Gāzes Sildīšanas Ierīces Izstrāde un Realizācija 110kV Porceļāna Stabura SF6 Slodzes Apgrieztājam

Augstsprieguma šķīdinātāji ir viens no svarīgākajiem kontrolējošajiem ierīcēm enerģētikas sistēmā. Augstsprieguma šķīdinātāju darbības stāvoklis tieši ietekmē enerģētikas sistēmas drošu un stabīgu darbību. Starp tiem āra porcelāna stabiņa veida SF₆ šķīdinātājs ir viens no galvenajiem augstsprieguma šķīdinātāju tipiem. SF₆ ir augsta elektriskā izturība, izcilas lūkojuma nomirošanas īpašības un izolācijas spēja. Tomēr praksē ir konstatēts, ka tādās ļoti aukstās teritorijās kā Hebei provincijas Zhangjiakou Bashang, zemas temperatūras viegli var izraisīt SF₆ gāzes šķidrināšanos, kas noved pie SF₆ gāzes spiediena samazināšanās. Tas var izraisīt zema spiediena trauksmi šķīdinātājam vai pat bloķēšanu (šķīdinātāja bloķēšana nozīmē, ka šķīdinātājs nevar neizslēgties, neizslēgt). Šis apstāklis nopietni ietekmē šķīdinātāja lūkojuma nomirošanas un izolācijas spēju. Lai risinātu šo problēmu, šajā rakstā ir izstrādāta gāzes sildīšanas ierīce 110kV porcelāna stabiņa veida SF₆ šķīdinātājam.

1 Zema spiediena trauksme un bloķēšana porcelāna stabiņa veida SF₆ šķīdinātājā

Zhangjiakou Bashang teritorijā ziemas laikā temperatūra var sasniegt -30 °C. SF₆ šķīdinātāju zema spiediena trauksmes un pat bloķēšanas trūkumi daudzkārt ir notikuši Bashang rajonā esošos transformatoru stacijās. Vienā mēnesī zema spiediena trauksme notika vairāk nekā 30 reizes, un bloķēšanas trūkums vairāk nekā 10 reizes, kas rada lielu potenciālu draudu elektrotīkla drošai un stabīgai darbībai. Pētījumi liecina, ka 110kV porcelāna stabiņa veida SF₆ šķīdinātāja trauksmes un bloķēšanas galvenais iemesls ir SF₆ gāzes sildīšanas ierīces nepieciešamība. Jo SF₆ gāzes kamērs tiek tieši izpostīts ārējā vide, kad apkārtējā temperatūra pazeminās līdz noteiktam līmenim, SF₆ gāze šķidrināsies, novedot pie to gāzes spiediena samazināšanās zem noteiktā trauksmes un bloķēšanas spiediena vērtībām.

