Augstsprieguma SF₆ līkstoņi ir visplašāk izmantotās pārslēgumu iekārtas pārvadājumu stacijās. Regulāra inspekcija un apkope šiem līkstoņiem ir būtiska, lai nodrošinātu elektrotīkla stabila darbību. Tomēr pārvadājumu staciju apkopē, īpaši augstsprieguma SF₆ līkstoņu apkopē, ir daudz bīstamu punktu (piemēram, notrūkstība, elektriskais šokss utt.), kas nopietni draud darbinieku personiskajai drošībai. Šajā rakstā tiek analizēts no atrašanās vietas un drošības kontrolējošo tehnoloģiju perspektīvas, mērķis ir uzlabot pārvadājumu staciju apkopes operāciju drošību un samazināt negadījumu skaitu.
1 Darbības principu un īpašību analīze
1.1 SF₆ gāzes fizikālās un ķīmiskās īpašības
SF₆ molekula sastāv no viena svina atomam un sešiem fluorāta atomiem, ar atommasu 146,06, kas 5,135 reizes smagāka par gaisu. Zem 150°C SF₆ gāze rāda labu ķīmisko inertitāti un nereakcējoši ar parastajiem metāliem, plastmasām un citām materiālu pārslēgumu iekārtām. Tāpēc tā tiek uzskatīta par bezkrāsu, bezsmaržu, netoksisku un caurumu neaugsnīgu gāzi, kas parasti grūti sadalās (nesaturas transformatora eļļā un reti saturas ūdenī). Tomēr, pārslēgumu atvēršanas un slēgšanas operācijās, SF₆ gāze daļēji sadalās dēļ izdeves un loku, veidojot gāzes vai pulverveida sadalījuma produktus, piemēram, metāla fluorīdus, SOF₂, SO₂F₄ utt., kas ir ļoti kaitīgi cilvēka organismam. No tiem, kad SF₆ gāze sadalās un disociējas dēļ lokiem (poliatomā struktūras molekulas sadalās vienatomu vai nomagnēto gāzes daļiņu), iekšējie mainīgie palielina to termisko un elektrisko vedībspēju.
1.2 Augstsprieguma SF₆ līkstoņu darbības princips
SF₆ līkstoņš sastāv no trim vertikālajiem porceļāna izolācijas vienībām, katrā ar gāzes blāzēšanas loka iznīcināšanas kameru. Šis dizains padara līkstoņu kompakts, bet ar labu izolācijas un loka iznīcināšanas spēju. Gāzes blāzēšanas loka iznīcināšanas kamera ir augstsprieguma SF₆ līkstoņa galvenā sastāvdaļa, un tā tiek piepildīta ar SF₆ gāzi caur cauruliem, kas savienojas ar trim loka iznīcināšanas kamerām. Kad līkstoņš tiek atvērts, kontrolieris atdalās no fiksētā kontakta, veidojot loku. Šajā laikā SF₆ gāze loka iznīcināšanas kamerā ātri blāžas pret loku caur caurulīm, izmantojot gāzes izolācijas un loka iznīcināšanas spējas, lai ātri iznīcinātu loku. Papildus tam, spraugu darbības mehānisma un tās vienkastes kontrolējošā aprīkojuma ir galvenās sastāvdaļas, kas pārslēgumu kontaktu pārvieto un kontrolē augstsprieguma SF₆ līkstoņos. Parasti tas sastāv no spraugām, savienojuma stangām, pārnesešanas mehānismiem, mikroprocesoriem vai programmu vadāmajiem loģikas kontrolētājiem. Kad līkstoņš jāatver vai jāslēdz, kontrolējošais aprīkojums sniedz instrukciju, lai spraugu darbības mehānisma darbība aktivizētos un pārvietotu pārvietojamo kontaktu attiecīgi.
1.3 Augstsprieguma SF₆ līkstoņu veiktspējas īpašības
Salīdzinājumā ar gaisu un transformatora eļļu, SF₆ gāzei ir augsta izolācijas stipruma, lieliska loka iznīcināšanas spēja un maza tilpums, un tās lietošana augstsprieguma enerģētikas nozarē ir plaša perspektīva.
- Blokēšanas efekts: Tas pilnībā izmanto gāzes plūsmas loka blāzēšanas efektu. Loka iznīcināšanas kamera ir maza, vienkārša konstrukcija, liela pārslēguma strāva, īss loka laiks, nav atkaluzglabāšanas, pārslēdzot kapacitatīvo vai induktīvo strāvu, un zems pārsprogums.
- Ilgāks elektriskais dzīveslaiks: Var nepārtraukti pārslēgt 19 reizes pilnā iespējā 50kA, ar kumulatīvu pārslēguma strāvu 4200kA, ilgs uzturēšanas cikls un ir piemērots bieži izmantotajiem scenārijiem.
