Investigación sobre Puntos de Riesgo y Tecnologías de Control de Seguridad en Sitios de Mantenimiento de Subestaciones Basadas en Interruptores de Circuito de SF₆ de Alta Tensión
Con el rápido desarrollo de la industria eléctrica y la continua expansión de la red eléctrica, los equipos eléctricos de alta tensión se han vuelto cada vez más importantes en el sistema de potencia. Como dispositivo clave en el sistema de potencia, los interruptores de circuito de SF₆ de alta tensión desempeñan un papel crucial en el corte y cierre de circuitos, así como en la interrupción rápida de corrientes de falla durante fallos del sistema. Gracias a su alta confiabilidad, excelente rendimiento de aislamiento y capacidad de extinción de arco, los interruptores de circuito de SF₆ se utilizan ampliamente en campos de ultra-alta tensión y extra-alta tensión.
Sin embargo, durante la operación a largo plazo, los interruptores de circuito de SF₆ de alta tensión inevitablemente enfrentan problemas como desgaste, envejecimiento y fallos de sellado. El mantenimiento regular de subestaciones es esencial para garantizar su rendimiento estable y operación segura. El trabajo de mantenimiento de subestaciones no solo implica estructuras eléctricas y mecánicas complejas, sino también el manejo de gas SF₆, lo que lo hace técnicamente desafiante y conlleva riesgos significativos de seguridad.
Especialmente en los sitios de mantenimiento de subestaciones, debido al entorno complejo y cambiante, una variedad de equipos y diferentes niveles de habilidad de los operadores, son propensos a ocurrir diversos accidentes de seguridad. Por ejemplo, incidentes como envenenamiento causado por fugas de gas SF₆, accidentes de descarga eléctrica de alta tensión y lesiones mecánicas. Estos accidentes no solo representan una amenaza grave para la seguridad del personal de mantenimiento, sino que también tienen un impacto significativo en la operación estable de la red eléctrica.
Por lo tanto, realizar un análisis profundo de los puntos de peligro en los sitios de mantenimiento de subestaciones de interruptores de circuito de SF₆ de alta tensión y estudiar tecnologías de control de seguridad efectivas es de gran importancia. Esto es crucial para garantizar la seguridad del personal de mantenimiento, mejorar la eficiencia y calidad del trabajo de mantenimiento, y asegurar la operación segura y estable de la red eléctrica.
1 Análisis de los Puntos de Peligro en los Sitios de Mantenimiento de Subestaciones Basados en Interruptores de Circuito de SF₆ de Alta Tensión
Con el rápido desarrollo de la industria eléctrica, los interruptores de circuito de SF₆ de alta tensión se aplican ampliamente en el sistema de potencia debido a sus excelentes propiedades eléctricas y mecánicas. Sin embargo, durante la operación del equipo, influenciada por factores como el entorno y la operación incorrecta, las fallas o la degradación del rendimiento son inevitables, lo que requiere mantenimiento regular o irregular de subestaciones. Dado que el trabajo de mantenimiento implica sistemas de alta tensión, gases tóxicos y estructuras mecánicas complejas, los riesgos de seguridad son relativamente altos.
El mantenimiento de subestaciones es un medio vital para garantizar la operación normal del equipo eléctrico y prevenir la ocurrencia de fallas. Para los interruptores de circuito de SF₆ de alta tensión, un mantenimiento regular y científico no solo puede extender eficazmente la vida útil del equipo, sino también detectar y abordar posibles peligros de seguridad con anticipación, evitando así grandes accidentes de seguridad. Por lo tanto, la seguridad del mantenimiento de subestaciones es de suma importancia, directamente relacionada con la seguridad del personal de mantenimiento y la operación estable del sistema de potencia.
Los puntos de peligro en los sitios de mantenimiento de subestaciones basados en interruptores de circuito de SF₆ de alta tensión se pueden categorizar en dos aspectos, como se muestra en la Tabla.