2 Tradicionālo risinājumu problēmas

Pašlaik galvenie metodes, lai atrisinātu porcelāna stabiņa veida SF₆ šķīdinātāja zema spiediena trauksmes un bloķēšanas problēmas, ir šādas:
(1) Šķīdinātāja pūšana, lai palielinātu gāzes molekulāro svaru tvertnē, tādējādi palielinot SF₆ gāzes spiedienu. Tomēr šī metode nav piemērota ļoti aukstā laikā. Jo papildinātā SF₆ gāze ātri šķidrināsies zemas temperatūras un augstspiediena vidē, un tomēr nav iespējams palielināt gāzes spiedienu. Parasti SF₆ spiediens šķīdinātājā ir 0,6 MPa, un SF₆ satura gaža spiediens ir 0,6 MPa pie -20 °C. Kad apkārtējā temperatūra samazinās, SF₆ satura gaža spiediens arī samazinās. Tātad, ļoti zemās temperatūras vidē, pat ja šķīdinātājs tiek pūsts, tādējādi pūstinātā gāze ātri šķidrināsies, un spiediena palielināšanas mērķis netiks sasniegts. Tādēļ, kad apkārtējā temperatūra ir zemāka par -20 °C, šī metode nevar atjaunot šķīdinātāja iekšējo normālo spiedienu.
(2) Manuāli atslēdzot šķīdinātāja bloķēšanas ceļu, lai šķīdinātājs varētu normāli slēgties un atvērties. Tomēr šī metode liek šķīdinātājam zaudēt elektriskās bloķēšanas aizsardzību. Ja šķīdinātāja iekšējais gāzes spiediens neatbilst lūkojuma nomirošanas vai pat izolācijas prasībām, var notikt nopietnas avārijas, un darba izmaksas ir salīdzinoši augstas.
(3) Izmantojot metodi, lai sildītu SF₆ gāzi, lai atrisinātu SF₆ šķīdinātāja lūkojuma nomirošanas vidus šķidrināšanās problēmu aukstajās teritorijās. Atkarībā no šķīdinātāja konkrētā struktūras, tiek pielāgota atbilstoša sildīšanas ierīce, un paaugstinot SF₆ gāzes darbības temperatūru, tiek izvairīties no tās šķidrināšanās zemas temperatūras vidē. Šķīdinātāja gāzes sildīšanas ierīce var automātiski ieslēgt vai atslēgt sildīšanas funkciju atkarībā no apkārtējās temperatūras maiņas. Operatīvo un uzturēšanas personālu var iestatīt automātisko ieslēgšanas un atslēgšanas temperatūras vērtības atkarībā no faktiskās apkārtējās temperatūras. Salīdzinājumā ar manuālu šķīdinātāja bloķēšanas ceļa atslēgšanu, šī metode samazina operatīvo un uzturēšanas darba izmaksas. Tomēr sildīšanas ierīces instalācija prasa lielas cilvēku un materiālu izmaksas, un siltuma izmantošanas koeficients ir salīdzinoši zems.

3 Porcelāna stabiņa veida SF₆ šķīdinātāja sildīšanas ierīce

Atbilstoši porcelāna stabiņa veida SF₆ šķīdinātāja struktūras īpašībām, ir izstrādāta sildīšanas ierīce, kas ietver trīs daļas: sildīšanas moduli, temperatūras kontrolles moduli un enerģijas moduli.

3.1 Sildīšanas modulis

Sildīšanas ierīces instalācijas vieta ir ļoti svarīga, tā tieši ietekmē SF₆ gāzes sildīšanas efektivitāti. Porcelāna stabiņa veida šķīdinātājs sastāv no vairākiem pamatelementiem, tostarp lūkojuma nomirošanas kamerā, atbalstošā porcelāna bushinga, vadības mehānismā, atbalstošā stabiņa utt. Divi savienotie atbalstošie porcelāna bushingi atrodas lūkojuma nomirošanas kameras apakšā, kas ir aizpildīti ar SF₆ gāzi. Galvenā atbalstošā porcelāna bushinga funkcija ir nodrošināt izolāciju pret zemi. Tādējādi, projektējot porcelāna stabiņa veida šķīdinātāju, jāievēro noteikta izolācijas attālums un jānodrošina keramikas materiāla mehāniskā izturība. Tas nozīmē, ka nevar instalēt vedenošu sildīšanas ierīci uz porcelāna bushinga ārējās virsmas [5]. Šajā rakstā sildīšanas daļa ir izvēlēta kā pārraides kamera. Tomēr pārraides kamera ir neregulāras formas, un tradicionālas sildīšanas ierīces nav viegli fiksēt. Turklāt pārraides kamera atrodas porcelāna stabiņa veida šķīdinātāja pamatā, un telpa ir saīsināta. Tradicionālas sildīšanas ierīces ir pārāk lielas, kas var ietekmēt šķīdinātāja pārraides mehānisma normālo darbību.

