Forschung zu Gefahrenpunkten und Sicherheitskontrolltechnologien an Unterhaltsstellen von Umspannwerken basierend auf Hochspannungs-SF₆-Schaltgeräten
Mit der rasanten Entwicklung der Energiebranche und der ständigen Ausdehnung des Stromnetzes haben Hochspannungselektrische Geräte in den Stromsystemen zunehmend an Bedeutung gewonnen. Als Schlüsselgeräte im Stromsystem spielen Hochspannungs-SF₆-Schaltkreise eine entscheidende Rolle bei dem Abschalten und Schließen von Stromkreisen sowie beim schnellen Unterbrechen von Fehlerströmen während Systemausfällen. Dank ihrer hohen Zuverlässigkeit, ausgezeichneten Isolierleistung und Bogenlöschfähigkeiten werden SF₆-Schaltkreise weit verbreitet in Ultra- und Extra-Hochspannungsbereichen eingesetzt.
Während des langfristigen Betriebs stoßen Hochspannungs-SF₆-Schaltkreise jedoch unvermeidlich auf Probleme wie Verschleiß, Alterung und Dichtheitsfehler. Regelmäßige Umspannwerkswartung ist notwendig, um ihre stabile Leistung und sichere Funktion zu gewährleisten. Die Wartungsarbeiten am Umspannwerk beinhalten nicht nur komplexe elektrische und mechanische Strukturen, sondern auch die Handhabung von SF₆-Gas, was sie technisch anspruchsvoll und mit erheblichen Sicherheitsrisiken verbunden macht.
Insbesondere an Wartungsstandorten in Umspannwerken, aufgrund der komplexen und wechselnden Umgebung, der Vielfalt an Geräten und der unterschiedlichen Fähigkeiten der Bediener, sind verschiedene Unfälle häufig. Zum Beispiel Vergiftungen durch SF₆-Gaslecks, Hochspannungsschocks und mechanische Verletzungen. Diese Unfälle stellen nicht nur eine ernsthafte Bedrohung für die Sicherheit der Wartungspersonal dar, sondern haben auch einen erheblichen Einfluss auf den stabilen Betrieb des Stromnetzes.
Daher ist eine tiefgehende Analyse der Gefahrenstellen an Wartungsstandorten für Hochspannungs-SF₆-Schaltkreise und die Erforschung effektiver Sicherheitskontrolltechnologien von großer Bedeutung. Dies ist entscheidend, um die Sicherheit des Wartungspersonals zu gewährleisten, die Effizienz und Qualität der Wartungsarbeiten zu verbessern und den sicheren und stabilen Betrieb des Stromnetzes zu gewährleisten.
1 Analyse der Gefahrenstellen an Wartungsstandorten basierend auf Hochspannungs-SF₆-Schaltkreisen
Mit der rasanten Entwicklung der Energiebranche werden Hochspannungs-SF₆-Schaltkreise aufgrund ihrer ausgezeichneten elektrischen und mechanischen Eigenschaften weit verbreitet in den Stromsystemen eingesetzt. Allerdings treten während des Betriebs der Geräte, beeinflusst durch Faktoren wie Umweltbedingungen und fehlerhafte Bedienung, unvermeidlich Störungen oder Leistungsabnahme auf, wodurch regelmäßige oder unregelmäßige Umspannwerkswartung erforderlich wird. Da die Wartungsarbeiten Hochspannungssysteme, giftige Gase und komplexe mechanische Strukturen betreffen, sind die Sicherheitsrisiken relativ hoch.
Umspannwerkswartung ist ein wesentliches Mittel, um den normalen Betrieb der elektrischen Geräte zu gewährleisten und das Auftreten von Fehlern zu verhindern. Für Hochspannungs-SF₆-Schaltkreise kann regelmäßige und wissenschaftliche Wartung nicht nur die Lebensdauer der Geräte wirksam verlängern, sondern auch potenzielle Sicherheitsrisiken im Voraus erkennen und beseitigen, um schwere Unfälle zu vermeiden. Daher ist die Sicherheit der Umspannwerkswartung von größter Bedeutung und steht in direktem Zusammenhang mit der Sicherheit des Wartungspersonals und dem stabilen Betrieb des Stromsystems.
Die Gefahrenstellen an Wartungsstandorten basierend auf Hochspannungs-SF₆-Schaltkreisen lassen sich in zwei Aspekte unterteilen, wie in Tabelle gezeigt.
1.1 Risiko von elektrischem Schock
An den Wartungsstandorten von Hochspannungs-SF₆-Schaltkreisen stellt das Risiko eines elektrischen Schocks eine extrem ernsthafte Sicherheitsgefahr dar. Elektrischer Schock kann nicht nur schwerwiegende Verletzungen oder Todesfälle verursachen, sondern auch andere schwere sekundäre Unfälle auslösen. Daher ist ständige Wachsamkeit erforderlich, und eine umfassende Analyse und Prävention des Risikos von elektrischem Schock ist notwendig.
