Investigación sobre Dispositivos de Detección y Relleno de Gas para Interruptores SF6 sin Desmontaje
Los interruptores de alta tensión se utilizan para conectar o cortar las corrientes de carga durante el funcionamiento normal. Cuando ocurre un fallo de cortocircuito o una sobrecarga grave en el equipo eléctrico o las líneas, un dispositivo de protección por relé controla que estos interrumpan automáticamente y rápidamente la corriente de fallo, aislando el equipo o las líneas con el fallo de cortocircuito para evitar la expansión del alcance del accidente.
A lo largo del desarrollo de los interruptores de alta tensión, desde los interruptores de aceite y los de aire comprimido hasta los interruptores SF₆ y los de vacío, cada paso ha sido una innovación importante en los principios de extinción de arco. Entre ellos, los interruptores SF₆ tienen ventajas como una capacidad de interrupción fuerte, larga vida útil eléctrica, alto nivel de aislamiento y buen rendimiento de sellado, y son los más ampliamente utilizados en entornos de alta tensión actualmente.
Los interruptores SF₆ (en adelante, denominados interruptores) son equipos importantes en la transmisión de energía de alta tensión. El rendimiento de aislamiento e interrupción son los principales indicadores técnicos para evaluar los interruptores. Los interruptores SF₆ son un tipo de interruptor que utiliza un medio aislante. Junto con los interruptores de aire, pertenecen a los interruptores de soplado de gas y dependen del gas SF₆ para su aislamiento. El gas SF₆ tiene una alta conductividad térmica, puede recombinarse después de la descomposición y no contiene sustancias aislantes dañinas como el carbono. Cuando el contenido de agua está estrictamente controlado, los productos de descomposición no son corrosivos. El rendimiento de aislamiento del gas SF₆ no disminuye con el uso, por lo que mantiene un buen rendimiento de aislamiento incluso después de múltiples interrupciones.
El gas puro SF₆ es un excelente medio de extinción de arco. Debido a sus superiores propiedades de extinción de arco y aislamiento, se aplicó con éxito al equipo eléctrico de alta y ultra-alta tensión en el siglo XX. Actualmente, el SF₆ es el medio aislante gaseoso óptimo, especialmente en el rango de alta y ultra-alta tensión, donde es el único medio aislante y extintor de arco. Para garantizar el rendimiento estable de interrupción de los interruptores, se requiere que el gas SF₆ dentro de los interruptores tenga una pureza del 99,99%.
Dado que la cámara de gas de los interruptores SF₆ es relativamente grande, hay muchas tuberías de conexión y numerosas superficies de sellado dentro de los interruptores. Durante la operación, pueden surgir problemas como una presión insuficiente de SF₆ debido a problemas de sellado o cambios de temperatura. En aplicaciones prácticas, debido a factores como las vibraciones operativas y el mal sellado, la probabilidad de fuga de gas en los interruptores supera la tasa de fuga anual predeterminada del 1%. Por lo tanto, a menudo es necesario rellenar los interruptores con gas.
Este artículo introduce un nuevo tipo de dispositivo de detección, llenado y suplemento de gas de interruptores SF₆ sin desmontaje. Puede realizar la detección de microagua en los interruptores y la calibración de los relés de densidad mediante instrumentos sin interrupción de energía. También puede expulsar el aire, la humedad y las impurezas en las tuberías de llenado durante los procesos de llenado y suplemento de gas. Además, puede liberar automáticamente la presión y emitir una alarma cuando la presión del gas excede el valor nominal durante el proceso de llenado.
1 Situación actual en China
Actualmente, los dispositivos de suplemento de gas para interruptores nacionales suelen implicar la instalación de una válvula combinada en el interruptor. Esta válvula combinada, que consta de un cuerpo de válvula, una interfaz de suplemento de gas, una interfaz de interruptor y una interfaz de relé de densidad, se puede conectar a un medidor de microagua y a un calibrador de relé de densidad. Esto resuelve eficazmente el problema de tener que cortar la energía al medir el contenido de microagua del interruptor y calibrar el relé de densidad, mejorando así la eficiencia del trabajo y reduciendo el daño al interruptor durante el desmontaje.
Sin embargo, no resuelve el problema de que el aire, la humedad y las impurezas en las tuberías de llenado entren en el interruptor durante los procesos de llenado y suplemento de gas. Durante las operaciones de llenado y suplemento de gas de los interruptores existentes, el cilindro de gas SF₆ se conecta directamente al interruptor a través de una válvula reductora de presión y una manguera de suplemento de gas. Como resultado, el gas SF₆ arrastra el aire, la humedad y las impurezas de la manguera hacia el interruptor. Esto reduce la pureza del gas SF₆, deteriora su rendimiento de aislamiento, daña el interruptor y acorta su vida útil.
