ตำแหน่งของจุดอันตรายและการควบคุมความปลอดภัยด้วยเทคโนโลยีสำหรับเบรกเกอร์แรงสูง SF₆

Echo

ฟิลด์: การวิเคราะห์หม้อแปลง

China

สวิตช์เกียร์แรงดันสูง SF₆ เป็นอุปกรณ์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในสถานีไฟฟ้า การตรวจสอบและบำรุงรักษาอย่างสม่ำเสมอเป็นสิ่งสำคัญในการรับประกันการดำเนินงานอย่างมั่นคงของระบบไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม ในด้านการบำรุงรักษาสถานีไฟฟ้า โดยเฉพาะการบำรุงรักษาสวิตช์เกียร์แรงดันสูง SF₆ มีจุดอันตรายมากมาย (เช่น การพิษจากแก๊ส ไฟฟ้าช็อต ฯลฯ) ซึ่งเป็นภัยคุกคามต่อความปลอดภัยส่วนบุคคลของผู้ปฏิบัติงาน บนพื้นฐานนี้ บทความนี้วิเคราะห์จากมุมมองของการระบุตำแหน่งและการควบคุมความปลอดภัย เพื่อปรับปรุงความปลอดภัยในการทำงานบำรุงรักษาสถานีไฟฟ้าและลดอัตราการเกิดอุบัติเหตุ

1 การวิเคราะห์หลักการการทำงานและคุณลักษณะ
1.1 คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของแก๊ส SF₆

โมเลกุล SF₆ ประกอบด้วยอะตอมกำมะถัน 1 อะตอม และอะตอมฟลูออรีน 6 อะตอม มีน้ำหนักอะตอม 146.06 หนักกว่าอากาศ 5.135 เท่า ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 150°C แก๊ส SF₆ มีคุณสมบัติทางเคมีที่ไม่ตอบสนองและไม่ทำปฏิกิริยากับโลหะ พลาสติก และวัสดุอื่น ๆ ที่พบในสวิตช์เกียร์ ดังนั้น จึงถือว่าเป็นแก๊สที่ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น ไม่มีพิษ และโปร่งใส ไม่สามารถเผาไหม้ได้โดยทั่วไป (ละลายยากในน้ำมันหม้อแปลงและละลายได้น้อยในน้ำ) อย่างไรก็ตาม จากการเปิดและปิดสวิตช์ แก๊ส SF₆ จะสลายตัวบางส่วนภายใต้การปล่อยประจุและอาร์ก สร้างผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวในรูปแบบแก๊สหรือผง เช่น ฟลูออไรด์ของโลหะ SOF₂, SO₂F₄ ฯลฯ ซึ่งเป็นอันตรายต่อร่างกายมาก ทั้งนี้ แก๊ส SF₆ สลายตัวและแยกตัวภายใต้การกระทำของอาร์ก (โมเลกุลที่มีโครงสร้างอะตอมหลายตัวสลายตัวเป็นอะตอมเดี่ยวหรือแก๊สอนุภาคประจุ) และการเปลี่ยนแปลงภายในเพิ่มความสามารถในการนำความร้อนและไฟฟ้า

1.2 หลักการการทำงานของสวิตช์เกียร์แรงดันสูง SF₆

สวิตช์เกียร์ SF₆ ประกอบด้วยหน่วยฉนวนเซรามิคแนวตั้ง 3 หน่วย แต่ละหน่วยมีห้องดับอาร์กที่ใช้ลมเป่า ออกแบบให้สวิตช์เกียร์มีขนาดกะทัดรัด พร้อมคุณสมบัติฉนวนและดับอาร์กที่ดี ห้องดับอาร์กที่ใช้ลมเป่าเป็นส่วนประกอบหลักของสวิตช์เกียร์แรงดันสูง SF₆ และเติมแก๊ส SF₆ ผ่านท่อที่เชื่อมต่อกับห้องดับอาร์ก 3 ห้อง เมื่อสวิตช์เกียร์เปิด ตัวต่อสัมผัสควบคุมจะแยกออกจากตัวต่อสัมผัสคงที่ สร้างอาร์ก ณ ขณะนั้น แก๊ส SF₆ ในห้องดับอาร์กจะเป่าไปที่อาร์กผ่านท่ออย่างรวดเร็ว ใช้คุณสมบัติฉนวนและดับอาร์กของแก๊สเพื่อดับอาร์กอย่างรวดเร็ว นอกจากนี้ กลไกการทำงานด้วยสปริงและอุปกรณ์ควบคุมในกล่องเดียวเป็นส่วนประกอบสำคัญในการขับเคลื่อนและควบคุมการเคลื่อนไหวของตัวต่อสัมผัสสวิตช์เกียร์แรงดันสูง SF₆ โดยทั่วไปประกอบด้วยสปริง แกนเชื่อมต่อ กลไกส่งกำลัง ไมโครโปรเซสเซอร์ หรือคอนโทรลเลอร์ลอจิกโปรแกรมเมเบิล เมื่อสวิตช์เกียร์ต้องการเปิดหรือปิด อุปกรณ์ควบคุมจะส่งคำสั่งให้กลไกการทำงานด้วยสปริงทำงานและขับเคลื่อนตัวต่อสัมผัสให้เคลื่อนที่ตามลำดับ