Sildīšanas modulis ir izstrādāts, ņemot vērā porcelāna stabiņa veida šķīdinātāja īpašības Zhangjiakou Bashang teritorijā. Sildīšanas modulis sastāv no sildīšanas svītras un rezistences vada. Sildīšanas svītra ir izgatavota no izolējošas silikonu gumijas, un aizmugurē ir 3M siltuma izturīga klejas, priekšpusē ir izvade, kā redzams 1. attēlā. Rezistences vads ir apvilkts sildīšanas svītras iekšpusē. Sildīšanas svītra, kas izgatavota no izolējošas silikonu gumijas, un 3M siltuma izturīga klejas var izturēt augstu temperatūru (uznēvesana ir AC220V), un sildīšanas svītras forma un garums var būt elastīgi izvēlēts atkarībā no vietējā šķīdinātāja pārraides kameras formas.

1. attēls parāda sildīšanas modula priekšpusi un aizmuguri

3.2 Temperatūras kontrolles modulis

Temperatūras kontrolles modulis sastāv no sensora un temperatūras regultora. Konkrēti, sensors ir instalēts porcelāna stabiņa veida šķīdinātāja B fāzes sildīšanas svītrā. Tā funkcija ir mērīt temperatūru šķīdinātāja pārraides kamerā un nosūtīt temperatūras datus temperatūras regulatoram, kā redzams 2. attēlā. Temperatūras reguratora ir JY-260 mikroprocesora temperatūras regulators. Tā funkcija ir saņemt un rādīt šīs pozīcijas temperatūru, un pēc iepriekš iestatītās temperatūras sliekšņa kontrolēt sildīšanas modula ieslēgšanu un atslēgšanu, kā redzams 3. attēlā.

2. attēls Temperatūras sensors

3. attēls Termostats

3.3 Enerģijas modulis

Enerģijas modulis ietver temperatūras kontrolēto enerģijas avotu un piespiešanas enerģijas avotu, kā redzams 4. attēlā. Starp tiem, temperatūras kontrolētais enerģijas avots ir savienots ar sildīšanas moduli caur temperatūras regulatoru. Atkarībā no Bashang rajona apkārtējās temperatūras, ir iestatīts temperatūras kontrolētā enerģijas avota darbības slieksnis, un temperatūras kontrolētais enerģijas avots normāli darbojas šajā slieknī. Piespiešanas enerģijas avots ir tieši savienots ar sildīšanas moduli. Ja temperatūra ir zemāka par temperatūras kontrolētā enerģijas avota darbības slieksni, piespiešanas enerģijas avots tiek aktivizēts.

4. attēls Temperatūras kontrolēts enerģijas avots

3.4 Sildīšanas ierīces darbības režīmi

Porcelāna stabiņa veida SF₆ šķīdinātāja sildīšanas ierīcei ir divi sildīšanas režīmi.
(1) Temperatūras kontroles režīms: Sildīšanas ierīce izmanto sensoru, kas instalēts porcelāna stabiņa veida šķīdinātāja B fāzes sildīšanas svītrā, lai iegūtu temperatūru šķīdinātāja pārraides kamerā un nosūtītu to temperatūras regulatoram. Temperatūras registratoris saņem un rāda šķīdinātāja sildīšanas svītras temperatūru, un tad pēc iepriekš iestatītā temperatūras sliekšņa kontrolē sildīšanas moduli.
(2) Piespiešanas režīms: Apākojot temperatūras regulatoru, tiek veikta nepārtraukta pārraides kameras sildīšana, un SF₆ gāze šķīdinātājā tiek sildīta. Šādā veidā var izvairīties no problēmām, piemēram, porcelāna stabiņa veida šķīdinātāja zema spiediena trauksmēm un lūkojuma nomirošanas spējas samazināšanās, kas izriet no šķidrinātās SF₆ gāzes.

4 Secinājums

Lai risinātu bieži notiekošās zema spiediena trauksmes un pat bloķēšanas problēmas šķīdinātājos ļoti aukstā laikā Zhangjiakou Bashang rajonā, šajā rakstā ir izstrādāta gāzes sildīšanas ierīce 110kV porcelāna stabiņa veida SF₆ šķīdinātājam. Šī ierīce var nodrošināt šķīdinātāja drošu un stabīgu darbību. Tāpat tā ir ar zemu instalācijas izmaksu un īsu instalācijas laiku, un parāda labu popularizācijas vērtību.