Como dispositivo de protección para el sistema de energía, se han impuesto regulaciones estrictas y requisitos sobre el gas SF₆ utilizado en equipos eléctricos de alta tensión. Una vez que el contenido de agua en los interruptores SF₆ alcanza cierto nivel, puede llevar a consecuencias adversas graves. La humedad puede causar que los productos de descomposición del gas SF₆ sufran reacciones químicas, generando compuestos tóxicos; puede causar corrosión química del equipo; es perjudicial para el aislamiento del equipo; afecta el rendimiento de interrupción de los interruptores; y reduce el rendimiento mecánico de los interruptores.
Actualmente, al realizar la detección de microagua y la calibración de relés de densidad en interruptores, es necesario desmontar el interruptor después de un corte de energía. Esto no solo afecta la producción, sino que también afecta el rendimiento de sellado del interruptor. El desmontaje frecuente también perjudica la precisión del relé.
2 Principio de funcionamiento y diseño estructural
El dispositivo de detección, llenado y suplemento de gas de interruptores SF₆ incluye un cuerpo de válvula, una válvula de auto-sellado, una válvula de contrapresión automática y un interruptor de control, como se muestra en el diagrama estructural. Este dispositivo integra orgánicamente el cuerpo de válvula con la válvula de auto-sellado, la válvula de contrapresión automática y el interruptor de control. Un extremo del cuerpo de válvula está equipado con una placa de conexión de interruptor, el otro extremo está equipado con un interruptor de control. El cuerpo de válvula también está equipado con una válvula de auto-sellado, una válvula de contrapresión automática y una interfaz de relé de densidad. El interruptor de control controla la apertura y cierre de estas válvulas.
El dispositivo de detección, llenado y suplemento de gas de interruptores SF₆ introducido en este artículo, al integrar orgánicamente el cuerpo de válvula con la válvula de auto-sellado, la válvula de contrapresión automática y el interruptor de control, integra la medición de microagua, la calibración de relés de densidad y las operaciones de llenado y suplemento de gas de interruptores sin interrupción de energía. Antes de las operaciones de llenado y suplemento de gas, puede expulsar automáticamente el aire, la humedad y las impurezas en el sistema de suplemento de gas. Durante las operaciones de llenado y suplemento de gas del interruptor, puede lograr la detección de presión y la alarma de liberación de presión. Es aplicable a interruptores SF₆ importados con una tensión superior a 110 kV, interruptores Alstom FXT11 de Francia e interruptores SF₆ nacionales con una tensión superior a 110 kV. Puede soportar alta presión, que varía de 0,5 a 16 MPa, y es seguro y confiable.
Pasos principales de funcionamiento del dispositivo de detección, llenado y suplemento de gas de interruptores SF₆
Al realizar la medición de microagua, conecte el instrumento de medición de microagua a la válvula de auto-sellado. Abra el interruptor del instrumento de medición de microagua, permita que el gas en el sistema entre en el instrumento de medición de microagua, luego cierre el interruptor del instrumento de medición para la detección. Después de la detección, retire el instrumento de medición de microagua para completar la operación de medición de microagua. No es necesario cortar la energía durante el proceso de detección.
Al realizar la calibración del relé de densidad, cierre el interruptor de control del dispositivo, conecte el calibrador de densidad a la válvula de auto-sellado para realizar el trabajo de calibración. Después de completar el trabajo, retire el calibrador de densidad y abra el interruptor de control. No es necesario cortar la energía durante el proceso de detección.
El dispositivo de detección, llenado y suplemento de gas de interruptores SF₆ sin desmontaje integra la medición de microagua, la calibración de relés de densidad y las operaciones de llenado y suplemento de gas de interruptores a través de instrumentos sin interrupción de energía. Antes de las operaciones de llenado y suplemento de gas, puede eliminar automáticamente el aire, la humedad y las impurezas en el sistema de suplemento de gas. Durante las operaciones de llenado y suplemento de gas del interruptor, puede lograr la detección de presión y la alarma de liberación de presión. Es conveniente y rápido de operar y no afecta la operación normal del interruptor.
3 Conclusión
El dispositivo de detección, llenado y suplemento de gas de interruptores SF₆ sin desmontaje puede eliminar completamente el aire, la humedad y las impurezas en la tubería de suplemento de gas y el sistema antes del suplemento de gas para el interruptor. Además, durante el proceso de llenado, cuando la presión del gas en el sistema alcanza el valor nominal, puede liberar automáticamente el gas y emitir una alarma. Este dispositivo está equipado con un interruptor de control del sistema, permitiendo las operaciones de medición de microagua y calibración de relés de densidad sin interrupción de energía. Es conveniente y rápido de operar y no afecta la operación normal del interruptor. Es aplicable a interruptores SF₆ importados con una tensión superior a 110 kV, interruptores Alstom FXT11 de Francia e interruptores SF₆ nacionales con una tensión superior a 110 kV. Puede soportar alta presión, que varía de 0,5 a 16 MPa, y es seguro y confiable.
