Pemutus litar SF₆ tegangan tinggi adalah peralatan penghubung yang paling banyak digunakan di stesen transformasi. Pemeriksaan dan penyelenggaraan berkala terhadapnya sangat penting untuk memastikan operasi stabil sistem kuasa. Namun, dalam bidang penyelenggaraan stesen transformasi, terutamanya semasa penyelenggaraan pemutus litar SF₆ tegangan tinggi, terdapat banyak titik bahaya (seperti keracunan, sengatan elektrik, dll), yang mengancam keselamatan peribadi pekerja dengan serius. Berdasarkan ini, kertas ini menganalisis dari perspektif lokasi dan teknologi kawalan keselamatan, bertujuan untuk meningkatkan keselamatan operasi penyelenggaraan stesen transformasi dan mengurangkan kadar kemalangan.
1 Analisis Prinsip Kerja dan Ciri-ciri
1.1 Sifat Fizikal dan Kimia Gas SF₆
Molekul SF₆ terdiri daripada satu atom sulfur dan enam atom fluorin, dengan berat atom 146.06, 5.135 kali lebih berat daripada udara. Di bawah 150°C, gas SF₆ menunjukkan sifat kimia inert yang baik dan tidak bereaksi secara kimia dengan logam biasa, plastik, dan bahan lain dalam pemutus litar. Oleh itu, ia dianggap sebagai gas tak berwarna, tiada bau, tidak toksik, dan transparan yang tidak mudah terbakar, yang umumnya sukar untuk didekomposisi (tidak larut dalam minyak transformator dan sedikit larut dalam air). Walau bagaimanapun, melalui operasi buka-tutup pemutus litar, gas SF₆ mengalami dekomposisi separa di bawah tindakan pelepasan dan busur, membentuk hasil dekomposisi dalam bentuk gas atau serbuk, seperti fluorida logam, SOF₂, SO₂F₄, dll, yang sangat merbahaya kepada badan manusia. Di antaranya, gas SF₆ mendekomposisi dan disosiasi di bawah tindakan busur (molekul dengan struktur poliatomik mendekomposisi menjadi atom tunggal atau gas partikel bercas), dan perubahan dalaman meningkatkan kekonduksian haba dan elektriknya.
1.2 Prinsip Kerja Pemutus Litar SF₆ Tegangan Tinggi
Pemutus litar SF₆ terdiri daripada tiga unit isolator porcelen menegak, setiap unit dilengkapi dengan ruang pemadam busur gas-blow. Reka bentuk ini membuat pemutus litar padat, sambil mempunyai ciri-ciri insulasi dan pemadaman busur yang baik. Ruang pemadam busur gas-blow adalah komponen utama pemutus litar SF₆ tegangan tinggi, dan diisi dengan gas SF₆ melalui paip yang terhubung ke tiga ruang pemadam busur. Apabila pemutus litar dibuka, kontak terkawal berpisah dari kontak tetap, menghasilkan busur. Pada masa itu, gas SF₆ di dalam ruang pemadam busur cepat meniup ke arah busur melalui paip, menggunakan sifat insulasi dan pemadaman busur gas untuk memadamkan busur dengan cepat. Selain itu, mekanisme operasi spring dan peralatan kawalan kotak tunggal adalah komponen penting untuk menggerakkan dan mengawal pergerakan kontak pemutus litar SF₆ tegangan tinggi. Ia biasanya terdiri daripada spring, batang hubungan, mekanisme penghantaran, mikroprosesor, atau pengawal logik boleh program. Apabila pemutus litar perlu dibuka atau ditutup, peralatan kawalan mengeluarkan arahan untuk membuat mekanisme operasi spring bertindak dan menggerakkan kontak bergerak sepadan.
1.3 Ciri-ciri Prestasi Pemutus Litar SF₆ Tegangan Tinggi
Berbanding dengan udara dan minyak transformator, gas SF₆ mempunyai ciri-ciri kekuatan insulasi yang tinggi, prestasi pemadaman busur yang cemerlang, dan saiz yang kecil, dan mempunyai peluang aplikasi yang luas dalam bidang kuasa tegangan tinggi.
- Kesan pemblokiran: Ia memberi penuh kesan tiupan gas. Ruang pemadam busur berukuran kecil, struktur mudah, arus pemutusan besar, masa busur pendek, tiada penyalakan semula apabila memutuskan arus kapasitif atau induktif, dan voltan berlebihan rendah.
- Umur elektrik panjang: Ia boleh memutuskan 19 kali secara berterusan pada kapasiti penuh 50kA, dengan arus pemutusan kumulatif 4200kA, siklus penyelenggaraan panjang, dan sesuai untuk skenario yang sering dioperasikan.