1.1 Riesgo de Descarga Eléctrica
En el sitio de mantenimiento de subestaciones de interruptores de circuito de SF₆ de alta tensión, el riesgo de descarga eléctrica es un peligro de seguridad extremadamente serio. La descarga eléctrica no solo puede causar lesiones graves o muerte a las personas, sino también desencadenar otros graves accidentes secundarios. Por lo tanto, se requiere una vigilancia constante y un análisis y prevención comprehensivos del riesgo de descarga eléctrica.
En primer lugar, el propio equipo de alta tensión tiene un nivel de voltaje extremadamente alto. Una vez que una persona toca una parte viva, puede llevar a accidentes de descarga eléctrica extremadamente peligrosos. Especialmente durante el proceso de mantenimiento, algunas partes del equipo pueden estar expuestas. Si un operador accidentalmente las toca con herramientas, puede resultar en lesiones en el mejor de los casos y pérdida de vida en el peor. Además, los dispositivos de tierra y las tuberías metálicas alrededor del equipo pueden llevar voltajes inducidos, lo que representa un peligro potencial de descarga eléctrica.
En segundo lugar, el entorno interno de una subestación es complejo, con diversas líneas y equipos de alta y baja tensión distribuidos densamente, y múltiples fuentes de alimentación presentes. Además, en el área de operación de mantenimiento, puede haber situaciones en las que el suministro de energía no se puede cortar completamente, y aún existe cierta tensión residual. Si la operación es incorrecta, puede desencadenar un accidente de descarga eléctrica.
En tercer lugar, la electricidad estática generada durante el proceso de mantenimiento también es una fuente de riesgo de descarga eléctrica que no se puede pasar por alto. Generalmente, cuando un interruptor de circuito de SF₆ se abre y cierra, puede acumularse una gran cantidad de carga electrostática. Si el operador no toma medidas de protección efectivas, puede sufrir una descarga eléctrica debido a la descarga electrostática al tocar partes conductoras.
Finalmente, factores ambientales adversos, como un sitio de mantenimiento húmedo y un espacio estrecho, también aumentan el riesgo de fuga del cuerpo humano y voltaje inducido, intensificando el peligro de descarga eléctrica.
1.2 Fuga de Gas SF₆
En el sitio de mantenimiento de subestaciones de interruptores de circuito de SF₆ de alta tensión, la fuga de gas SF₆ es un peligro de seguridad significativo que no se puede ignorar. El SF₆ es un gas inerte. Aunque en sí mismo es inofensivo, una fuga a gran escala puede llevar a una contaminación ambiental grave y a lesiones personales.
En primer lugar, el rendimiento de sellado de los interruptores de circuito de SF₆ es crucial para prevenir fugas de gas. Sin embargo, durante la operación y el mantenimiento a largo plazo, los sellos pueden desarrollar pequeñas grietas debido al desgaste y el envejecimiento, lo que resulta en una pequeña fuga de gas SF₆ y reduce el efecto de sellado. Si el problema no se detecta y se aborda a tiempo, el punto de fuga se expandirá, eventualmente llevando a una fuga a gran escala de SF₆.
En segundo lugar, durante el proceso de mantenimiento, se requieren operaciones como el desmontaje y montaje de interruptores de circuito de SF₆. Existe un riesgo de fuga de gas grave debido a errores de operación humanos. Por ejemplo, si el gas SF₆ interno no se libera según las regulaciones durante el desmontaje y montaje, o si la fijación no está en su lugar y la cámara de gas se cae, puede desencadenar directamente un accidente de fuga en un área grande.
Finalmente, después de que el gas SF₆ se fuga, se acumula en áreas bajas o espacios cerrados para formar zonas de alta concentración. Si los trabajadores ingresan accidentalmente a estas áreas, pueden experimentar asfixia, intoxicación, etc. Especialmente en un entorno de sitio de mantenimiento estrecho, la acumulación de gas es más severa, y el daño de la fuga se amplifica.
2 Análisis de Tecnologías de Control de Seguridad para el Mantenimiento de Subestaciones Basadas en Interruptores de Circuito de SF₆ de Alta Tensión
2.1 Estandarización de Procedimientos de Operación
Los interruptores de circuito de SF₆ de alta tensión son equipos vitales en el sistema de potencia, y su operación segura y estable está directamente relacionada con el rendimiento general y la confiabilidad de la red eléctrica. Para garantizar la seguridad de los interruptores de circuito de SF₆ de alta tensión durante el mantenimiento de subestaciones, es de gran importancia desarrollar un conjunto de procedimientos de operación científicos, estandarizados y prácticos para tecnologías de control de seguridad.
