Lokalizacja punktów zagrożenia i technologia kontroli bezpieczeństwa dla wysokonapięciowych wyłączników SF₆

Echo

Pole: Analiza transformatora

China

Wysokie-napięciowe wyłomniki SF₆ są najbardziej szeroko stosowanym sprzętem przełączającym w stacjach przekształtniczych. Regularna inspekcja i konserwacja tych urządzeń jest kluczowa dla zapewnienia stabilnej pracy systemu energetycznego. Jednakże, w dziedzinie konserwacji stacji, szczególnie podczas konserwacji wysokiego napięcia wyłomników SF₆, występuje wiele punktów zagrożenia (takich jak zatrucia, porażenia prądem itp.), które poważnie zagrażają bezpieczeństwu pracowników. Na tej podstawie, ten artykuł analizuje zagadnienie z perspektywy lokalizacji i technologii kontroli bezpieczeństwa, mając na celu poprawę bezpieczeństwa operacji konserwacyjnych stacji oraz obniżenie wskaźnika wypadków.

1 Analiza zasad działania i charakterystyki
1.1 Właściwości fizyczne i chemiczne gazu SF₆

Cząsteczka SF₆ składa się z jednego atomu siarki i sześciu atomów fluoru, o masie atomowej 146,06, co jest 5,135 razy cięższe niż powietrze. Poniżej 150°C, gaz SF₆ wykazuje dobrą chemiczną bierność i nie reaguje chemicznie z powszechnie używanymi metalami, plastikami i innymi materiałami w wyłomnikach. Dlatego jest uważany za bezbarwny, bezwonny, nietoksyczny i przezroczysty niepalny gaz, który ogólnie trudno rozkłada się (jest nierozpuszczalny w oleju transformatorowym i słabo rozpuszczalny w wodzie). Jednak, poprzez otwieranie i zamykanie przełączników, gaz SF₆ ulega częściowemu rozkładowi pod wpływem wyładowań i łuków elektrycznych, tworząc produkty rozkładu w postaci gazowej lub proszkowej, takie jak fluorki metali, SOF₂, SO₂F₄ itp., które są ekstremalnie szkodliwe dla organizmu ludzkiego. Wśród nich, gaz SF₆ rozkłada się i dysocjuje pod wpływem łuku elektrycznego (cząsteczki wieloatomowe rozpadają się na pojedyncze atomy lub gazy zjonowane), a zmiany wewnętrzne wzmacniają jego przewodność cieplną i elektryczną.

1.2 Zasada działania wysokonapięciowych wyłomników SF₆

Wyłomnik SF₆ składa się z trzech pionowych izolatorów ceramicznych, każdy wyposażony w komorę gaszenia łuku z dmuchaniem gazu. Ta konstrukcja sprawia, że wyłomnik jest zwarty, jednocześnie posiadając dobre właściwości izolacyjne i gaszenia łuku. Komora gaszenia łuku z dmuchaniem gazu to kluczowy element wysokonapięciowego wyłomnika SF₆, która jest napełniana gazem SF₆ poprzez rury połączone z trzema komorami gaszenia łuku. Gdy wyłomnik jest otwierany, kontakt sterowany oddziela się od kontaktu stałego, generując łuk. W tym momencie gaz SF₆ w komorze gaszenia łuku szybko dmucha na łuk poprzez rury, wykorzystując izolacyjne i gaszące właściwości gazu, aby szybko zgaszyć łuk. Ponadto, mechanizm sprężynowy i jego jednostka kontrolna typu jednoskrzynkowego są kluczowymi elementami do napędzania i sterowania ruchem kontaktów wysokonapięciowego wyłomnika SF₆. Zwykle składają się one ze sprężyn, dźwigien, mechanizmów przekładniowych, mikroprocesorów lub programowalnych sterowników logicznych. Gdy wyłomnik musi być otwarty lub zamknięty, urządzenie kontrolne wydaje instrukcję, aby mechanizm sprężynowy działał i napędzał ruch kontaktu ruchomego odpowiednio.

1.3 Charakterystyka wydajności wysokonapięciowych wyłomników SF₆

W porównaniu do powietrza i oleju transformatorowego, gaz SF₆ ma cechy wysokiej wytrzymałości izolacyjnej, doskonałej zdolności gaszenia łuku i małego objętości, co daje mu szerokie perspektywy zastosowania w dziedzinie wysokiego napięcia.