- Kekuatan insulasi tinggi: Gas SF₆ dapat lulus pelbagai ujian insulasi dengan margin yang besar pada 0.3MPa. Setelah arus pemutusan kumulatif mencapai 3000kA, setiap port pemutusan boleh menanggung voltan frekuensi kuasa 250kV dalam 1 minit pada 0.3MPa, dan masih boleh menanggung voltan frekuensi kuasa 166.4kV apabila tekanan gas SF₆ dikurangkan kepada tekanan nol.
- Prestasi ketat yang baik: Kandungan air gas SF₆ agak rendah. Ruang pemadam busur, resistor, dan sokongan boleh dibahagikan kepada kompartmen gas bebas untuk mencegah kotoran dan kelembapan masuk ke dalam pemutus litar.
- Kuasa operasi kecil dan pengecaman yang licin: Nisbah penghantaran antara silinder kerja mekanisme dan kontak pemadam busur adalah 1∶1, dan mekanisme mempunyai ciri-ciri stabil. Kestabilan ciri-ciri mekanisme boleh mencapai 3000 kali (10000 kali dalam persekitaran ujian), dan bunyi operasi kurang daripada 90dB.
2 Analisis Titik Bahaya di Tapak Penyelenggaraan Stesen Transformasi
2.1 Jenis dan Ciri-ciri Titik Bahaya
Titik bahaya di tapak penyelenggaraan stesen transformasi terutamanya termasuk empat jenis: bahaya elektrik, bahaya mekanikal, bahaya kimia, dan faktor-faktor persekitaran. Titik bahaya ini mungkin mengancam keselamatan peribadi pekerja penyelenggara secara langsung atau tidak langsung.
- Bahaya elektrik: Disebabkan oleh kerosakan isolasi peralatan atau ralat operasi, terutamanya ditunjukkan sebagai voltan tinggi dan busur. Sejak pemutus litar membawa voltan tinggi semasa operasi dan mempunyai kesan kapasitif dan induktif, muatan sisa mungkin masih wujud walaupun ia dalam keadaan buka, menyebabkan kecederaan sengatan elektrik. Busur mungkin menghasilkan suhu tinggi dan menyebabkan kebakaran.
- Bahaya mekanikal: Bahaya ini terutamanya datang dari komponen mekanikal peralatan. Jika tidak dioperasikan dan diselenggara dengan betul, seseorang mungkin terjepit atau terbentur oleh bahagian berputar atau bergerak.
- Bahaya kimia: Gas SF₆ stabil pada suhu bilik, tetapi ia mula mendekomposisi di bawah tindakan busur, corona, dll. Menghirup gas yang dihasilkan mungkin menyebabkan pusing, edema paru-paru, atau bahkan kematian.
- Bahaya persekitaran: Melakukan penyelenggaraan dalam cuaca seperti ribut petir dan angin kencang tidak hanya meningkatkan kesukaran kerja penyelenggaraan tetapi juga membawa risiko yang tidak terkawal kepada pekerja penyelenggara. Selain itu, masalah seperti ventilasi yang buruk dan ruang kecil di persekitaran penyelenggaraan mungkin juga meningkatkan bahaya penyelenggaraan di tapak.
2.2 Analisis Punca-punca Titik Bahaya
Punca-punca titik bahaya di tapak penyelenggaraan stesen transformasi terutamanya termasuk faktor-faktor berkaitan peralatan, manusia, dan persekitaran. Dengan peningkatan jumlah operasi penyelenggaraan, tahap keausan peralatan meningkat, menyebabkan penurunan prestasi elektrik dan risiko kemalangan yang lebih tinggi.
Disebabkan oleh kualiti pekerja penyelenggara yang tidak seragam, beberapa di antaranya kurang memahami struktur dan prinsip kerja peralatan, dan mungkin ceroboh semasa operasi sebenar. Contohnya, disebabkan kurangnya kewaspadaan yang cukup, pekerja mungkin secara tidak sengaja menyentuh bahagian hidup atau menggunakan alat dengan tidak tepat, yang mungkin secara langsung memicu kemalangan keselamatan.
Untuk pemutus litar SF₆, bahaya terutamanya berasal daripada sifat kimianya. Bahan toksik yang dihasilkan di bawah keadaan tertentu mungkin mengumpul di dalam ruangan disebabkan oleh keterbatasan persekitaran, yang lebih meningkatkan tahap bahaya.
3 Lokasi Titik Bahaya dan Teknologi Kawalan Keselamatan
3.1 Kaedah Lokasi Titik Bahaya
- Teknologi pengesan serat optik: Teknologi pengesan serat optik mempunyai prestasi insulasi yang cemerlang dan kebolehan anti-gangguan elektromagnetik. Ia boleh mengawasi dengan efektif kesihatan struktur dan parameter elektrik pemutus litar SF₆, mengumpul dan menganalisis data secara real-time, dan mendeteksi potensi cacat dan bahaya keselamatan dengan segera.
