Ang mga high-voltage SF₆ circuit breakers ay ang pinaka malawakang ginagamit na switchgear sa mga substation. Ang regular na pagsusuri at pagmamanntenance sa kanila ay mahalaga para masigurado ang matatag na operasyon ng sistema ng kuryente. Gayunpaman, sa larangan ng pagmamanntenance ng substation, lalo na sa panahon ng pagmamanntenance ng high-voltage SF₆ circuit breakers, maraming puntos ng panganib (tulad ng paglason, electric shock, atbp.), na seryosong nanganganib sa personal na kaligtasan ng mga manggagawa. Batay dito, ang papel na ito ay nag-aanalisa mula sa perspektibo ng lokasyon at teknolohiya ng kontrol ng kaligtasan, na may layuning mapabuti ang kaligtasan ng mga operasyon ng pagmamanntenance ng substation at mabawasan ang rate ng aksidente.
1 Pagsusuri ng Mga Prinsipyo at Katangian ng Trabaho
1.1 Pisikal at Kimikal na Katangian ng SF₆ Gas
Ang molekula ng SF₆ ay binubuo ng isang sulfur atom at anim na fluorine atoms, na may atomic weight na 146.06, 5.135 beses na mas mabigat kaysa sa hangin. Sa ibaba ng 150°C, ang SF₆ gas ay nagpapakita ng mabuting kimikal na inertness at hindi nakikipag-reaksiyon nang kimikal sa karaniwang metal, plastic, at iba pang materyales sa circuit breakers. Dahil dito, ito ay itinuturing na walang kulay, walang amoy, non-toxic, at transparent na hindi combustible na gas, na sa pangkalahatan ay mahirap i-decompose (hindi soluble sa transformer oil at kaunti lamang soluble sa tubig). Gayunpaman, sa pamamagitan ng pagbubukas at pagsasara ng mga switch, ang SF₆ gas ay sumusunod sa partial decomposition sa ilalim ng epekto ng discharge at arcs, na nagreresulta sa mga decomposition products sa anyo ng gas o powdery, tulad ng metal fluorides, SOF₂, SO₂F₄, atbp., na napakapanganib sa katawan ng tao. Sa kanila, ang SF₆ gas ay nagdecompose at nagdissociate sa ilalim ng epekto ng arcs (ang mga molekula na may polyatomic structure ay nagdecompose sa single atoms o charged particle gases), at ang mga internal changes ay nagpapatibay ng thermal at electrical conductivity nito.
1.2 Pamamaraan ng Paggana ng High - voltage SF₆ Circuit Breakers
Ang SF₆ circuit breaker ay binubuo ng tatlong vertical porcelain insulator units, bawat isa ay may gas-blast arc-extinguishing chamber. Ang disenyo na ito ay nagpapakompakt ng circuit breaker, habang may mabuting insulation at arc-extinguishing performance. Ang gas-blast arc-extinguishing chamber ay ang core component ng high-voltage SF₆ circuit breaker, at ito ay puno ng SF₆ gas sa pamamagitan ng mga pipe na konektado sa tatlong arc-extinguishing chambers. Kapag binuksan ang circuit breaker, ang controllable contact ay hiwalay mula sa fixed contact, na nagreresulta sa isang arc. Sa oras na ito, ang SF₆ gas sa arc-extinguishing chamber ay mabilis na humuhupa patungo sa arc sa pamamagitan ng pipes, gamit ang insulating at arc-extinguishing properties ng gas upang mabilis na mawala ang arc. Bukod dito, ang spring operating mechanism at ang kanyang single-box control equipment ay mga key components para sa pag-drive at pag-control ng paggalaw ng contacts ng high-voltage SF₆ circuit breaker. Karaniwang binubuo ito ng mga spring, connecting rods, transmission mechanisms, microprocessors, o programmable logic controllers. Kapag kailangan buksan o sarhan ang circuit breaker, ang control equipment ay nagbibigay ng utos upang gumalaw ang spring operating mechanism at idrive ang movable contact na galawin nang tugma.
1.3 Katangian ng Performance ng High - voltage SF₆ Circuit Breakers
Kumpara sa hangin at transformer oil, ang SF₆ gas ay may katangian ng mataas na insulation strength, excellent arc-extinguishing performance, at maliit na volume, at may malawak na application prospects sa high-voltage power field.
- Blocking effect: Ito ay nagbibigay ng full play sa arc-blowing effect ng gas flow. Ang arc-extinguishing chamber ay maliit sa size, simple sa structure, malaki ang breaking current, maikli ang arcing time, walang reignition kapag sinusunod ang capacitive o inductive current, at mababa ang overvoltage.
