స్వల్ప శీతోత్సవ ప్రాంతాలలో ట్యాంక్ సర్క్యుట్ బ్రేకర్లను నిర్మించుటదానికి వాయు ద్రవీకరణ సమస్య గురించి చర్చ

షఫ్ట్ హెక్సాఫ్లోరైడ్ (SF₆) సర్క్యుిట్ బ్రేకర్ల టెక్నికల్ వివరణ మరియు గ్యాస్ ద్రవీకరణ సవాలు

షఫ్ట్ హెక్సాఫ్లోరైడ్ గ్యాస్‌ను ఉపయోగించే SF₆ సర్క్యుిట్ బ్రేకర్లు, వాటి అత్యుత్తమ ఆర్క్-క్వెంచింగ్ మరియు ఆయన్స్లు కలిగి ఉన్నందున, ప్రజ్వలన నిలంపు మధ్యంగంగా వ్యాపకంగా ఉపయోగించబడతాయి. ఈ బ్రేకర్లు తరచుగా చేసే పన్నులకు మరియు ఉన్నత వేగంలో ప్రజ్వలన నిలంపు అవసరం ఉన్న పరిస్థితులకు యోగ్యమైనవి. చైనాలో, SF₆ సర్క్యుిట్ బ్రేకర్లు మొత్తం 110kV లేదా అంతకంటే ఎక్కువ వోల్టేజ్ లెవల్లలో ఉపయోగించబడతాయి. అయితే, SF₆ గ్యాస్ యొక్క భౌతిక ధర్మాల వల్ల, చేరే విధానం మరియు వేగం శర్టుల కింద ద్రవీకరణ జరిగించవచ్చు, ఇది సర్క్యుిట్ బ్రేకర్ ట్యాంక్‌లో SF₆ గ్యాస్ సాంద్రతను తగ్గించుతుంది. సాంద్రత కొన్ని స్థాయికి చేరినప్పుడు, సర్క్యుిట్ బ్రేకర్ ప్రొటెక్షన్ లాక్-అవుట్ ప్రారంభించబడుతుంది. చైనాలో ఇన్నర్ మంగోలియా, నోర్ద్ ఈస్ట్ చైనా, సిన్జియాన్, టిబెట్ వంటి ప్రాంతాలలో, శీతకాలంలో వ్యవహారిక వేడి తాపం -30°C లేదా అంతకంటే తక్కువ ఉంటుంది, ఇక్కడ SF₆ గ్యాస్ ద్రవీకరణ వల్ల లాక్-అవుట్ జరిగే సంఘటన సమయం సమయంగా జరుగుతుంది.

SF₆ గ్యాస్ ద్రవీకరణ సారాంశం

SF₆ గ్యాస్ చాలా ఉన్నత రసాయన స్థిరతను కలిగి ఉంటుంది. ఇది సాధారణ తాపం మరియు వేగం వద్ద రంగు లేని, గంధ లేని, రుచి లేని, అంటి లేని గ్యాస్, అత్యుత్తమ ఆయన్స్ మరియు ఆర్క్-క్వెంచింగ్ ధర్మాలను కలిగి ఉంటుంది.

ఒక గ్యాస్ యొక్క క్రిటికల్ తాపం అనేది గ్యాస్ ద్రవీకరణ జరిగే అత్యధిక తాపం. ఈ విలువ కన్నా ఎక్కువ తాపం ఉన్నప్పుడు, ఏ ప్రమాణం వేగం ఉంటూ కూడా గ్యాస్ ద్రవీకరణ జరిగదు.

ఆక్సిజన్, నైట్రోజన్, హైడ్రోజన్, హీలియం వంటి "శాశ్వత గ్యాస్‌ల" క్రిటికల్ తాపాలు -100°C కి కింద ఉంటాయి, కాబట్టి వ్యవహారిక తాపాల వద్ద గ్యాస్ ద్రవీకరణ పరిగణించవలెను. SF₆ గ్యాస్ విభిన్నం; దాని క్రిటికల్ తాపం 45.6°C. ఈ తాపం కింద గ్యాస్ ద్రవీకరణ జరిగే విధంగా, బాహ్య వేగం కొన్ని స్థాయికి చేరినప్పుడు ద్రవీకరణ జరిగే విధంగా, ద్రవీకరణ సమస్యను పరిగణించవలెను.

SF₆ గ్యాస్ యొక్క స్థితి పరామితి వక్రం చిత్రం 1 లో చూపించబడింది. స్థిర గ్యాస్ సాంద్రత ρ వద్ద, తాపం తగ్గుతుందని గ్యాస్ వేగం తగ్గుతుంది. ఈ గ్యాస్ సాంద్రతకు సంబంధించిన ద్రవీకరణ బిందువు A వరకు తాపం తగ్గినప్పుడు, గ్యాస్ ద్రవీకరణ మొదలవుతుంది, గ్యాస్ సాంద్రత తగ్గుతుంది.

స్థానాన్ని వాటి వాస్తవిక పరిస్థితి

శిమెన్స్ హాంగ్జౌ ద్వారా నిర్మించబడిన 20 సెట్ల 3AP3 DT ట్యాంక్-టైప్ సర్క్యుిట్ బ్రేకర్లు, వాటి నిర్ధారిత వోల్టేజ్ 550 kV. ఈ బ్రేకర్లు తాపం-ప్రతిసారం కలిగి ఉన్న సాంద్రత రిలేస్‌ని కలిగి ఉంటాయి, వాటి సూచనలు గ్యాస్ సాంద్రత మార్పును ప్రతిఫలిస్తున్నవి, వేగం మార్పును కాదు. సర్క్యుిట్ బ్రేకర్ల ప్రధాన పారమైటర్లు టేబుల్ 1 లో చూపించబడినవి.

