بحث حول أجهزة الكشف ومعدات ملء وتجديد الغاز لقواطع الدائرة SF6 غير القابلة للتفكيك

تُستخدم مفاتيح الدائرة ذات الجهد العالي لتوصيل أو قطع تيارات الحمل أثناء التشغيل العادي. عند حدوث عطل قصر دارة أو زيادة حمل شديدة في المعدات الكهربائية أو الخطوط، تقوم أجهزة الحماية بالتحكم فيها لقطع التيار المعيب تلقائيًا وبسرعة، مما يعزل المعدات أو الخطوط التي بها عطل القصر لمنع توسع نطاق الحادث.

خلال تطور مفاتيح الدائرة ذات الجهد العالي، من مفاتيح الدائرة المملوءة بالزيت ومفاتيح الدائرة الهوائية الضاغطة إلى مفاتيح الدائرة SF₆ ومفاتيح الدائرة الفراغية، كانت كل خطوة تمثل ابتكارًا رئيسيًا في مبادئ إخماد القوس الكهربائي. من بينها، تتميز مفاتيح الدائرة SF₆ بقدرات القطع القوية والحياة الكهربائية الطويلة ومستوى العزل العالي والأداء الختمي الجيد، وهي الأكثر استخدامًا حاليًا في البيئات ذات الجهد العالي.

مفاتيح الدائرة SF₆ (وتُعرف فيما بعد بمفاتيح الدائرة) هي معدات مهمة في نقل الطاقة ذات الجهد العالي. الأداء العازل والأداء القطعي هما المؤشران الفنيان الرئيسيان لتقييم مفاتيح الدائرة. تعتبر مفاتيح الدائرة SF₆ نوعًا من مفاتيح الدائرة التي تستخدم وسيط عازل. مع مفاتيح الدائرة الهوائية، تنتمي إلى فئة مفاتيح الدائرة الهوائية النفاثة وتعتمد على غاز SF₆ للعزل. غاز SF₆ له قابلية توصيل حراري عالية ويمكن أن يتجمع مرة أخرى بعد التحلل ولا يحتوي على مواد عازلة ضارة مثل الكربون. عندما يتم التحكم بدقة في محتوى الرطوبة، تكون منتجات التحلل غير مؤذية. لا ينخفض الأداء العازل لغاز SF₆ مع الاستخدام، لذا فإنه يحافظ على أداء عازل جيد حتى بعد العديد من عمليات القطع.

غاز SF₆ النقي هو وسيط ممتاز لإخماد القوس الكهربائي. بسبب خصائصه المتفوقة في إخماد القوس والعزل، تم تطبيقه بنجاح في المعدات الكهربائية ذات الجهد العالي والجدول العالي في القرن العشرين. حاليًا، يعتبر غاز SF₆ الوسيط العازل الغازي الأمثل، خاصة في نطاق الجدول العالي والجدول فوق العالي، حيث يكون الوسيط الوحيد للعزل وإخماد القوس. لضمان الأداء القطعي المستقر لمفاتيح الدائرة، يجب أن يكون نقاء غاز SF₆ داخل مفاتيح الدائرة 99.99٪.

نظرًا لأن غرفة الغاز في مفاتيح الدائرة SF₆ كبيرة نسبيًا، هناك العديد من الأنابيب المتصلة وهناك العديد من الأسطح المغلقة داخل مفاتيح الدائرة. خلال التشغيل، قد تحدث مشاكل مثل انخفاض ضغط غاز SF₆ بسبب مشاكل الختم أو تغيرات درجة الحرارة. في التطبيقات العملية، بسبب العوامل مثل الاهتزازات التشغيلية وختم السيء، تتجاوز احتمالية تسرب الغاز في مفاتيح الدائرة معدل التسرب السنوي المحدد في المصنع بنسبة 1٪. لذلك، غالبًا ما تحتاج مفاتيح الدائرة إلى إعادة تعبئة الغاز.

