Yüksek gerilimli SF₆ devre kesiciler, trafiğe alındıkları yerlerde en yaygın kullanılan anahtar ekipmanıdır. Bunların düzenli incelemesi ve bakımı, güç sisteminin istikrarlı çalışmasını sağlamak için kritik öneme sahiptir. Ancak, trafiğe alma bakım alanında, özellikle yüksek gerilimli SF₆ devre kesicilerinin bakımı sırasında, zehirlenme, elektrik şoku gibi birçok tehlike noktası (hazard point) bulunur ve bu, çalışanların kişisel güvenliğini ciddi bir şekilde tehdit eder. Bu nedenle, bu makale konum ve güvenlik kontrol teknolojileri açısından analiz yaparak, trafiğe alma bakım işlemlerinin güvenliğini artırmayı ve kazaların oranını azaltmayı amaçlamaktadır.
1 Çalışma İlkeleri ve Özellikler Analizi
1.1 SF₆ Gazının Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri
SF₆ molekülü, bir sülfür atomu ve altı flor atomundan oluşur, atom ağırlığı 146,06'dır, hava kadarının 5,135 katı ağırlığındadır. 150°C'nin altında, SF₆ gazı iyi kimyasal inertane gösterir ve devre kesicilerde bulunan tipik metaller, plastikler ve diğer malzemelerle kimyasal reaksiyon yapmaz. Bu nedenle, renksiz, kokusuz, toksin içermez ve yanıcı olmayan, genel olarak ayrıştırılması zor (dönüşüm yağında çözünemez ve suda az çözünür) bir gaz olarak kabul edilir. Ancak, anahtarların açılıp kapanması sırasında, SF₆ gazı deşarj ve ark etkisiyle kısmen ayrışır ve metal fluorürleri, SOF₂, SO₂F₄ vb. gibi gaz veya toz halindeki ayrışma ürünlerini oluşturur, bunlar insan vücuduna son derece zararlıdır. Bunlardan, SF₆ gazı ark etkisiyle (poliatomik yapıya sahip moleküller tek atomlara veya yüklü parçacıklı gazlara ayrılır) ayrışırken, iç değişiklikler ısıl ve elektriksel iletim özelliklerini artırır.
1.2 Yüksek Gerilimli SF₆ Devre Kesicilerin Çalışma Ilkesi
SF₆ devre kesicisi, her biri gaz patlatma ark söndürme odası olan üç dikey porselen yalıtım biriminden oluşur. Bu tasarım, devre kesicisini kompakt yaparken, aynı zamanda iyi yalıtım ve ark söndürme performansına sahip olmasına yardımcı olur. Gaz patlatma ark söndürme odası, yüksek gerilimli SF₆ devre kesicisinin merkezi bileşenidir ve üç ark söndürme odasına bağlanan borular aracılığıyla SF₆ gazıyla doldurulmuştur. Devre kesicisi açıldığında, kontrollü temas sabit temasla ayrılır ve bir ark oluşur. Bu sırada, ark söndürme odasındaki SF₆ gazı borular aracılığıyla hızlıca arka doğru patlatılır, gazın yalıtım ve ark söndürme özelliklerini kullanarak arki hızlıca söndürür. Ayrıca, yay mekanizması ve tek kutu kontrol ekipmanları, yüksek gerilimli SF₆ devre kesicilerinin temaslarının hareketini sürdüren ve kontrol eden kilit bileşenlerdir. Genellikle yaylar, bağlantı çubukları, aktarma mekanizmaları, mikroişlemciler veya programlanabilir mantık kontrolörlerinden oluşur. Devre kesicisi açılmaya veya kapatılmaya ihtiyaç duyduğunda, kontrol ekipmanı bir emir vererek yay mekanizmasını harekete geçirir ve hareketli temasın uygun şekilde hareket etmesini sağlar.
1.3 Yüksek Gerilimli SF₆ Devre Kesicilerin Performans Özellikleri
Hava ve dönüşüm yağına kıyasla, SF₆ gazı yüksek yalıtım gücü, mükemmel ark söndürme performansı ve küçük hacim özellikleri taşır ve yüksek gerilimli güç alanında geniş uygulama alanlarına sahiptir.
- Engelleme etkisi: Gaz akışının ark patlatma etkisini tam anlamıyla kullanır. Ark söndürme odası küçük boyutlu, basit yapıdadır, büyük kesme akımı, kısa ark süresine, kapasitif veya indüktif akım kesme sırasında yeniden yakılmadan ve düşük aşırı gerilime sahiptir.
- Uzun elektrik ömrü: 50kA tam kapasitede 19 kez kesme yapabilir, toplam kesme akımı 4200kA, uzun bakım döngüsüne sahiptir ve sık kullanılan senaryolar için uygundur.