- Rangkaian pengesan tanpa wayar: Rangkaian pengesan tanpa wayar terdiri daripada sejumlah besar nod pengesan. Tujuan utamanya adalah untuk mengawasi parameter persekitaran, status peralatan, dan maklumat lokasi pekerja penyelenggara secara real-time. Rangkaian ini mempunyai ciri-ciri self-organizing, self-adaptive, dan anti-gangguan, dan boleh menyesuaikan diri dengan keadaan persekitaran yang kompleks dan berubah-ubah di tapak, mewujudkan pengawasan dan lokasi titik bahaya secara real-time.
- Teknologi penglihatan mesin dan imej termal inframerah: Teknologi penglihatan mesin boleh mengenal pasti dan melokasi potensi titik bahaya, seperti kabel yang terdedah dan peralatan yang rosak, dengan menangkap dan menganalisis imej di tapak; manakala teknologi imej termal inframerah boleh mengawasi taburan suhu peralatan secara real-time dan melokasi dengan tepat titik cacat dan risiko potensial.
3.2 Model Ramalan Titik Bahaya Berdasarkan Analisis Data
Pada masa kini, kecerdasan, digitalisasi, automasi, dan integrasi adalah trend utama rangkaian kuasa China, dan penggunaan teknologi kecerdasan buatan dan data besar telah mempercepat proses perkembangan ini. Semasa penyelenggaraan pemutus litar SF₆, model ramalan titik bahaya berdasarkan analisis data dibentuk, yang terutamanya merangkumi empat langkah: pengumpulan data, pra-pemrosesan data, enjin ciri, dan latihan model.
- Pengumpulan data: Diperoleh melalui pelbagai sensor, rekod operasi peralatan pemantauan, dll. Untuk meningkatkan kejituan model, sebanyak mungkin data komprehensif harus dikumpulkan.
- Pra-pemrosesan data: Pra-proses data asal (pendeteksian dan pemprosesan pencilan, transformasi data, dll.) untuk meningkatkan kualiti data dan menetapkan asas untuk enjin ciri dan latihan model yang seterusnya.
- Enjin ciri: Selepas pra-pemrosesan selesai, ciri-ciri berguna untuk ramalan titik bahaya perlu dipilih daripada sejumlah besar data. Ciri-ciri ini harus mempunyai daya diskriminasi dan prediktif yang baik untuk meningkatkan kejituan model.
- Latihan model: SVM (Support Vector Machine) adalah kaedah analisis klasifikasi dan regresi yang biasa digunakan. Ia memisahkan data berbeza kategori dengan mencari hiperplana optimum, memaksimumkan selang klasifikasi antara dua jenis data.
3.3 Strategi Teknologi Kawalan Keselamatan
Untuk meningkatkan kejituan dan praktikaliti teknologi lokasi, teknologi data besar dan kecerdasan buatan harus digunakan, dan algoritma pembelajaran mesin harus diterapkan untuk mengenal pasti dan meramal titik bahaya di tapak penyelenggaraan stesen transformasi, menyediakan maklumat lokasi yang lebih tepat kepada pekerja penyelenggara dan mengurangkan risiko kemalangan. Di tapak penyelenggaraan stesen transformasi, data daripada pelbagai sensor harus difuskan untuk meningkatkan kejituan lokasi dan model. Penggunaan teknologi realiti tambah (AR), yang mengintegrasikan maklumat maya dengan dunia nyata, boleh membolehkan pekerja penyelenggara lebih memahami struktur peralatan dan seterusnya menyelesaikan masalah ralat operasi. Pihak-pihak yang berkaitan harus memperkuat pengurusan kerja penyelenggaraan di tapak dan mengikuti prosedur operasi penyelenggaraan dengan ketat (lihat Gambar 1). Pada masa yang sama, kembangkan peranti pakai pintar untuk pekerja penyelenggara untuk mendapatkan maklumat lokasi mereka secara real-time dan mengawasi mereka secara real-time untuk memastikan keselamatan.
4 Kesimpulan
Di tapak penyelenggaraan stesen transformasi, pengenalpastian dan lokasi titik bahaya dengan tepat adalah kunci untuk memastikan keselamatan tapak penyelenggaraan pemutus litar SF₆. Melalui kajian mendalam tentang prinsip kerja dan ciri-ciri pemutus litar SF₆, didapati bahawa faktor-faktor kimia adalah titik bahaya utama yang tidak boleh diabaikan semasa proses penyelenggaraannya. Untuk mengatasi risiko secara berkesan, teknologi, konsep, dan kaedah baru harus digunakan untuk pencegahan sebelum peristiwa, meramalkan risiko potensial secara awal, dan menyediakan maklumat peringatan awal kepada pekerja penyelenggara untuk memastikan kelancaran operasi penyelenggaraan.