La estandarización de los procedimientos de operación juega un papel crucial en la garantía de la seguridad de las operaciones de mantenimiento de subestaciones basadas en interruptores de circuito de SF₆ de alta tensión. Los procedimientos de operación estandarizados no solo sirven como base estándar para guiar el trabajo de mantenimiento, sino que también proporcionan una garantía fundamental para prevenir diversos riesgos de seguridad. Los procedimientos de operación estandarizados deben especificar no solo pasos de operación detallados, sino también proporcionar orientación clara para todos los aspectos de la gestión de mantenimiento, como los requisitos generales de revisión de calificaciones e inspección de herramientas, asegurando que todo el proceso de operación esté bajo control confiable.
Además, los procedimientos de operación deben ser específicos y operativos. Se deben desarrollar diferentes procedimientos para interruptores de circuito de SF₆ de diferentes niveles de tensión y modelos. Para diferentes tipos de mantenimiento, como inspecciones diarias y reparaciones de defectos, también se deben establecer requisitos específicos. El contenido de los procedimientos debe expresarse con claridad y los pasos deben ser concisos para facilitar una mejor comprensión e implementación por parte de los operadores.
2.2 Medidas de Corte de Energía y Tierra
Las medidas de corte de energía y tierra son eslabones técnicos clave para garantizar la seguridad de las operaciones de mantenimiento de subestaciones basadas en interruptores de circuito de SF₆ de alta tensión. Son cruciales para prevenir accidentes graves como descargas eléctricas y liberación de electricidad estática.
Las operaciones de corte de energía son el trabajo preparatorio principal antes del mantenimiento. El personal de mantenimiento debe cortar primero todas las posibles fuentes de alimentación del objeto de mantenimiento y sus áreas circundantes de acuerdo con los procedimientos de operación para asegurar que el área de operación esté completamente sin energía, eliminando fundamentalmente el riesgo de trabajo en línea viva. Al mismo tiempo, para evitar un corte de energía incompleto debido a una mala operación, generalmente se toman medidas duales, como desconectar el interruptor de carga o el interruptor de seccionamiento y confirmar el estado de corte de energía mediante pruebas, como usar un probador de tensión.
Para el objeto de mantenimiento sin energía y sus instalaciones auxiliares, se requiere un anclaje a tierra confiable para evitar voltajes inducidos y liberación de electricidad estática. Al conectar el conductor a la tierra, se pueden liberar los voltajes inducidos y la electricidad estática, eliminando así el peligro oculto de descarga eléctrica. Al anclar a tierra, se debe seguir la secuencia de "anclar a tierra primero, operar después, evacuar primero y retirar después" para garantizar la seguridad del personal en cada eslabón.
Las medidas de anclaje a tierra generalmente deben ser confiables y redundantes. Se deben usar cables de anclaje a tierra especiales para conectarse al dispositivo de anclaje a tierra. Todos los cuerpos metálicos que puedan estar cargados deben estar anclados a tierra. Al mismo tiempo, los cables de anclaje a tierra deben tener suficiente capacidad de conducción de corriente, y el número debe ser adecuadamente redundante para evitar fallas de un solo punto. Para algunos equipos que no se pueden anclar a tierra directamente, se deben adoptar medidas de anclaje indirectas, como equipotencialización o anclaje local.
2.3 Monitoreo y Gestión de Gas SF₆
El monitoreo y la gestión del gas SF₆ son de gran importancia para garantizar la seguridad de las operaciones en el sitio de mantenimiento de subestaciones basadas en interruptores de circuito de SF₆ de alta tensión. El SF₆ es un gas inerte. Aunque en sí mismo es inofensivo, una fuga a gran escala puede causar graves daños al medio ambiente y a la salud humana. Por lo tanto, es necesario establecer un sistema completo de monitoreo y gestión de gas SF₆ para prevenir los riesgos de fuga desde la fuente.