Erstens haben Hochspannungsgeräte selbst ein extrem hohes Spannungsniveau. Sobald eine Person einen leitenden Teil berührt, kann dies zu extrem gefährlichen elektrischen Schocks führen. Besonders während des Wartungsprozesses können einige Komponenten der Geräte offen liegen. Wenn ein Bediener sie versehentlich mit Werkzeug berührt, kann dies im besten Fall zu Verletzungen und im schlimmsten Fall zum Tod führen. Darüber hinaus können Erdungsanlagen und Metallleitungen in der Nähe der Geräte induzierte Spannungen tragen und potenzielle elektrische Schockgefahren darstellen.
Zweitens ist die interne Umgebung eines Umspannwerks komplex, mit dicht verteilter Hoch- und Niederspannungsleitungen und -geräten sowie mehreren Stromquellen. Darüber hinaus kann es im Wartungsbereich Situationen geben, in denen die Stromversorgung nicht vollständig abgeschaltet werden kann und ein bestimmtes Restspannung besteht. Bei unrichtiger Bedienung kann dies zu einem elektrischen Schockunfall führen.
Drittens ist die statische Elektrizität, die während des Wartungsprozesses entsteht, ebenfalls eine nicht zu vernachlässigende Quelle des elektrischen Schockrisikos. Im Allgemeinen kann sich bei dem Öffnen und Schließen eines SF₆-Schaltkreises eine große Menge statischer Ladung ansammeln. Wenn der Bediener keine wirksamen Schutzmaßnahmen ergreift, kann er durch statische Entladung beim Berühren leitender Teile einen elektrischen Schock erleiden.
Schließlich erhöhen ungünstige Umweltfaktoren wie ein nasser Wartungsstandort und enge Räume das Risiko von Körperlecks und induzierten Spannungen, was das Gefahrenpotential von elektrischen Schocks verstärkt.
1.2 SF₆-Gaslecks
An den Wartungsstandorten von Hochspannungs-SF₆-Schaltkreisen ist SF₆-Gasleck eine bedeutende Sicherheitsgefahr, die nicht ignoriert werden darf. SF₆ ist ein Edelgas. Obwohl es selbst nicht giftig und harmlos ist, kann ein großflächiges Leck zu schwerwiegender Umweltverschmutzung und personellen Verletzungen führen.
Erstens ist die Dichtheit von SF₆-Schaltkreisen entscheidend, um Gaslecks zu vermeiden. Allerdings können Dichtungen während des langfristigen Betriebs und der Wartung aufgrund von Verschleiß und Alterung kleine Lücken entwickeln, was zu geringfügigen SF₆-Gaslecks und einer Reduzierung der Dichtheit führt. Wenn das Problem nicht rechtzeitig erkannt und behoben wird, wird der Leckpunkt sich ausweiten und letztendlich zu einem großflächigen SF₆-Leck führen.
Zweitens erfordern Wartungsarbeiten, wie das Demontieren und Montieren von SF₆-Schaltkreisen, das Risiko schwerwiegender Gaslecks aufgrund menschlicher Bedienungsfehler. Beispielsweise, wenn das interne SF₆-Gas nicht gemäß den Vorschriften während des Demontierens und Montierens abgelassen wird, oder wenn die Fixierung nicht sicher ist und der Gasraum abfällt, kann dies direkt zu einem großflächigen Leckunfall führen.
Schließlich sammelt sich nach einem SF₆-Gasleck in niedrigen Bereichen oder geschlossenen Räumen eine hohe Konzentration an. Wenn Arbeiter versehentlich in diese Bereiche eintreten, können sie Erstickungen, Vergiftungen usw. erleiden. Besonders in einer engen Wartungsstandortumgebung ist die Gasansammlung noch stärker, und der Schaden durch Lecks wird verstärkt.
2 Analyse der Sicherheitskontrolltechnologien für Umspannwerkswartung basierend auf Hochspannungs-SF₆-Schaltkreisen
2.1 Standardisierung der Arbeitsvorschriften
Hochspannungs-SF₆-Schaltkreise sind wichtige Geräte im Stromsystem, und ihr sicherer und stabiler Betrieb steht in direktem Zusammenhang mit der Gesamtleistung und Zuverlässigkeit des Stromnetzes. Um die Sicherheit von Hochspannungs-SF₆-Schaltkreisen während der Umspannwerkswartung zu gewährleisten, ist es von großer Bedeutung, eine wissenschaftliche, standardisierte und praktikable Reihe von Arbeitsvorschriften für Sicherheitskontrolltechnologien zu entwickeln.