يقدم هذا المقال نوعًا جديدًا من أجهزة كشف وتعبئة وتعزيز غاز SF₆ لمفاتيح الدائرة بدون فك. يمكنه إجراء اختبارات الماء الدقيق لمفاتيح الدائرة وضبط أجهزة الإغاثة الكثافة عبر الأجهزة دون قطع التيار. كما يمكنه طرد الهواء والرطوبة والشوائب في أنابيب تعبئة الغاز أثناء عمليات تعبئة وتعزيز الغاز. بالإضافة إلى ذلك، يمكنه تخفيف الضغط تلقائيًا وإصدار إنذار عندما يتجاوز ضغط الغاز القيمة المحددة أثناء عملية تعبئة الغاز.

1 الوضع الحالي في الصين

حاليًا، تشمل أجهزة تعزيز الغاز المحلية لمفاتيح الدائرة تركيب صمام مركب على مفتاح الدائرة. يتكون هذا الصمام المركب من جسم الصمام وواجهة تعزيز الغاز وواجهة مفتاح الدائرة وواجهة جهاز الإغاثة الكثافة، ويمكن ربطه بمقياس الماء الدقيق وجهاز ضبط جهاز الإغاثة الكثافة. هذا يحل بشكل فعال مشكلة قطع التيار عند قياس محتوى الماء الدقيق لمفتاح الدائرة وضبط جهاز الإغاثة الكثافة، مما يعزز كفاءة العمل ويقلل من الأضرار الناجمة عن فك مفتاح الدائرة.

ومع ذلك، لا يحل هذه المشكلة الهواء والرطوبة والشوائب في أنابيب تعبئة الغاز التي تدخل مفتاح الدائرة أثناء عمليات تعبئة وتعزيز الغاز. خلال عمليات تعبئة وتعزيز الغاز لمفاتيح الدائرة الحالية، يتم ربط أسطوانة تعبئة غاز SF₆ مباشرة بمفتاح الدائرة عبر صمام تخفيض الضغط وأنبوب تعبئة الغاز. نتيجة لذلك، يحمل غاز SF₆ الهواء والرطوبة والشوائب من الأنبوب إلى مفتاح الدائرة. هذا يقلل من نقاء غاز SF₆ ويؤدي إلى تدهور أدائه العازل ويضر بمفتاح الدائرة ويقصر عمره الافتراضي.

كجهاز حماية لنظام الطاقة، تم فرض قواعد ومتطلبات صارمة على غاز SF₆ المستخدم في المعدات الكهربائية ذات الجهد العالي. بمجرد أن يصل محتوى الرطوبة في مفاتيح الدائرة SF₆ إلى مستوى معين، يمكن أن يؤدي ذلك إلى عواقب سلبية خطيرة. يمكن أن تسبب الرطوبة منتجات تحلل غاز SF₆ أن تتفاعل كيميائيًا، مما ينتج عنه مركبات سامة؛ يمكن أن تسبب التآكل الكيميائي للمعدات؛ ضار بالأداء العازل للمعدات؛ يؤثر على الأداء القطعي للمفاتيح؛ ويقلل من الأداء الميكانيكي للمفاتيح.

حاليًا، عند إجراء اختبارات الماء الدقيق وضبط جهاز الإغاثة الكثافة لمفاتيح الدائرة، يجب فك مفتاح الدائرة بعد قطع التيار. هذا يؤثر ليس فقط على الإنتاج ولكنه يؤثر أيضًا على الأداء الختمي لمفتاح الدائرة. يمكن أن يؤدي الفك المتكرر أيضًا إلى تقليل دقة جهاز الإغاثة.

2 مبدأ العمل والتصميم الهيكلي

يشمل جهاز كشف وتعبئة وتعزيز غاز SF₆ لمفاتيح الدائرة جسم الصمام وصمام ذاتي الختم وصمام الضغط الخلفي الذاتي المتحكم فيه ومفتاح التحكم، كما هو موضح في مخطط الهيكل. يقوم هذا الجهاز بتجميع جسم الصمام مع صمام ذاتي الختم وصمام الضغط الخلفي الذاتي المتحكم فيه ومفتاح التحكم بشكل عضوي. أحد طرفي جسم الصمام مثبت به لوحة اتصال مفتاح الدائرة، والطرف الآخر مثبت به مفتاح التحكم. يتم أيضًا تثبيت صمام ذاتي الختم وصمام الضغط الخلفي الذاتي المتحكم فيه وواجهة جهاز الإغاثة الكثافة على جسم الصمام. يتحكم مفتاح التحكم في فتح وإغلاق هذه الصمامات.