Efekt blokujący: Pełny efekt dmuchania gazu. Komora gaszenia łuku jest mała, prosta w konstrukcji, duża w prądzie zrywającym, krótkotrwała w czasie łuku, bez ponownego zapłonu przy prądzie pojemnościowym lub indukcyjnym, i ma niskie napięcie przelotowe.
Długa żywotność elektryczna: Może ciągle zrywać 19 razy przy pełnej pojemności 50 kA, z sumarycznym prądem zrywającym 4200 kA, długi cykl konserwacji, i jest odpowiedni do często obsługiwanych scenariuszy.
Wysoka wytrzymałość izolacyjna: Gaz SF₆ może przeprowadzać różne testy izolacyjne z dużym marginesem przy 0,3 MPa. Po osiągnięciu sumarycznego prądu zrywającego 3000 kA, każda ścieżka zrywająca może znieść sieciowe napięcie 250 kV w ciągu 1 minuty przy 0,3 MPa, i nadal może znieść sieciowe napięcie 166,4 kV, gdy ciśnienie gazu SF₆ spadnie do zera.
Dobra szczelność: Zawartość wilgoci w gazie SF₆ jest stosunkowo niska. Komora gaszenia łuku, oporniki i podpory mogą być podzielone na niezależne komory gazowe, aby zapobiec wprowadzeniu brudu i wilgoci do wnętrza wyłomnika.
Mała moc napędowa i płynne tłumienie: Stosunek przekładniowy między cylindrem roboczym mechanizmu a kontaktem gaszenia łuku wynosi 1:1, a mechanizm ma stabilne cechy. Stabilność cech mechanizmu może osiągnąć 3000 razy (10000 razy w środowisku testowym), a poziom hałasu jest mniejszy niż 90 dB.

2 Analiza punktów zagrożenia na stanowiskach konserwacji stacji
2.1 Typy i charakterystyka punktów zagrożenia

Punkty zagrożenia na stanowiskach konserwacji stacji obejmują głównie cztery typy: zagrożenia elektryczne, mechaniczne, chemiczne i czynniki środowiskowe. Te punkty zagrożenia mogą bezpośrednio lub pośrednio zagrażać bezpieczeństwu osobistemu personelu konserwacyjnego.

Zagrożenia elektryczne: Powodowane uszkodzeniem izolacji urządzenia lub błędami operacyjnymi, głównie manifestujące się jako wysokie napięcie i łuki. Ponieważ wyłomnik nosi wysokie napięcie podczas pracy i ma efekty pojemnościowe i indukcyjne, pozostałe ładunki mogą istnieć nawet w stanie otwartym, prowadząc do porażenia prądem. Łuki mogą generować wysokie temperatury i powodować pożary.
Zagrożenia mechaniczne: Zagrożenia pochodzą głównie z mechanicznych elementów urządzenia. Jeśli nie są prawidłowo obsługiwanie i utrzymane, można zostać zgniecionym lub uderzonym przez obracające się lub poruszające się części.
Zagrożenia chemiczne: Gaz SF₆ jest stabilny w temperaturze pokojowej, ale zaczyna się rozkładać pod wpływem łuków, koron, itp. Wdychanie wytworzonego gazu może powodować zawroty głowy, obrzęk płuc, a nawet śmierć.
Zagrożenia środowiskowe: Wykonanie konserwacji w warunkach pogodowych, takich jak burze i silne wiatry, nie tylko zwiększa trudność pracy konserwacyjnej, ale również niesie niekontrolowane ryzyko dla personelu konserwacyjnego. Ponadto, problemy, takie jak złe wentylacja i małe przestrzenie w środowisku konserwacji, mogą również zwiększać niebezpieczeństwo na miejscu.

2.2 Analiza przyczyn punktów zagrożenia
Przyczyny punktów zagrożenia na stanowiskach konserwacji stacji obejmują głównie czynniki związane z urządzeniami, ludźmi i środowiskiem. Zwiększenie liczby operacji konserwacyjnych prowadzi do zwiększenia zużycia urządzeń, co prowadzi do obniżenia wydajności elektrycznej i większego ryzyka wypadków.
Ze względu na nierównomierną jakość personelu konserwacyjnego, niektórzy z nich nie mają wystarczającego zrozumienia struktury i zasady działania urządzeń, i mogą być niedbalymi podczas rzeczywistych operacji. Na przykład, z powodu braku wystarczającej czujności, personel może przypadkowo dotknąć żywe części lub niewłaściwie używać narzędzi, co może bezpośrednio wywołać wypadki.
Dla wyłomników SF₆, zagrożenia wynikają głównie z ich właściwości chemicznych. Toksyczne substancje wytworzone w określonych warunkach mogą się gromadzić w pomieszczeniach z powodu ograniczeń środowiskowych, co zwiększa poziom niebezpieczeństwa.