Die Standardisierung der Arbeitsvorschriften spielt eine entscheidende Rolle, um die Sicherheit der Umspannwerkswartungsarbeiten basierend auf Hochspannungs-SF₆-Schaltkreisen zu gewährleisten. Standardisierte Arbeitsvorschriften dienen nicht nur als Standardbasis zur Anleitung der Wartungsarbeit, sondern bieten auch eine grundlegende Garantie zur Verhinderung verschiedener Sicherheitsrisiken. Standard-Arbeitsvorschriften sollten nicht nur detaillierte Arbeitsabläufe spezifizieren, sondern auch klare Anweisungen für alle Aspekte des Wartungsmanagements, wie allgemeine Anforderungen für Qualifikationsprüfungen und Werkzeuginspektionen, bereitstellen, um sicherzustellen, dass der gesamte Arbeitsprozess unter zuverlässiger Kontrolle steht.
Darüber hinaus sollten Arbeitsvorschriften zielgerichtet und umsetzbar sein. Es müssen unterschiedliche Vorschriften für SF₆-Schaltkreise unterschiedlicher Spannungsniveaus und Modelle erstellt werden. Für verschiedene Arten der Wartung, wie tägliche Inspektionen und Defektreparaturen, sollten auch zielgerichtete Anforderungen festgelegt werden. Der Inhalt der Vorschriften sollte klar formuliert und die Schritte übersichtlich sein, um eine bessere Verständnis und Umsetzung durch die Bediener zu ermöglichen.
2.2 Stromabschaltung und Erdungsmassnahmen
Stromabschaltung und Erdungsmassnahmen sind entscheidende technische Schritte, um die Sicherheit der Umspannwerkswartungsarbeiten basierend auf Hochspannungs-SF₆-Schaltkreisen zu gewährleisten. Sie sind entscheidend, um schwere Unfälle wie elektrische Schocks und statische Entladungen zu vermeiden.
Stromabschaltungen sind die primären vorbereitenden Arbeiten vor der Wartung. Das Wartungspersonal muss zunächst gemäß den Arbeitsvorschriften alle möglichen Stromquellen des Wartungsobjekts und seiner Umgebung abschalten, um sicherzustellen, dass der Arbeitsbereich vollständig vom Netz genommen ist und das Risiko von Arbeit an leitenden Teilen grundsätzlich eliminiert wird. Gleichzeitig werden zur Vermeidung von unvollständigen Stromabschaltungen infolge Fehlbedienungen in der Regel doppelte Maßnahmen ergriffen, wie das Abtrennen des Lastschalters oder des Abschaltschalters und die Bestätigung des Stromausfalls durch Tests, wie z.B. mit einem Spannungsmesser.
Für das abgeschaltete Wartungsobjekt und seine Nebenanlagen ist eine zuverlässige Erdung erforderlich, um induzierte Spannungen und statische Entladungen zu vermeiden. Durch die Verbindung des Leiters mit dem Erdpotential können induzierte Spannungen und statische Entladungen abgeführt werden, wodurch das Gefahrenpotenzial von elektrischen Schocks beseitigt wird. Bei der Erdung sollte die Reihenfolge "zuerst erden, dann arbeiten, zuerst evakuieren, dann entfernen" eingehalten werden, um die Sicherheit des Personals in jedem Schritt zu gewährleisten.
Erdungsmassnahmen müssen im Allgemeinen zuverlässig und redundant sein. Spezielle Erdungsleitungen sollten verwendet werden, um sie mit der Erdungsanlage zu verbinden. Alle metallischen Teile, die geladen sein könnten, sollten geerdet werden. Gleichzeitig sollten die Erdungsleitungen eine ausreichende Stromtragfähigkeit haben und in angemessen redundanten Mengen vorhanden sein, um ein Single-Point-Failure zu vermeiden. Für einige Geräte, die nicht direkt geerdet werden können, sollten indirekte Erdungsmassnahmen wie Potentialgleichstellung oder lokale Erdung angewendet werden.
2.3 Überwachung und Verwaltung von SF₆-Gas
Die Überwachung und Verwaltung von SF₆-Gas ist von großer Bedeutung, um die Sicherheit der Arbeiten am Wartungsstandort des Umspannwerks basierend auf Hochspannungs-SF₆-Schaltkreisen zu gewährleisten. SF₆ ist ein Edelgas. Obwohl es selbst nicht giftig und harmlos ist, kann ein großflächiges Leck schwerwiegende Schäden für die Umwelt und die menschliche Gesundheit verursachen. Daher muss ein vollständiges SF₆-Gas-Überwachungs- und -Verwaltungssystem eingerichtet werden, um Leckrisiken von der Quelle her zu verhindern.