- Augsts izolācijas stipruma: SF₆ gāze var nokļūt dažādos izolācijas testos ar lielu rezervi 0,3MPa. Kad kumulatīvā pārslēguma strāva sasniedz 3000kA, katrs pārslēguma ports var izturēt 250kV dažādas frekvences spriegumu 1 minūtes laikā 0,3MPa, un var vēl izturēt 166,4kV dažādas frekvences spriegumu, kad SF₆ gāzes spiediens samazinās līdz nullei.
- Laba izolešana: SF₆ gāzes ūdenssatura ir salīdzinoši zems. Loka iznīcināšanas kamera, pretestības un atbalstu var sadalīt neatkarīgās gāzes kompartimentās, lai novērstu sausu un mitrumu ieplūšanu iekšpusē līkstoņa.
- Mazs darbības jauda un viegls amortizācijas process: Starp mehānisma darbības cilindru un loka iznīcināšanas kontaktu ir 1:1 pārnesešanas attiecība, un mehānisma ir stabilas īpašības. Stabilitāte var sasniedzt 3000 reizes (10000 reizes testa vidē), un darbības troksnis ir mazāks par 90dB.
2 Bīstamo punktu analīze pārvadājumu staciju apkopes vietās
2.1 Bīstamo punktu veidi un īpašības
Pārvadājumu staciju apkopes vietās bīstamie punkti galvenokārt ietver četrus veidus: elektriskās bīstamības, mehāniskās bīstamības, ķīmiskās bīstamības un vides faktorus. Šie bīstamie punkti var tieši vai netieši draudēt apkopes darbinieku personisko drošību.
- Elektriskās bīstamības: Izraisītas dēļ iekārtu izolācijas bojājumiem vai operāciju kļūdām, galvenokārt izpaustas kā augsts spriegums un loki. Jo līkstoņš darbojas ar augstu spriegumu un ir kapacitatīvi un induktīvi efekti, pat atvērta stāvoklī var palikt atlikušie lādiņi, kas var izraisīt elektrisku šoksu. Loki var radīt augstu temperatūru un izraisīt ugunsgrēku.
- Mehāniskās bīstamības: Bīstamības galvenokārt nāk no iekārtu mehāniskajām sastāvdaļām. Ja tās netiek pareizi operētas un apkopētas, var tikt piespiezts vai nogrimts rotējošām vai kustīgām daļām.
- Ķīmiskās bīstamības: SF₆ gāze ir stabila parastā temperatūrā, bet sāk sadalīties dēļ loku, koronas utt. Elpojot radīto gāzi, var izraisīt gultu, plaušu uzsūknību vai pat nāvi.
- Vides bīstamības: Apkopēšana tādās vides apstākļos kā mugurkaules un stiprās vēji ne tikai palielina apkopes darbu grūtību, bet arī dod nekontrolējamus riskus apkopes darbiniekiem. Turklāt, problēmas, piemēram, slikta ventilācija un maza telpa apkopes vides, var arī palielināt apkopes vietās bīstamību.
2.2 Bīstamo punktu cēloņu analīze
Pārvadājumu staciju apkopes vietās bīstamo punktu cēloņi galvenokārt ietver iekārtu, cilvēka un vides faktorus. Ar apkopes operāciju skaita palielināšanos, iekārtu izmantošanas apjoms palielinās, izraisot iekārtu noslāpēšanos, kas vēlāk samazina elektriskās veiktspējas un palielina negadījumu risku.
Dēļ apkopes darbinieku kvalitātes nevienmērības, daži no tiem nav pietiekami informēti par iekārtu struktūru un darbības principiem, un var būt nedbaļīgas operācijas. Piemēram, dēļ trūkstošas uzmanības, darbinieki var nepamatoti pieskarīties uzlādētam objektam vai nepareizi izmantot rīkus, kas tieši var izraisīt drošības negadījumus.
SF₆ līkstoņiem, bīstamības galvenokārt nāk no tās ķīmiskajām īpašībām. Toxiskie vielas, kas rodas noteiktās apstākļos, var akumulēties iekšpusē dēļ vides ierobežojumiem, kas vēlāk palielina bīstamības līmeni.
3 Bīstamo punktu atrašanās vietas un drošības kontroles tehnoloģijas
3.1 Bīstamo punktu atrašanās metodes
- Fiberoptika sensoru tehnoloģija: Fiberoptika sensoru tehnoloģija ir izcilas izolācijas un anti-elektromagnētiskās interferences spējas. Tā efektīvi monitorē SF₆ līkstoņu strukturālo veselību un elektriskos parametrus, reala laika datu apkopošanu un analīzi, un laicīgi identificē potenciālos defektus un drošības riskus.