3 Lokalizacja punktów zagrożenia i technologie kontroli bezpieczeństwa
3.1 Metody lokalizacji punktów zagrożenia

Technologia sensoryczna światłowodowa: Technologia sensoryczna światłowodowa ma doskonałe właściwości izolacyjne i odporność na zakłócenia elektromagnetyczne. Efektywnie monitoruje zdrowie strukturalne i parametry elektryczne wyłomników SF₆, zbiera i analizuje dane w czasie rzeczywistym, a także szybko wykrywa potencjalne awarie i zagrożenia bezpieczeństwa.
Sieć sensorów bezprzewodowych: Sieć sensorów bezprzewodowych składa się z dużej liczby węzłów sensorowych. Jej głównym celem jest monitorowanie parametrów środowiskowych, stanu urządzeń i informacji o lokalizacji personelu konserwacyjnego w czasie rzeczywistym. Sieć ma cechy samoukładania, adaptacji i odporności na zakłócenia, i może dostosować się do skomplikowanych i zmiennych warunków środowiskowych na miejscu, realizując monitorowanie i lokalizację punktów zagrożenia w czasie rzeczywistym.
Technologia widzenia maszynowego i termowizja: Technologia widzenia maszynowego może identyfikować i lokalizować potencjalne punkty zagrożenia, takie jak odkryte przewody i uszkodzone urządzenia, poprzez przechwytywanie i analizowanie obrazów na miejscu; natomiast termowizja może monitorować rozkład temperatury urządzeń w czasie rzeczywistym i precyzyjnie lokalizować punkty awarii i potencjalne zagrożenia.

3.2 Model predykcyjny punktów zagrożenia oparty na analizie danych

Obecnie inteligentność, cyfryzacja, automatyzacja i integracja są głównymi trendami w sieci energetycznej Chin, a zastosowanie technologii sztucznej inteligencji i big data przyspieszyło ten proces rozwoju. Podczas konserwacji wyłomników SF₆, jest budowany model predykcyjny punktów zagrożenia oparty na analizie danych, który主要包括以下步骤：数据收集、数据预处理、特征工程和模型训练。 1. 数据收集：通过各种传感器、监控设备的操作记录等获取。为了提高模型的准确性，应尽可能收集大量全面的数据。 2. 数据预处理：对原始数据进行预处理（异常检测与处理、数据转换等），以提高数据质量，为后续的特征工程和模型训练奠定基础。 3. 特征工程：在预处理完成后，需要从大量数据中选择对危险点预测有用的特征。这些特征应具有良好的区分性和预测能力，以提高模型的准确性。 4. 模型训练：支持向量机（SVM）是一种常用的分类和回归分析方法。它通过找到最优超平面来分离不同类别的数据，最大化两类数据之间的分类间隔。 **3.3 安全控制技术策略** 为了提高定位技术的准确性和实用性，应利用大数据和人工智能技术，并应用机器学习算法智能识别和预测变电站维护现场的危险点，为维护人员提供更准确的位置信息，降低事故风险。在变电站维护现场，应融合各种传感器的数据，以提高定位精度和模型准确性。应用增强现实（AR）技术，将虚拟信息与现实世界结合，使维护人员更好地理解设备结构，从而解决操作错误的问题。相关方应加强现场维护工作的管理，严格遵守维护操作规程（见图1）。同时，开发智能可穿戴设备，实时获取维护人员的位置信息并进行实时监控，确保安全。 ### 4 结论在变电站维护现场，准确识别和定位危险点是确保SF₆断路器维护现场安全的关键。通过对SF₆断路器工作原理和特性的深入研究，发现化学因素是其维护过程中不可忽视的主要危险点。为了有效应对风险，应使用新技术、新理念和新方法进行事前预防，提前预测潜在风险，并为维护人员提供预警信息，确保维护作业顺利进行。

Daj napiwek i zachęć autora

Tematy:

Aplikacje i trendy

wyłącznik SF6

O ekspertach

Echo

China