Erstens sollte regelmäßig die Dichtheit von SF₆-Schaltkreisen überprüft werden. Verwenden Sie fortgeschrittene Methoden wie Infrarot-Thermografie und akustische Detektion, um winzige Risse und Leckpunkte genau zu identifizieren und sie zeitgerecht zu reparieren, und ersetzen Sie die Dichtungen, um die Gesamtdichtigkeit der Geräte zu gewährleisten. Gleichzeitig sollten die Arbeitsvorschriften während des Demontierens und Montierens strikt eingehalten werden, und mit besonderer Sorgfalt vorgegangen werden, um ernsthafte Lecks durch menschliches Fehlverhalten zu vermeiden.
Zweitens sollte ein umfassendes SF₆-Leck-Detektionssystem im Umspannwerk installiert werden. In den Wartungsstandorten und anderen kritischen Bereichen sollten feste oder mobile Überwachungsgeräte installiert werden, um die Änderung der SF₆-Konzentration in Echtzeit zu überwachen. Sobald ein Ungewöhnliches festgestellt wird, sollte das System zeitgerecht Alarm auslösen. Gleichzeitig sollte das Überwachungssystem Fernüberwachungsfunktionen und Datenbankfunktionen haben, um das Wartungspersonal besser über die Standortsituation zu informieren.
Drittens sollten relevante Behörden ein vollständiges SF₆-Gas-Management-System erstellen und den Verarbeitungsprozess bei abnormen Messwerten klären. Wenn eine bestimmte Konzentration von SF₆-Lecks festgestellt wird, sollten die zuständigen Personen sofort den Notfallplan aktivieren, den Leckquelle zeitgerecht abstellen und den betroffenen Bereich isolieren und evakuieren, um weitere Gasdiffusion zu verhindern. Gleichzeitig sollten Notfallressourcen, wie Belüftungsanlagen, mobilisiert werden, um die Standortumgebung so schnell wie möglich zu reinigen.
Schließlich ist die Stärkung der Schulung und Bildung des Wartungspersonals auch ein wichtiger Teil des SF₆-Gas-Managements. Durch Schulungen können das Wartungspersonal die Gefahren von SF₆-Lecks vollständig verstehen und Präventions- und Reaktionsmaßnahmen beherrschen. Gleichzeitig sollten regelmäßig Notfallübungen durchgeführt werden, um die Zielrichtung und Umsetzbarkeit des Managementsystems zu testen und es kontinuierlich zu verbessern.
3 Schlussfolgerung
In Hochspannungsstromsystemen sind SF₆-Schaltkreise als Schlüsselschaltgeräte entscheidend für die sichere und zuverlässige Funktion des gesamten Systems. Allerdings bedingen verschiedene potenzielle Gefahrenstellen während des Betriebs von SF₆-Schaltkreisen, wie SF₆-Gaslecks, Hochspannung und Bögen, mechanische Gerätefehler und Leitungsteilrisiken, wissenschaftliche Wartung und strenge Sicherheitskontrolle von großer Bedeutung.
Diese Arbeit untersucht die Gefahrenstellen und Sicherheitskontrolltechnologien am Wartungsstandort des Umspannwerks basierend auf Hochspannungs-SF₆-Schaltkreisen, was wesentlich für die Sicherheit des Wartungspersonals ist. In der Praxis sollten Wartungspersonal streng die relevanten Sicherheitsvorschriften einhalten und regelmäßige Sicherheitsschulungen und -übungen durchführen, um ihre Fähigkeit zur Bewältigung von Notfällen zu verbessern. Gleichzeitig sollten die Gerätemaintainance-Einheiten kontinuierlich die Wartungsprozesse optimieren, entsprechende Maßnahmen verbessern und fortschrittliche Sicherheitstechnologien anwenden, um die effiziente und sichere Durchführung der Wartungsarbeiten zu gewährleisten.
In Zukunft wird die Forschung zu Gefahrenstellen und Sicherheitskontrolltechnologien am Wartungsstandort des Umspannwerks für Hochspannungs-SF₆-Schaltkreise in Richtung Intelligenz, Feinheit und Umweltfreundlichkeit weiterentwickelt. Durch die Einführung fortschrittlicher Technologien und die Optimierung der Wartungsprozesse kann die Effizienz und Sicherheit der Wartungsarbeiten weiter verbessert werden, was eine noch zuverlässigere Garantie für den stabilen Betrieb des Stromsystems bietet. Darüber hinaus ist es mit der kontinuierlichen Fortschritt und Innovation in Wissenschaft und Technologie gerechtfertigt, davon auszugehen, dass die zukünftige Umspannwerkswartungstechnologie für Hochspannungs-SF₆-Schaltkreise noch fortschrittlicher und perfekter sein wird.