- Bezvadu sensoru tīkls: Bezvadu sensoru tīkls sastāv no daudziem sensora mezgliem. Tā galvenais mērķis ir reala laika vides parametru, iekārtu statusa un apkopes darbinieku atrašanās vietas informācijas monitorēšana. Tīkls ir ar savām organizācijas, adaptācijas un anti-interferences īpašībām, un var pielāgoties sarežģītajiem un mainīgajiem vides apstākļiem vietā, realizējot reala laika monitorēšanu un bīstamo punktu atrašanās vietu.
- Mašīnas redze un infrasarkans termiskais attēlošanas tehnoloģija: Mašīnas redzes tehnoloģija var identificēt un atrašanās vietās noteikt potenciālus bīstamos punktus, piemēram, atklātas kabeles un bojājusies iekārtas, izmantojot un analizējot vietējos attēlus; savukārt infrasarkans termiskais attēlošanas tehnoloģija var reala laika monitorēt iekārtu temperatūras sadalījumu un precīzi atrašanās vietās noteikt defektus un potenciālos riskus.
3.2 Bazētas datu analīzes bīstamo punktu prognozēšanas modelis
Pašlaik, intelektualitāte, digitalizācija, automatizācija un integrācija ir Ķīnas elektrotīkla galvenās tendences, un mākslīgā intelekta un lielo datu tehnoloģiju izmantošana paātrināja šo procesu. SF₆ līkstoņu apkopes laikā tiek izveidots bazēts datu analīzes bīstamo punktu prognozēšanas modelis, kas galvenokārt ietver četrus soļus: datu apkopošana, datu apstrāde, funkcijas inženierija un modeļa apmācība.
- Datu apkopošana: Iegūstama caur dažādiem sensoriem, monitorēšanas iekārtu darbības ierakstiem utt. Lai uzlabotu modeļa precizitāti, jāapkopo kaut cik daudz un pilnīga datu.
- Datu apstrāde: Oriģinālā datu apstrāde (novērošana un apstrāde, datu transformācija utt.) lai uzlabotu datu kvalitāti un izveidotu pamatu nākamajai funkciju inženierijai un modeļa apmācībai.
- Funkcijas inženierija: Pēc apstrādes, no daudzajiem datiem jāizvēlas noderīgas funkcijas bīstamo punktu prognozēšanai. Šīs funkcijas jābūt labai atšķirībai un prognozēšanas spējai, lai uzlabotu modeļa precizitāti.
- Modeļa apmācība: SVM (Support Vector Machine) ir bieži izmantota klasifikācijas un regresijas analīzes metode. Tā atrod optimālo hiperplakni, maksimizējot divu datu veidu klasifikācijas intervālu.
3.3 Drošības kontroles tehnoloģiju stratēģijas
Lai uzlabotu atrašanās vietu tehnoloģiju precizitāti un praktiskumu, jāizmanto lielo datu un mākslīgā intelekta tehnoloģijas, un jāpielieto mašīnmācīšanās algoritmi, lai intelektuāli identificētu un prognozētu bīstamos punktus pārvadājumu staciju apkopes vietās, sniedzot precīzāku atrašanās vietu informāciju apkopes darbiniekiem un samazinot negadījumu risku. Pārvadājumu staciju apkopes vietās, jāsaplūst dažādu sensoru dati, lai uzlabotu atrašanās vietas un modeļa precizitāti. Pielietojot paplašināto realitāti (AR) tehnoloģiju, kas integrē virtuālo informāciju ar reālo pasauli, apkopes darbinieki var labāk saprast iekārtu struktūru, tādējādi risinājot operāciju kļūdu problēmu. Atbilstošās puses jāpastiprina apkopes darbu pārvaldība un jāievēro operāciju procedūras (sk. Attēls 1). Kopā ar to, jāizstrādā intelektuālas pārdevēju ierīces, lai apkopes darbinieki varētu iegūt savu atrašanās vietu informāciju reala laikā un to monitorēt, lai nodrošinātu drošību.
4 Secinājumi
Pārvadājumu staciju apkopes vietās, precīza bīstamo punktu identifikācija un atrašanās vietas noteikšana ir būtiska, lai nodrošinātu SF₆ līkstoņu apkopes vietu drošību. Dēļ gausu pētījumu par SF₆ līkstoņu darbības principiem un īpašībām, tika atrasts, ka ķīmiskie faktori ir galvenie neignorējamie bīstamie punkti to apkopes procesā. Lai efektīvi risinātu riskus, jaunās tehnoloģijas, idejas un metodes jāizmanto priekšmetā, lai prognozētu potenciālos riskus iepriekš, sniedzot apkopes darbiniekiem sagaidāmo informāciju, lai nodrošinātu veiksmīgu apkopes operāciju norisi.
