Ang mga high-voltage SF₆ circuit breakers ay ang pinaka-karaniwang gamit na switchgear sa mga substation. Regular na pagsusuri at pagpapanatili ng kanilang kalagayan ay mahalaga para masigurong matatag ang operasyon ng sistema ng kuryente. Gayunpaman, sa larangan ng pamamahala ng substation, lalo na sa panahon ng pagpapanatili ng high-voltage SF₆ circuit breakers, maraming puntos ng panganib (tulad ng paglason, electric shock, atbp.) na seryosong nanganganak ng panganib 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 seguridad ng mga operasyon ng pamamahala ng substation at bawasan ang rate ng aksidente.
1 Pagsusuri ng Mga Prinsipyo at Katangian ng Trabaho
1.1 Pisikal at Kimikal na Katangian ng Gas na SF₆
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 gas na SF₆ ay ipinapakita ang mabuting kimikal na inertness at hindi nagbibigay ng kimikal na reaksiyon sa karaniwang metal, plastic, at iba pang materyales sa mga circuit breaker. Kaya, ito ay itinuturing na walang kulay, walang amoy, hindi nakakalason, at walang apoy na gas, na karaniwang mahirap maghiwa-hiwalay (hindi nabububog sa transformer oil at kaunti lang nabububog sa tubig). Gayunpaman, sa pamamagitan ng pagbubukas at pagsasara ng mga switch, ang gas na SF₆ ay gumagawa ng partial decomposition sa ilalim ng epekto ng discharge at arcs, na nagreresulta sa mga produkto ng decomposition sa anyo ng gas o powdery, tulad ng metal fluorides, SOF₂, SO₂F₄, atbp., na napakasakit sa katawan ng tao. Sa kanila, ang gas na SF₆ ay nagdidiscompose at nagdidi-dissociate sa ilalim ng epekto ng arcs (mga molekula na may polyatomic structure nagdis-disassemble sa single atoms o charged particle gases), at ang mga internal changes ay nagpapatataas ng thermal at electrical conductivity nito.
1.2 Prinsipyo ng Paggana ng High-voltage SF₆ Circuit Breakers
Ang circuit breaker na SF₆ ay binubuo ng tatlong vertical na porcelain insulator units, bawat isa ay may gas-blast arc-extinguishing chamber. Ang disenyo na ito ay ginagawang kompakto ang circuit breaker, habang mayroon pa ring 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 gas na SF₆ sa pamamagitan ng mga pipes na konektado sa tatlong arc-extinguishing chambers. Kapag binuksan ang circuit breaker, ang controllable contact ay hiwalay mula sa fixed contact, na nagpapabunga ng arc. Sa oras na ito, ang gas na SF₆ sa arc-extinguishing chamber ay mabilis na bumublow patungo sa arc sa pamamagitan ng pipes, gamit ang insulation at arc-extinguishing properties ng gas upang mabilis na i-extinguish ang arc. Bukod dito, ang spring operating mechanism at ang single-box control equipment nito ay mga pangunahing components para sa pag-drive at pag-control ng paggalaw ng contacts ng high-voltage SF₆ circuit breaker. Karaniwan itong binubuo ng mga spring, connecting rods, transmission mechanisms, microprocessors, o programmable logic controllers. Kapag kailangan buksan o isara ang circuit breaker, ang control equipment ay nagbibigay ng instruction upang gawin ang spring operating mechanism na gumalaw at idrive ang movable contact na sumunod nang angkop.
1.3 Katangian ng Performance ng High-voltage SF₆ Circuit Breakers
Kumpara sa hangin at transformer oil, ang gas na SF₆ 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 ang laki, simple ang disenyo, malaking breaking current, maikling arcing time, walang reignition kapag binubuksan o sinusara ang capacitive o inductive current, at mababang over-voltage.
- Mahabang electrical life: Ito ay maaaring patuloy na mag-break 19 beses sa full capacity ng 50kA, na may cumulative breaking current ng 4200kA, matagal na maintenance cycle, at angkop para sa madalas na operasyon.
- Mataas na insulation strength: Ang gas na SF₆ 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 ng 250kV sa loob ng 1 minuto sa ilalim ng 0.3MPa, at maaari pa ring tanggapin ang power-frequency voltage ng 166.4kV kapag ang pressure ng gas na SF₆ ay binaba sa zero gauge pressure.
- Magandang sealing performance: Ang water content ng gas na SF₆ ay relatyibong mababa. Ang arc-extinguishing chamber, resistors, at supports ay maaaring hatiin sa independent na gas compartments upang maiwasan ang pagpasok 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 Punto ng Panganib sa Pamamahala ng Substation
2.1 Uri at Katangian ng Mga Punto ng Panganib
Ang mga punto ng panganib sa pamamahala ng substation ay pangunahing kinabibilangan ng 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 nanganganak ng panganib sa personal na kaligtasan ng mga maintenance personnel.
- Electrical hazards: Dahil 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 oras ng operasyon at may capacitive at inductive effects, maaari pa ring mayroong residual charges kahit nasa open-circuit state, na nagdudulot ng electric shock injuries. Ang arcs ay maaaring gumawa ng mataas na temperatura at magdulot ng sunog.