- Mahabang electrical life: Ito ay maaaring magpatuloy na sunudin 19 beses sa full capacity na 50kA, na may cumulative breaking current na 4200kA, mahabang maintenance cycle, at angkop para sa madalas na operasyon.
- Mataas na insulation strength: Ang SF₆ gas ay maaaring lumampas sa iba't ibang insulation tests na may malaking margin sa ilalim ng 0.3MPa. Pagkatapos ang cumulative breaking current ay umabot sa 3000kA, ang bawat breaking port ay maaaring tanggapin ang power-frequency voltage na 250kV sa loob ng 1 minuto sa ilalim ng 0.3MPa, at maaari pa ring tanggapin ang power-frequency voltage na 166.4kV kapag ang presyur ng SF₆ gas ay bumaba sa zero gauge pressure.
- Magandang sealing performance: Ang water content ng SF₆ gas ay mas mababa. Ang arc-extinguishing chamber, resistors, at supports ay maaaring hatiin sa independent gas compartments upang maiwasan ang pagsipsip ng dirt at moisture sa loob ng circuit breaker.
- Maliit na operating power at smooth buffering: Ang transmission ratio sa pagitan ng working cylinder ng mechanism at ang arc-extinguishing contact ay 1∶1, at ang mechanism ay may stable characteristics. Ang stability ng characteristics ng mechanism ay maaaring umabot sa 3000 beses (10000 beses sa test environment), at ang operating noise ay mas mababa sa 90dB.
2 Pagsusuri ng Mga Puntos ng Panganib sa Substation Maintenance Sites
2.1 Uri at Katangian ng Mga Puntos ng Panganib
Ang mga punto ng panganib sa substation maintenance sites ay pangunahing kasama ang apat na uri: electrical hazards, mechanical hazards, chemical hazards, at environmental factors. Ang mga punto ng panganib na ito ay maaaring direktang o indirect na nanganganib sa personal na kaligtasan ng mga maintenance personnel.
- Electrical hazards: Nagsisimula sa damage sa insulation ng equipment o operational errors, na pangunahing ipinapakita bilang mataas na voltage at arcs. Dahil ang circuit breaker ay nagdadala ng mataas na voltage sa panahon ng operasyon at may capacitive at inductive effects, maaari pa ring may residual charges kahit nasa open-circuit state, na nagdudulot ng electric shock injuries. Ang arcs ay maaaring gumawa ng mataas na temperatura at mag-cause ng fire.
- Mechanical hazards: Ang mga panganib ay pangunahing galing sa mga mechanical components ng equipment. Kung hindi wasto ang operasyon at pagmamanntenance, maaaring ma-pinched o bumped ng mga rotating o moving parts.
- Chemical hazards: Ang SF₆ gas ay stable sa normal na temperatura, ngunit nagsisimula itong mag-decompose sa ilalim ng epekto ng arcs, corona, atbp. Ang pag-inhale ng nabuong gas ay maaaring magdulot ng pagkalasing, pulmonary edema, o kahit na kamatayan.
- Environmental hazards: Ang paggawa ng maintenance sa panahon ng thunderstorms at malakas na hangin ay hindi lamang nagdudulot ng hirap sa trabaho ng maintenance kundi nagdudulot din ng hindi macontroll na risks sa maintenance personnel. Bukod dito, ang mga problema tulad ng mahina ang ventilation at maliit ang space sa maintenance environment ay maaaring dagdagan ang panganib sa on-site maintenance.
2.2 Pagsusuri ng mga Dahilan ng Mga Punto ng Panganib
Ang mga dahilan ng puntos ng panganib sa substation maintenance sites ay pangunahing kasama ang equipment-related, human-related, at environmental factors. Sa pagtaas ng bilang ng mga operasyon ng maintenance, ang degree ng wear and tear ng equipment ay tumataas, na nagdudulot ng pagbagsak ng electrical performance at mas mataas na risk ng aksidente.
Dahil sa hindi pantay na kalidad ng mga maintenance personnel, ang ilan sa kanila ay kulang sa sapat na pag-unawa sa structure at working principles ng equipment, at maaaring makaligtaan sa aktwal na operasyon. Halimbawa, dahil sa kakulangan ng sapat na vigilance, maaaring accidental na ma-touch ng personnel ang live parts o mali ang paggamit ng tools, na maaaring direkta na mag-trigger ng safety accidents.
Para sa SF₆ circuit breakers, ang mga panganib ay pangunahing nanggagaling sa kanilang chemical properties. Ang toxic substances na nabubuo sa tiyak na kondisyon ay maaaring mag-accumulate sa loob ng silid dahil sa mga limitasyon ng environment, na nagpapataas pa ng antas ng panganib.