En primer lugar, detectar regularmente el rendimiento de sellado de los interruptores de circuito de SF₆. Utilice medios avanzados como cámaras térmicas infrarrojas y detección acústica para identificar con precisión pequeñas grietas y puntos de fuga, y repárelos a tiempo, y reemplace los sellos para garantizar el rendimiento general de sellado del equipo. Al mismo tiempo, siga estrictamente los procedimientos de operación durante el desmontaje y montaje de mantenimiento, y opere con especial cuidado para evitar fugas graves causadas por errores humanos.
En segundo lugar, se debe desplegar un sistema integral de detección de fugas de SF₆ en la subestación. Se deben instalar dispositivos de monitoreo fijos o móviles en el sitio de mantenimiento y otras áreas clave para monitorear en tiempo real el cambio en la concentración de SF₆. Una vez detectada una anomalía, el sistema debe emitir una alarma de manera oportuna. Al mismo tiempo, el sistema de monitoreo debe tener funciones de monitoreo remoto y almacenamiento de datos para permitir que el personal de mantenimiento tenga una mejor comprensión de la situación en el sitio.
En tercer lugar, los departamentos relevantes deben formular un sistema de gestión de gas SF₆ completo y aclarar el proceso de manejo cuando los valores de monitoreo sean anormales. Cuando se detecta una fuga de SF₆ de cierta concentración, el personal relevante debe activar inmediatamente el plan de emergencia, cortar la fuente de fuga a tiempo e aislar y evacuar la zona afectada para prevenir una mayor difusión de gas. Al mismo tiempo, movilizar recursos de emergencia, como instalaciones de ventilación, para purificar el entorno en el sitio lo antes posible.
Finalmente, fortalecer la capacitación y educación del personal de mantenimiento también es una parte importante de la gestión de gas SF₆. A través de la capacitación, el personal de mantenimiento puede entender plenamente los peligros de la fuga de SF₆ y dominar las medidas de prevención y respuesta. Al mismo tiempo, organizar simulacros de emergencia regularmente para probar la pertinencia y operatividad del sistema de gestión y mejorar continuamente.
3 Conclusión
En los sistemas de alta tensión, los interruptores de circuito de SF₆, como equipos de conmutación clave, son cruciales para la operación estable del sistema en términos de seguridad y confiabilidad. Sin embargo, debido a diversos puntos de peligro potenciales durante la operación de los interruptores de circuito de SF₆, como fugas de gas SF₆, alta tensión y arcos, fallas de dispositivos mecánicos y riesgos de partes conductoras, el mantenimiento científico y el estricto control de seguridad son de gran importancia.
Este artículo estudia los puntos de peligro y las tecnologías de control de seguridad en el sitio de mantenimiento de subestaciones basadas en interruptores de circuito de SF₆ de alta tensión, lo cual es esencial para garantizar la seguridad del personal de mantenimiento. En las operaciones reales, el personal de mantenimiento debe cumplir estrictamente con las regulaciones de operación segura relevantes y realizar capacitaciones y simulacros de seguridad regulares para mejorar su capacidad de respuesta a emergencias. Al mismo tiempo, las unidades de mantenimiento de equipos deben optimizar continuamente los procesos de mantenimiento, mejorar las medidas correspondientes y adoptar tecnologías de seguridad avanzadas para garantizar la implementación eficiente y segura del trabajo de mantenimiento.
En el futuro, la investigación de los puntos de peligro y las tecnologías de control de seguridad en el sitio de mantenimiento de subestaciones de interruptores de circuito de SF₆ de alta tensión se dirigirá hacia la inteligencia, la refinación y la amigabilidad ambiental. Mediante la introducción de tecnologías avanzadas y la optimización de los procesos de mantenimiento, se puede mejorar aún más la eficiencia y la seguridad del trabajo de mantenimiento, proporcionando una garantía más confiable para la operación estable del sistema de potencia. Además, con el continuo progreso e innovación de la ciencia y la tecnología, es razonable creer que la futura tecnología de mantenimiento de subestaciones para interruptores de circuito de SF₆ de alta tensión será más avanzada y perfecta.