1.3 คุณลักษณะประสิทธิภาพของสวิตช์เกียร์แรงดันสูง SF₆

เมื่อเทียบกับอากาศและน้ำมันหม้อแปลง แก๊ส SF₆ มีคุณสมบัติฉนวนสูง คุณสมบัติดับอาร์กที่ยอดเยี่ยม และขนาดเล็ก จึงมีอนาคตที่กว้างขวางในการใช้งานในวงจรไฟฟ้าแรงดันสูง

ผลของการปิดกั้น: ใช้ประโยชน์จากผลของการเป่าอาร์กด้วยกระแสลม ห้องดับอาร์กมีขนาดเล็ก โครงสร้างเรียบง่าย กระแสไฟฟ้าที่สามารถดับได้สูง เวลาอาร์กสั้น ไม่มีการเกิดอาร์กใหม่เมื่อดับกระแสไฟฟ้าแบบคาปาซิทีฟหรืออินดักทีฟ และแรงดันเกินต่ำ
อายุการใช้งานทางไฟฟ้ายาวนาน: สามารถดับได้ต่อเนื่อง 19 ครั้งที่ความจุเต็ม 50kA รวมกระแสไฟฟ้าที่ดับได้ 4200kA รอบการบำรุงรักษายาวนาน และเหมาะสมสำหรับสภาพการใช้งานที่มีการเปิด-ปิดบ่อยครั้ง
คุณสมบัติฉนวนสูง: แก๊ส SF₆ สามารถผ่านการทดสอบฉนวนต่าง ๆ ด้วยช่องว่างใหญ่ที่ 0.3MPa หลังจากกระแสไฟฟ้าที่ดับสะสมถึง 3000kA แต่ละจุดที่ดับสามารถทนแรงดันไฟฟ้าความถี่พลังงาน 250kV ภายใน 1 นาทีที่ 0.3MPa และยังสามารถทนแรงดันไฟฟ้าความถี่พลังงาน 166.4kV ได้เมื่อแรงดันแก๊ส SF₆ ลดลงเหลือศูนย์
คุณสมบัติการปิดผนึกดี: ความชื้นของแก๊ส SF₆ ค่อนข้างต่ำ ห้องดับอาร์ก ตัวต้านทาน และโครงรองสามารถแบ่งออกเป็นห้องแก๊สอิสระเพื่อป้องกันการเข้าของฝุ่นละอองและความชื้นเข้าสู่ภายในสวิตช์เกียร์
กำลังการใช้งานต่ำและการป้องกันการกระแทกที่ราบรื่น: อัตราส่วนระหว่างกระบอกสูบของกลไกและตัวต่อสัมผัสดับอาร์กคือ 1∶1 และกลไกมีคุณสมบัติที่เสถียร ความเสถียรของคุณสมบัติของกลไกสามารถถึง 3000 ครั้ง (10000 ครั้งในสภาพแวดล้อมการทดสอบ) และเสียงจากการทำงานน้อยกว่า 90dB

2 การวิเคราะห์จุดอันตรายในสถานที่บำรุงรักษาสถานีไฟฟ้า
2.1 ประเภทและคุณลักษณะของจุดอันตราย