- Mechanical hazards: Ang mga panganib ay pangunahing nanggagaling sa mga mechanical components ng equipment. Kung hindi nangangalakarin at nai-maintain nang maayos, maaaring ma-pinched o bumped ang isang tao sa pamamagitan ng rotating o moving parts.
- Chemical hazards: Ang gas na SF₆ ay stable sa normal na temperatura, ngunit ito ay nagsisimulang mag-discompose sa ilalim ng epekto ng arcs, corona, atbp. Ang pag-inhale ng nabuong gas ay maaaring magdulot ng dizziness, pulmonary edema, o kahit na kamatayan.
- Environmental hazards: Ang paggawa ng maintenance sa panahon ng thunderstorms at malakas na hangin hindi lamang nagpapataas ng hirap ng trabaho ng maintenance kundi nagdudulot rin ng uncontrollable risks sa mga maintenance personnel. Bukod dito, ang mga problema tulad ng mahina na ventilation at maliit na espasyo sa environment ng maintenance ay maaari ring tumataas sa panganib ng on-site maintenance.
2.2 Pagsusuri ng mga Dahilan ng Mga Punto ng Panganib
Ang mga dahilan ng puntos ng panganib sa pamamahala ng substation ay pangunahing kinabibilangan ng 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 nagreresulta sa pagbaba 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 estruktura at prinsipyo ng paggana ng equipment, at maaaring mahimbing sa aktwal na operasyon. Halimbawa, dahil sa kakulangan ng sapat na vigilance, maaaring makontak ng kaso ang mga 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 nagmumula sa kanilang chemical properties. Ang mga nakakalason na substansya na nabubuo sa ilalim ng tiyak na kondisyon ay maaaring mag-accumulate sa loob ng bahay 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 kamangha-manghang insulation performance at anti-electromagnetic interference ability. Ito ay maaaring mabisang monitorin ang structural health at electrical parameters ng SF₆ circuit breakers, kunin at analisin ang data sa real-time, at agad na detekta 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, estado ng equipment, at location information ng maintenance personnel. Ang network ay may mga katangian ng self-organization, self-adaptation, at anti-interference, at maaaring sumunod sa complex at changeable environmental conditions on-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 i-locate ang potential hazard points, tulad ng exposed cables at damaged equipment, sa pamamagitan ng pagkuha at pag-analisa ng mga imahe sa site; samantalang ang infrared thermal imaging technology ay maaaring monitorin ang temperature distribution ng equipment sa real-time at accurate na locate ang 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 power grid ng Tsina, at ang paggamit ng artificial intelligence at big data technologies ay nag-accelerate ng proseso ng development na ito. Sa panahon ng maintenance ng SF₆ circuit breakers, isang hazard point prediction model batay sa data analysis ay itinatag, na pangunahing kinabibilangan ng apat na hakbang: 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 kumuha ng malaking halaga ng comprehensive data kung maaari.
- Data preprocessing: Preprocessin ang raw data (outlier detection at processing, data transformation, atbp.) upang mapabuti ang kalidad ng data at magbigay ng pundasyon para sa susunod na feature engineering at model training.
- Feature engineering: Pagkatapos ng preprocessing, ang mga useful features para sa hazard point prediction ay dapat pipiliin 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 na hyperplane, na nagmaximize ng classification interval sa pagitan ng dalawang types 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 pamamahala ng substation, na nagbibigay ng mas accurate na impormasyon ng lokasyon para sa mga maintenance personnel at nagbabawas ng risk ng aksidente. Sa pamamahala ng substation, dapat ifuse ang data mula sa iba't ibang sensors upang mapabuti ang accuracy ng lokasyon at ang accuracy ng model. Ang pag-apply ng augmented reality (AR) technology, na nag-integrate ng virtual information sa totoong mundo, ay maaaring maging mas mabuti ang pag-unawa ng mga maintenance personnel sa estruktura ng equipment at gayunpaman solusyon sa problema ng operational errors. Dapat palakasin ng mga nakaugnay na partido ang pamamahala ng on-site maintenance work at strict na sundin ang operation procedures para sa maintenance (tingnan ang Figure 1). Sa parehong oras, dapat i-develop ang intelligent wearable devices para sa mga maintenance personnel upang makuha ang kanilang location information sa real-time at monitorin sila sa real-time upang matiyak ang kaligtasan.
4 Conclusion
Sa pamamahala ng substation, ang accurate na pag-identify at pag-locate ng mga puntos ng panganib ay ang key para matiyak ang kaligtasan ng pamamahala ng SF₆ circuit breaker. Sa pamamagitan ng in-depth research sa mga prinsipyo at katangian ng SF₆ circuit breakers, natuklasan na ang chemical factors ang pangunahing hindi maaaring i-neglect na puntos ng panganib sa kanilang proseso ng maintenance. Upang mabigyan ng epektibong solusyon sa mga risks, dapat gamitin ang bagong teknolohiya, bagong konsepto, at bagong paraan para sa pre-event prevention, na nag-aadvance predict ng potential risks at nagbibigay ng early-warning information para sa mga maintenance personnel upang matiyak ang smooth progress ng maintenance operations.