స్థాపనా ప్రక్రియలో, గ్యాస్ చార్జింగ్ నిర్మాణ యూనిట్ మరియు నిర్మాణకర్త విశేషంగా అధ్యయనం చేసి చేరినందున, గ్యాస్ సాంద్రత తగ్గించడం మరియు ద్రవీకరణ సమస్యను పరిగణించవలెను. ఈ పద్ధతి యొక్క ఫలితంగా, సర్క్యుిట్ బ్రేకర్ పరీక్షలు ముందుకు గ్యాస్ చార్జింగ్ విలువను 0.6 MPa వరకు తగ్గించి, పరీక్షలు మరియు కమిషనింగ్ ముగిసిన తర్వాత గ్యాస్ చార్జింగ్ విలువను నిర్ధారిత విలువకు పునర్పుర్ణం చేయవలెను. ఈ పద్ధతి యొక్క ప్రభావం వల్ల, సర్క్యుిట్ బ్రేకర్ పరీక్షలు సమానంగా చేరుకోవచ్చు, కానీ పరీక్షల ఫలితాలు ప్రామాణికంగా ఉండవు.

మిశ్రమ గ్యాస్ ఉపయోగం

ప్రస్తుతం, దేశంలో మరియు వ్యాపింపలో, ఇతర గ్యాస్‌లు (ఉదాహరణకు CF₄, CO₂, N₂) చేరిన మిశ్రమ గ్యాస్ ఉపయోగం ద్వారా ద్రవీకరణ తాపాన్ని తగ్గించడం జరుగుతుంది. అయితే, మిశ్రమ గ్యాస్ యొక్క ఆయన్స్ మరియు ఆర్క్-క్వెంచింగ్ ధర్మాలు శుద్ధ SF₆ గ్యాస్ విలువలను చేరుకోవు. ఒకే గ్యాస్ చార్జింగ్ వేగం వద్ద, మిశ్రమ గ్యాస్ నింపబడిన సర్క్యుిట్ బ్రేకర్ యొక్క కరెంట్-బ్రేకింగ్ సామర్థ్యం శుద్ధ SF₆ గ్యాస్ నింపబడిన సర్క్యుిట్ బ్రేకర్ కంటే ఎక్కువ ఉంటుంది. ఒకే ఆయన్స్ సామర్థ్యాన్ని పొందడానికి, మిశ్రమ గ్యాస్ యొక్క గ్యాస్ చార్జింగ్ వేగం శుద్ధ SF₆ గ్యాస్ కంటే ఎక్కువ ఉంటుంది.

SF₆/N₂ మిశ్రమ గ్యాస్ ఉదాహరణకు, ఈ కింది కాల్కులేషన్ సూత్రం ఉపయోగించవచ్చు:

P_m=P_SF6(100/x%)^0.02

ఈ సూత్రంలో, Pm అనేది ఒకే ఆయన్స్ సామర్థ్యాన్ని పొందడానికి మిశ్రమ గ్యాస్ యొక్క గ్యాస్ చార్జింగ్ వేగం, P_SF6  అనేది శుద్ధ SF₆ గ్యాస్ యొక్క గ్యాస్ చార్జింగ్ వేగం, మరియు x%  అనేది మిశ్రమ గ్యాస్‌లో SF₆ గ్యాస్ శాతం. ఈ సూత్రం నుండి, 20% SF₆ గ్యాస్ కలిగిన SF₆/N₂ మిశ్రమ గ్యాస్ యొక్క అవసరమైన గ్యాస్ చార్జింగ్ వేగం శుద్ధ SF₆ గ్యాస్ కంటే 1.4 రెట్లు ఎక్కువ ఉంటుంది. స్థానంలోని సర్క్యుిట్ బ్రేకర్ కోసం, గ్యాస్ చార్జింగ్ వేగం 1.12 MPa ఉండాలి, ఇది సర్క్యుిట్ బ్రేకర్ యొక్క మొత్తం నిర్మాణానికి కొత్త అవసరాలను అందిస్తుంది.

ట్రేసింగ్ హీటర్లను స్థాపించడం

SF₆ గ్యాస్ ద్రవీకరణకు ప్రధాన బాహ్య కారణం అనేది వ్యవహారిక తాపం ద్రవీకరణ తాపం కింద ఉండడం. ట్యాంక్ చుట్టూ ట్రేసింగ్ హీటర్ స్థాపించి, ట్యాంక్ ని వేడించి, ట్యాంక్ తాపం పెంచడం ద్వారా, ద్రవీకరణ సమస్యను పరిష్కరించవచ్చు.

హాంగ్జౌ శిమెన్స్ ట్యాంక్-టైప్ సర్క్యుిట్ బ్రేకర్లు స్విస్ ట్రాఫాగ్ సాంద్రత రిలేస్‌ను ఉపయోగిస్తాయి, ఇది తాపం-ప్రతిసారం కలిగి ఉంటుంది, వాటి సూచనలు గ్యాస్ సాంద్రత మార్పును ప్రతిఫలిస్తున్నవి, వేగం మార్పును కాదు. ఈ సాంద్రత రిలేస్ యొక్క సూచన ప్రమాణం సర్క్యుిట్ బ్రేకర్ ట్యాంక్ లోని గ్యాస్ మరియు సాంద్రత రిలేస్ ద్వారా వహించబడుతున్న ప్రమాణం గ్యాస్ మధ్య వేగం వ్యత్యాసం ద్వారా గ్యాస్ సాంద్రతను నిర్ధారిస్తుంది. చిత్రం 7 లో చూపించినట్లు, వ్యవహారిక తాపం ద్రవీకరణ తాపం కింద మార్ప