- Yüksek yalıtım gücü: SF₆ gazı, 0,3MPa altında çeşitli yalıtım testlerini geniş bir marjla geçebilir. Toplam kesme akımı 3000kA olduğunda, her bir kesme noktası 0,3MPa'da 1 dakika içinde 250kV güç frekans voltajına dayanabilir ve SF₆ gaz basıncı sıfır göstergeli basınca düşürüldüğünde hala 166,4kV güç frekans voltajına dayanabilir.
- İyi mühürleme performansı: SF₆ gazının nem oranı oldukça düşüktür. Ark söndürme odası, dirençler ve destekler bağımsız gaz bölümlerine ayrılabilir, bu da kir ve nemin devre kesicinin içine girmesini önler.
- Küçük çalışma gücü ve düzgün amortisman: Mekanizmanın çalışma silindiri ile ark söndürme teması arasındaki iletim oranı 1∶1'dir ve mekanizma kararlı özelliklere sahiptir. Mekanizma özelliklerinin kararlılığı 3000 defa (test ortamında 10000 defa) ulaşabilir ve çalışma gürültüsü 90dB'nin altında olur.
2 Trafikte Bakım Alanlarındaki Tehlike Noktalarının Analizi
2.1 Tehlike Noktalarının Türleri ve Özellikleri
Trafikte bakım alanlarındaki tehlike noktaları, elektriksel tehlikeler, mekanik tehlikeler, kimyasal tehlikeler ve çevre faktörleri olmak üzere dört ana türe ayrılabilir. Bu tehlike noktaları, bakım personelinin kişisel güvenliğini doğrudan veya dolaylı olarak tehdit edebilir.
- Elektriksel tehlikeler: Ekipmanın yalıtım hasarları veya operasyonel hatalardan kaynaklanır, genellikle yüksek gerilim ve ark şeklinde ortaya çıkar. Devre kesicisi, işletim sırasında yüksek gerilim taşıdığı ve kapasitif ve indüktif etkilere sahip olduğu için, açık devre durumunda bile kalan yükler elektrik şoku yaratabilir. Ark, yüksek sıcaklık üretebilir ve yangın çıkartabilir.
- Mekanik tehlikeler: Tehlikeler genellikle ekipmanın mekanik bileşenlerinden kaynaklanır. Eğer uygun şekilde işletilip bakımlanmazsa, dönen veya hareket eden parçalar tarafından sıkıştırılma veya çarpma riski vardır.
- Kimyasal tehlikeler: SF₆ gazı oda sıcaklığında stabil olsa da, ark, korona etkisi vb. altında başlar ayrışmaya. Oluşan gazın solunması, baş dönmesine, akciğer ödemine veya hatta ölümüne yol açabilir.
- Çevresel tehlikeler: Fırtına ve güçlü rüzgar gibi hava koşullarında bakım yapmak, bakım işlerinin zorluğunu artırırken, bakım personeline kontrol edilemez riskler de getirir. Ayrıca, bakım ortamındaki havalandırmanın kötü olması ve küçük alanı, bakım alanındaki tehlikeleri artırabilir.
2.2 Tehlike Noktalarının Nedenlerinin Analizi
Trafikte bakım alanlarındaki tehlike noktalarının nedenleri, ekipmana ilişkin, insana ilişkin ve çevresel faktörler arasında yer alır. Bakım işlemlerinin sayısının artmasıyla birlikte, ekipmanın aşınma derecesi artar, bu da elektriksel performansın düşmesine ve kazaların riskinin artmasına neden olur.
Bakım personelinin kalitesindeki eşitsizlik nedeniyle, bazıları ekipmanın yapısı ve çalışma ilkeleri hakkında yeterli bilgiye sahip olmayabilir ve gerçek işlemler sırasında ihmal gösterebilir. Örneğin, yeterli dikkat eksikliği nedeniyle, personel canlı parçalara yanlışlıkla dokunabilir veya araç gereçleri yanlış kullanabilir, bu da doğrudan güvenlik olaylarına yol açabilir.
SF₆ devre kesicileri için, tehlikeler genellikle kimyasal özelliklerinden kaynaklanır. Belirli koşullar altında oluşan toksik maddeler, çevre kısıtlamaları nedeniyle iç mekanlarda birikmeye eğilimlidir, bu da tehlike düzeyini artırır.
3 Tehlike Noktası Konumlandırma ve Güvenlik Kontrol Teknolojileri
3.1 Tehlike Noktası Konumlandırma Yöntemleri
- Fiber optik algılama teknolojisi: Fiber optik algılama teknolojisi, mükemmel yalıtım performansı ve anti-elektromanyetik interferans yeteneğine sahiptir. SF₆ devre kesicilerinin yapısal sağlığını ve elektrik parametrelerini etkili bir şekilde izleyebilir, verileri anlık olarak toplayıp analiz edebilir ve potansiyel arızaları ve güvenlik tehlikelerini zamanında tespit edebilir.