يقوم جهاز كشف وتعبئة وتعزيز غاز SF₆ لمفاتيح الدائرة المقدم في هذا المقال بتجميع جسم الصمام مع صمام ذاتي الختم وصمام الضغط الخلفي الذاتي المتحكم فيه ومفتاح التحكم بشكل عضوي، مما يدمج قياس الماء الدقيق وضبط جهاز الإغاثة الكثافة وعمليات تعبئة وتعزيز الغاز لمفاتيح الدائرة دون قطع التيار. قبل عمليات تعبئة وتعزيز الغاز، يمكنه طرد الهواء والرطوبة والشوائب في نظام تعبئة الغاز تلقائيًا. خلال عمليات تعبئة وتعزيز الغاز لمفتاح الدائرة، يمكنه تحقيق كشف الضغط وإنذار تخفيف الضغط. ينطبق على مفاتيح الدائرة SF₆ المستوردة ذات الجهد أعلى من 110 كيلوفولت، ومفاتيح الدائرة FXT11 من Alstom في فرنسا، ومفاتيح الدائرة SF₆ المحلية ذات الجهد أعلى من 110 كيلوفولت. يمكنه تحمل الضغط العالي، والذي يتراوح من 0.5 إلى 16 ميجا باسكال، وهو آمن وموثوق.

الخطوات الرئيسية لعمل جهاز كشف وتعبئة وتعزيز غاز SF₆ لمفاتيح الدائرة

• إزالة الغاز غير النقي: قم بتوصيل أسطوانة غاز SF₆ بصمام ذاتي الختم لهذا الجهاز عبر صمام تخفيض الضغط وأنبوب تعبئة الغاز والموصل. أغلق مفتاح التحكم وافتح صمام أسطوانة غاز SF₆. يدخل غاز SF₆ الجهاز عبر أنبوب تعبئة الغاز. في هذه الأثناء، تدخل الشوائب مثل الهواء في الأنابيب إلى مفتاح الدائرة مع غاز SF₆. الغاز في الجهاز هو مزيج من غاز SF₆ والهواء الشوائب. عندما يتجاوز الضغط في الجهاز الضغط المحدد لصمام الضغط الخلفي الذاتي المتحكم فيه، يفتح صمام الضغط الخلفي الذاتي المتحكم فيه تلقائيًا ويفرغ الغاز لمدة 8-10 ثوانٍ. خلال عملية التفريغ هذه، يتم إزالة جميع الهواء والشوائب في النظام بأكمله. ثم، أغلق صمام أسطوانة غاز SF₆. عندما يكون الضغط في النظام متساويًا مع الضغط المحدد، يغلق صمام الضغط الخلفي الذاتي المتحكم فيه تلقائيًا، مما يكمل عملية إزالة الهواء والشوائب. في هذه المرحلة، يكون نقاء غاز SF₆ في النظام مساويًا لنقاء الغاز في الأسطوانة، وهو غاز صالح.

• تعبئة الغاز وتعزيز الضغط: بعد إزالة الشوائب والهواء من النظام، افتح مفتاح التحكم لهذا الجهاز، ثم افتح صمام أسطوانة غاز SF₆ لتعزيز الغاز لمفتاح الدائرة. عندما يتجاوز الضغط في مفتاح الدائرة الضغط المحدد لصمام الضغط الخلفي الذاتي المتحكم فيه، يفتح صمام الضغط الخلفي الذاتي المتحكم فيه تلقائيًا ويصدر إنذارًا ويفرغ الغاز. في هذه الأثناء، أغلق صمام أسطوانة غاز SF₆. عندما يصل الضغط إلى القيمة المحددة، يغلق صمام الضغط الخلفي الذاتي المتحكم فيه تلقائيًا، مما يكمل عملية تعزيز الغاز. بعد الانتهاء من العملية، قم بإزالة الموصل المتصل بالأسطوانة من صمام ذاتي الختم لهذا الجهاز.

