₆ purum. Si idem prestatio insulandi est quaerenda, pressio repletionis gas mixti debet esse maior quam gas SF₆ purum.
Exempli gratia, pro gas mixto SF₆/N₂, sequens formula calculi uti potest:
Pm=PSF6(100/x%)0.02
In formula, Pm est pressio repletionis gas mixti ad attingendum idem prestationem insulandi, PSF6 est pressio repletionis gas SF₆ puri, et x% est percentuale contentus gas SF₆ in gas mixto. Ut patet ex formula, pro gas mixto SF₆/N₂ continente 20% gas SF₆, pressio repletionis necessaria est circa 1.4 vice major quam gas SF₆ purum. Pro interruptore in situ, pressio repletionis debet attingere 1.12 MPa, quod novas exigentias imponit structurae totius interruptoris.
Installatio Dispositivorum Calefactorum
Factorem externum principalem liquefactionis gas SF₆ est temperatura ambientis inferior quam eius temperatura liquefactionis. Si dispositivum calefactorum tracens installetur circa tank ad calefactandum tank et augmentandum eius temperaturam, problema liquefactionis solvi potest.
Interruptores circuiti tank-type Hangzhou Siemens utuntur relais densitatis Swiss trafag, quod habet functionem compensationis thermicae et cuius indicatio reflectit mutationem densitatis gas non pressionis. Principium indicationis huius relais densitatis est monitorare densitatem gas comparando differentiam pressionis inter gas in concrete interruptoris et gas standard portato a relais densitatis. Ut ostenditur in Figura 7, quando temperatura ambientis variat intra rangum supra temperaturam liquefactionis, pressiones gas in duobus camera gas simul mutantur, differentia pressionis est zero, junctura expansiva non agit, et acus indicatoris non movetur; quando gas in tank liquefitur vel effugit, pressio gas standard relativiter augescit, junctura expansiva agit, faciendo acus indicatoris moveri.
Quando temperatura ambientis decrescit ad temperaturam liquefactionis, dispositivum calefactorum tracens activatur, et temperatura tank consequenter augescit. Hoc creavit differentiam temperaturarum inter gas in tank et gas in junctura expansiva, resultans deviationem indicationis mensurae et praeveniens accurate reflectionem conditionis actualis gas in tank.
Conclusio
Hoc scriptum breviter describit processum liquefactionis gas SF₆. Pro problemate liquefactionis gas SF₆ quod occurrat in installatione interruptorum circuiti tank-type in area filtrorum AC Stationis Ximeng, tres solutiones proposueruntur et discusseruntur: reductio quantitatis repletionis, substitutio gas mixto, et additio dispositivorum calefactorum. Per analysin et comparationem, inventum est utraque reductio quantitatis repletionis et substitutio gas mixto afficerent prestationes insulandi et extinguendi arcum gas, ita non sunt aptae. Methodus utendi dispositivum calefactorum tracens ad calefactandum tank ad praeveniendum liquefactionem gas, licet causabit certum errorem in indicatione mensurae, potest tamen assecurare progressionem leniter testis translativi apparatorum, ita est solutio magis apta.