3 Lokasyon ng Punto ng Panganib at Teknolohiya ng Kontrol ng Kaligtasan
3.1 Mga Paraan ng Lokasyon ng Punto ng Panganib
- Fiber optic sensing technology: Ang fiber optic sensing technology ay may excellent insulation performance at anti-electromagnetic interference ability. Ito ay maaaring epektibong monitorin ang structural health at electrical parameters ng SF₆ circuit breakers, kunin at i-analyze ang data nang real-time, at agad na detekto ang potential faults at safety hazards.
- Wireless sensor network: Ang wireless sensor network ay binubuo ng maraming sensor nodes. Ang pangunahing layunin nito ay ang real-time monitoring ng environmental parameters, equipment status, at location information ng maintenance personnel. Ang network ay may characteristics ng self-organization, self-adaptation, at anti-interference, at maaaring sumunod sa complex at changeable environmental conditions sa site, na nagreresulta sa real-time monitoring at lokasyon ng puntos ng panganib.
- Machine vision at infrared thermal imaging technology: Ang machine vision technology ay maaaring i-identify at ilocate ang potential points ng panganib, tulad ng exposed cables at damaged equipment, sa pamamagitan ng pagkuha at pag-analyze ng on-site images; samantalang ang infrared thermal imaging technology ay maaaring monitorin ang temperature distribution ng equipment nang real-time at accurately locate fault points at potential risk points.
3.2 Hazard Point Prediction Model Batay sa Data Analysis
Sa kasalukuyan, ang intelligence, digitalization, automation, at integration ay ang pangunahing trend ng China's power grid, at ang paggamit ng artificial intelligence at big data technologies ay nagpabilis ng proseso ng pag-unlad. Sa panahon ng pagmamanntenance ng SF₆ circuit breakers, itinatag ang isang hazard point prediction model batay sa data analysis, na pangunahing kasama ang apat na steps: data collection, data preprocessing, feature engineering, at model training.
- Data collection: Nakukuha sa pamamagitan ng iba't ibang sensors, operation records ng monitoring equipment, atbp. Upang mapabuti ang accuracy ng model, dapat na makuha ang malaking halaga ng comprehensive data kung maaari.
- Data preprocessing: Preprocess ang raw data (outlier detection at processing, data transformation, atbp.) upang mapabuti ang quality ng data at magbigay ng pundasyon para sa susunod na feature engineering at model training.
- Feature engineering: Pagkatapos ng preprocessing, kailangan ng useful features para sa hazard point prediction makuha mula sa malaking halaga ng data. Ang mga features na ito ay dapat may mabuting discrimination at predictive ability upang mapabuti ang accuracy ng model.
- Model training: Ang SVM (Support Vector Machine) ay isang commonly used classification at regression analysis method. Ito ay naghihiwalay ng iba't ibang categories ng data sa pamamagitan ng paghahanap ng optimal hyperplane, na nagmaximize ng classification interval sa pagitan ng dalawang uri ng data.
3.3 Safety Control Technology Strategies
Upang mapabuti ang accuracy at practicality ng mga teknolohiya ng lokasyon, dapat gamitin ang big data at artificial intelligence technologies, at i-apply ang machine learning algorithms upang intelligent na i-identify at i-predict ang mga puntos ng panganib sa substation maintenance sites, na nagbibigay ng mas accurate na impormasyon ng lokasyon para sa maintenance personnel at mabawasan ang risk ng aksidente. Sa substation maintenance sites, dapat fusionin ang data mula sa iba't ibang sensors upang mapabuti ang accuracy ng lokasyon at accuracy ng model. Ang pag-apply ng augmented reality (AR) technology, na nag-integrate ng virtual information sa totoong mundo, ay maaaring mapabuti ang pag-unawa ng maintenance personnel sa structure ng equipment at thus solve the problem of operational errors. Ang mga relevant parties ay dapat palakasin ang management ng on-site maintenance work at strictly follow the operation procedures for maintenance (see Figure 1). At the same time, develop intelligent wearable devices for maintenance personnel to obtain their location information in real-time and monitor them in real-time to ensure safety.
4 Conclusion
Sa substation maintenance sites, ang accurate na pag-identify at pag-locate ng mga puntos ng panganib ay ang key para masiguro ang kaligtasan ng SF₆ circuit breaker maintenance sites. Sa pamamagitan ng in-depth research sa mga prinsipyo at katangian ng SF₆ circuit breakers, natuklasan na ang chemical factors ay ang pangunahing hindi maaaring ikawalan na puntos ng panganib sa kanilang proseso ng pagmamanntenance. Upang epektibong harapin ang mga risks, dapat gamitin ang bagong teknolohiya, bagong konsepto, at bagong paraan para sa pre-event prevention, predicting potential risks in advance, at providing early-warning information for maintenance personnel to ensure the smooth progress of maintenance operations.