• إنذار تلقائي وتحكم في الضغط: خلال عملية تعبئة الغاز، يقوم صمام الضغط الخلفي الذاتي المتحكم فيه بمراقبة الضغط. بمجرد أن يتجاوز الضغط القيمة المحددة، سيفتح تلقائيًا ويصدر إنذارًا ويفرغ الغاز لضمان عدم تجاوز الضغط في مفتاح الدائرة النطاق الآمن.

• تعزيز الغاز وكشف الضغط: بعد عملية تعزيز الغاز، يمكن مراقبة الضغط في مفتاح الدائرة للتأكد من أنه يصل إلى القيمة المطلوبة.

عند إجراء قياس الماء الدقيق، قم بتوصيل جهاز قياس الماء الدقيق بصمام ذاتي الختم. افتح مفتاح جهاز قياس الماء الدقيق، واسمح للغاز في النظام بالدخول إلى جهاز قياس الماء الدقيق، ثم أغلق مفتاح جهاز القياس للقيام بالكشف. بعد الانتهاء من الكشف، قم بإزالة جهاز قياس الماء الدقيق لاستكمال عملية قياس الماء الدقيق. لا يلزم قطع التيار أثناء عملية الكشف.

عند إجراء ضبط جهاز الإغاثة الكثافة، أغلق مفتاح التحكم للجهاز، وقم بتوصيل جهاز ضبط الكثافة بصمام ذاتي الختم لإجراء العمل. بعد الانتهاء من العمل، قم بإزالة جهاز ضبط الكثافة وافتح مفتاح التحكم. لا يلزم قطع التيار أثناء عملية الكشف.

يقوم جهاز كشف وتعبئة وتعزيز غاز SF₆ لمفاتيح الدائرة بدون فك بتجميع قياس الماء الدقيق وضبط جهاز الإغاثة الكثافة وعمليات تعبئة وتعزيز الغاز لمفاتيح الدائرة عبر الأجهزة دون قطع التيار. قبل عمليات تعبئة وتعزيز الغاز، يمكنه إزالة الهواء والرطوبة والشوائب في نظام تعبئة الغاز تلقائيًا. خلال عمليات تعبئة وتعزيز الغاز لمفتاح الدائرة، يمكنه تحقيق كشف الضغط وإنذار تخفيف الضغط. إنه سهل وسريع التشغيل ولا يؤثر على التشغيل الطبيعي لمفتاح الدائرة.

3 الخلاصة

يستطيع جهاز كشف وتعبئة وتعزيز غاز SF₆ لمفاتيح الدائرة بدون فك إزالة الهواء والرطوبة والشوائب تمامًا في أنابيب تعبئة الغاز والنظام قبل تعزيز الغاز لمفتاح الدائرة. بالإضافة إلى ذلك، خلال عملية تعبئة الغاز، عندما يصل ضغط الغاز في النظام إلى القيمة المحددة، يمكنه فراغ الغاز وإصدار إنذار تلقائيًا. يتميز هذا الجهاز بمفتاح التحكم في النظام، مما يسمح بإجراء عمليات قياس الماء الدقيق وضبط جهاز الإغاثة الكثافة دون قطع التيار. إنه سهل وسريع التشغيل ولا يؤثر على التشغيل الطبيعي لمفتاح الدائرة. ينطبق على مفاتيح الدائرة SF₆ المستوردة ذات الجهد أعلى من 110 كيلوفولت، ومفاتيح الدائرة FXT11 من Alstom في فرنسا، ومفاتيح الدائرة SF₆ المحلية ذات الجهد أعلى من 110 كيلوفولت. يمكنه تحمل الضغط العالي، والذي يتراوح من 0.5 إلى 16 ميجا باسكال، وهو آمن وموثوق.