จุดอันตรายในสถานที่บำรุงรักษาสถานีไฟฟ้า主要包括四种类型：电气危害、机械危害、化学危害和环境因素。这些危害点可能直接或间接威胁到维护人员的人身安全。 1. 电气危害：由设备绝缘损坏或操作错误引起，主要表现为高电压和电弧。由于断路器在运行过程中带有高电压，并具有容性和感性效应，即使在开路状态下仍可能存在残余电荷，导致触电伤害。电弧可能会产生高温并引发火灾。 2. 机械危害：主要来自设备的机械部件。如果操作和维护不当，可能会被旋转或移动部件夹住或撞伤。 3. 化学危害：SF₆气体在常温下稳定，但在电弧、电晕等作用下开始分解。吸入生成的气体可能导致头晕、肺水肿甚至死亡。 4. 环境危害：在雷暴和强风等天气条件下进行维护工作不仅增加了维护工作的难度，还给维护人员带来了不可控的风险。此外，维护环境中的通风不良和空间狭小等问题也可能增加现场维护的危险性。 **2.2 危害点的原因分析** 变电站维护现场的危害点主要原因包括设备相关、人为因素和环境因素。随着维护操作次数的增加，设备磨损程度增加，导致电气性能下降，事故风险增加。由于维护人员素质参差不齐，部分人员对设备结构和工作原理缺乏充分了解，在实际操作中可能会疏忽大意。例如，由于警惕性不足，人员可能会意外触碰带电部分或使用工具不当，这可能会直接引发安全事故。对于SF₆断路器，其危害主要源于其化学性质。在特定条件下产生的有毒物质容易因环境限制而在室内积聚，进一步增加了危险等级。 ![图片](https://oss.iwone.cn/img/ueditor/202505/1746667345876.png) **3 危害点定位与安全控制技术** **3.1 危害点定位方法** 1. 光纤传感技术：光纤传感技术具有优异的绝缘性能和抗电磁干扰能力，可以有效监测SF₆断路器的结构健康状况和电气参数，实时采集和分析数据，及时发现潜在故障和安全隐患。 2. 无线传感器网络：无线传感器网络由大量传感器节点组成，其主要目的是实时监测环境参数、设备状态和维护人员的位置信息。该网络具有自组织、自适应和抗干扰的特点，能够适应现场复杂多变的环境条件，实现危害点的实时监测和定位。 3. 机器视觉与红外热成像技术：机器视觉技术可以通过捕捉和分析现场图像来识别和定位潜在的危害点，如裸露的电缆和损坏的设备；而红外热成像技术可以实时监测设备的温度分布，准确定位故障点和潜在风险点。 **3.2 基于数据分析的危害点预测模型** 目前，智能化、数字化、自动化和集成化是我国电网的主要发展趋势，人工智能和大数据技术的应用加速了这一发展过程。在SF₆断路器维护过程中，建立基于数据分析的危害点预测模型，主要包括四个步骤：数据采集、数据预处理、特征工程和模型训练。 1. 数据采集：通过各种传感器、监控设备的操作记录等方式获取。为了提高模型的准确性，应尽可能收集大量的综合数据。 2. 数据预处理：对原始数据进行预处理（异常值检测和处理、数据转换等），以提高数据质量，为后续特征工程和模型训练奠定基础。 3. 特征工程：预处理完成后，需要从大量数据中选择对危害点预测有用的特征。这些特征应具有良好的区分度和预测能力，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，通过寻找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，应用机器学习算法智能识别和预测变电站维护现场的危害点，为维护人员提供更准确的定位信息，降低事故发生的风险。在变电站维护现场，应融合各种传感器的数据，提高定位精度和模型的准确性。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对其进行实时监控，确保安全。 **4 结论** 在变电站维护现场，准确识别和定位危害点是确保SF₆断路器维护现场安全的关键。通过对SF₆断路器的工作原理和特性的深入研究，发现其维护过程中的主要不可忽视的危害点是化学因素。为了有效应对风险，应采用新技术、新理念和新方法进行事前预防，提前预测潜在风险，为维护人员提供预警信息，确保维护作业顺利进行。

ให้ทิปและสนับสนุนผู้เขียน

หัวข้อ:

แอปพลิเคชันและแนวโน้ม

เบรกเกอร์วงจร SF6

เกี่ยวกับผู้เชี่ยวชาญ

Echo

China