- Kablosuz sensör ağları: Kablosuz sensör ağları, birçok sensör düğümünden oluşur. Ana amacı, çevre parametrelerini, ekipman durumunu ve bakım personelinin konum bilgilerini anlık olarak izlemektir. Ağ, kendini organize etme, kendini adaptasyon ve anti-interferans özellikleri ile, karmaşık ve değişken on-site koşullarına uyum sağlayarak, tehlike noktalarının anlık izlenmesini ve konumunu sağlar.
- Makineli görüş ve kızılötesi termal görüntüleme teknolojisi: Makineli görüş teknolojisi, on-site görüntüleri yakalayarak ve analiz ederek, açık kablolar ve hasarlı ekipman gibi potansiyel tehlike noktalarını tanımlayabilir ve konumlandırabilir; kızılötesi termal görüntüleme teknolojisi ise, ekipmanların sıcaklık dağılımını anlık olarak izleyerek ve arızalı noktaları ve potansiyel risk noktalarını hassas bir şekilde konumlandırabilir.
3.2 Veri Analizi Temelli Tehlike Noktası Tahmin Modeli
Şu anda, zeka, dijitalleşme, otomasyon ve entegrasyon, Çin'in elektrik ağındaki ana trendlerdir ve yapay zeka ve büyük veri teknolojilerinin kullanımı bu gelişim sürecini hızlandırmıştır. SF₆ devre kesicilerinin bakımı sırasında, veri analizi temelli bir tehlike noktası tahmin modeli oluşturulur, bu model genellikle dört adımdan oluşur: veri toplama, veri ön işleme, özellik mühendisliği ve model eğitimi.
- Veri toplama: Çeşitli sensörler, izleme ekipmanları işlem kayıtları vb. aracılığıyla elde edilir. Modelin doğruluğunu artırmak için mümkün olduğunca çok kapsamlı veri toplanmalıdır.
- Veri ön işleme: Ham veriler (aykırı değer tespiti ve işleme, veri dönüştürme vb.) ön işleme yapılır, bu da veri kalitesini iyileştirir ve ileride yapılacak özellik mühendisliği ve model eğitimi için temel hazırlar.
- Özellik mühendisliği: Ön işleme tamamlandıktan sonra, büyük miktarda veriden tehlike noktası tahmini için faydalı özellikler seçilir. Bu özellikler, modelin doğruluğunu artırmak için iyi ayırt edici ve tahmin yeteneğine sahip olmalıdır.
- Model eğitimi: SVM (Destek Vektör Makinesi), yaygın olarak kullanılan bir sınıflandırma ve regresyon analiz yöntemidir. İki veri türü arasındaki sınıflandırma aralığını maksimize ederek farklı veri kategorilerini ayırır.
3.3 Güvenlik Kontrol Teknolojisi Stratejileri
Konumlandırma teknolojilerinin doğruluğunu ve uygulanabilirliğini artırmak için, büyük veri ve yapay zeka teknolojileri kullanılmalı ve makine öğrenimi algoritmaları, trafikte bakım alanlarındaki tehlike noktalarını akıllıca tanıyıp tahmin etmek için uygulanmalıdır. Bu, bakım personeline daha doğru konum bilgileri sağlayarak kazaların riskini azaltacaktır. Trafikte bakım alanlarında, çeşitli sensörlerden gelen veriler birleştirilmeli, konumlandırma ve modelin doğruluğu artırılmalıdır. Takılabilecek akıllı cihazlar geliştirilerek, bakım personelinin konum bilgileri anlık olarak alınmalı ve gerçek zamanlı olarak izlenerek güvenliği sağlanması gerekir. İlgili taraflar, on-site bakım çalışmalarının yönetimini güçlendirmeli ve bakım işlemleri için stratejileri sıkıca takip etmelidir (Görsel 1'e bakınız).
4 Sonuç
Trafikte bakım alanlarında, tehlike noktalarının doğru bir şekilde tanımlanması ve konumlandırılması, SF₆ devre kesicilerinin bakım alanlarının güvenliğini sağlamak için kritik öneme sahiptir. SF₆ devre kesicilerinin çalışma ilkeleri ve özelliklerine derinlemesine bakıldığında, bakım süreçlerinde kimyasal faktörlerin göz ardı edilemez birer tehlike noktası olduğu görülmüştür. Risklerle etkili bir şekilde başa çıkmak için, yeni teknolojiler, yeni fikirler ve yeni yöntemler kullanılarak önceden önlem alınmalı, potansiyel riskler önceden tahmin edilmeli ve bakım personeline erken uyarı bilgileri sağlanarak bakım işlemlerinin sorunsuz bir şekilde ilerlemesini sağlamalıdır.
