پژوهش در زمینه ایجاد و تجهیزات پرکننده گاز برای دستکاری نشدنی کلیدهای برش SF6

بازوهای ولتاژ بالا برای اتصال یا قطع جریان‌های بار در طول عملکرد عادی استفاده می‌شوند. هنگامی که خطای کوتاه شدن مدار یا بار زیاد در تجهیزات الکتریکی یا خطوط رخ دهد، دستگاه محافظ رله آنها را کنترل می‌کند تا به صورت خودکار و سریع جریان خطا را قطع کرده و تجهیزات یا خطوط با خطا را جدا کند تا از گسترش محدوده حادثه جلوگیری شود.

در طول توسعه بازوی ولتاژ بالا، از بازوی پر از روغن و بازوی فشرده‌هوایی تا بازوی SF₆ و بازوی خلاء، هر مرحله یک نوآوری بزرگ در اصول خاموش کردن قوس بوده است. از بین آنها، بازوی SF₆ مزایایی مانند قدرت قطع قوی، عمر الکتریکی طولانی، سطح عایق‌بندی بالا و عملکرد مهر و موم مناسب دارد و در محیط‌های ولتاژ بالا در حال حاضر بیشترین کاربرد را دارد.

بازوهای SF₆ (از این به بعد به عنوان بازوی نامیده می‌شود) تجهیزات مهمی در انتقال برق با ولتاژ بالا هستند. عملکرد عایق‌بندی و قطع جریان از مهم‌ترین شاخص‌های فنی برای ارزیابی بازوهای است. بازوی SF₆ نوعی بازوی با مedium عایق‌بندی است. همراه با بازوی هوایی، آنها به بازوی بادی گازی تعلق دارند و به SF₆ گاز برای عایق‌بندی متکی هستند. گاز SF₆ دارای رسانایی حرارتی بالا است، می‌تواند پس از تجزیه دوباره ترکیب شود و مواد مضر عایق‌بندی مانند کربن را شامل نمی‌شود. هنگامی که مقدار آب به صورت دقیق کنترل شود، محصولات تجزیه غیر腐烂的文本似乎被截断了，我将继续翻译剩余的部分。

SF₆ گاز غیرخورنده است. عملکرد عایق‌بندی گاز SF₆ با استفاده کاهش نمی‌یابد، بنابراین حتی پس از قطع‌های مکرر نیز عملکرد عایق‌بندی خوبی دارد.

گاز خالص SF₆ یک مedium خاموش کننده قوس بسیار عالی است. به دلیل ویژگی‌های خاموش کننده و عایق‌بندی فوق‌العاده آن، در قرن بیستم به موفقیت در تجهیزات الکتریکی ولتاژ بالا و بسیار بالا کاربرد یافت. در حال حاضر، SF₆ بهترین مedium عایق‌بندی گازی است، به خصوص در محدوده‌های ولتاژ بالا و بسیار بالا که تنها مedium عایق‌بندی و خاموش کننده قوس است. برای اطمینان از عملکرد قطع پایدار بازوی، گاز SF₆ داخل بازوی باید 99.99% خالص باشد.

به دلیل حجم بزرگ کامره گازی بازوی SF₆، وجود لوله‌های متعدد اتصال و صفحات مهر و موم زیاد در داخل بازوی، در طول عملکرد ممکن است مشکلاتی مانند فشار کافی نبودن گاز SF₆ به دلیل مشکلات مهر و موم یا تغییرات دما رخ دهد. در کاربردهای عملی، به دلیل عواملی مانند ارتعاشات عملیاتی و مهر و موم ضعیف، احتمال نشت گاز در بازوی بیش از نرخ نشت سالانه 1٪ کارخانه‌ای است. بنابراین، بازوی غالباً نیاز به پر کردن مجدد گاز دارد.

این مقاله یک نوع جدید از دستگاه تشخیص، پر کردن و تکمیل گاز بازوی SF₆ بدون جداسازی معرفی می‌کند. این دستگاه می‌تواند تشخیص آب ریز در بازوی و کالیبراسیون رله‌های چگالی را از طریق ابزارها بدون قطع برق انجام دهد. همچنین می‌تواند هوا، رطوبت و آلاینده‌ها را در لوله‌های پر کردن گاز در طول فرآیندهای پر کردن و تکمیل گاز بیرون بردارد. علاوه بر این، در صورتی که فشار گاز در طول فرآیند پر کردن گاز از مقدار تعیین شده بیشتر شود، می‌تواند به صورت خودکار فشار را کاهش داده و هشدار دهد.

1 وضعیت فعلی در چین

در حال حاضر، دستگاه‌های تکمیل گاز داخلی بازوی معمولاً شامل نصب یک شیر ترکیبی بر روی بازوی است. این شیر ترکیبی که شامل بدنه شیر، رابط تکمیل گاز، رابط بازوی و رابط رله چگالی است، می‌تواند به یک میکرومتر آب و کالیبراتور رله چگالی متصل شود. این به طور مؤثر مشکل قطع برق در هنگام اندازه‌گیری محتوای آب ریز بازوی و کالیبراسیون رله چگالی را حل می‌کند و به افزایش کارایی کار و کاهش خسارت به بازوی در حین جداسازی کمک می‌کند.

با این حال، این روش مشکل ورود هوا، رطوبت و آلاینده‌ها به بازوی در طول فرآیندهای پر کردن و تکمیل گاز را حل نمی‌کند. در طول عملیات پر کردن و تکمیل گاز بازوی موجود، ظرف گاز SF₆ مستقیماً از طریق یک شیر کاهنده فشار و لوله پر کردن گاز به بازوی متصل می‌شود. بنابراین، گاز SF₆ هوا، رطوبت و آلاینده‌ها را از لوله به داخل بازوی می‌برد. این کاهش خلوص گاز SF₆، کاهش عملکرد عایق‌بندی، خسارت به بازوی و کوتاه کردن عمر مفید آن را در پی دارد.

به عنوان یک دستگاه محافظ سیستم برق، قوانین و الزامات صارمی برای گاز SF₆ استفاده شده در تجهیزات الکتریکی ولتاژ بالا وضع شده است. هنگامی که محتوای آب در بازوی SF₆ به سطح خاصی برسد، می‌تواند پیامدهای منفی جدی ایجاد کند. رطوبت می‌تواند محصولات تجزیه گاز SF₆ را باعث واکنش‌های شیمیایی کند و ترکیبات سمی تولید کند؛ می‌تواند خوردگی شیمیایی تجهیزات را ایجاد کند؛ مضر برای عایق‌بندی تجهیزات است؛ تأثیر بر عملکرد قطع کننده‌ها دارد؛ و کاهش عملکرد مکانیکی کنترل‌کننده‌ها را در پی دارد.

در حال حاضر، هنگام انجام تشخیص آب ریز و کالیبراسیون رله چگالی در بازوی، بازوی باید پس از قطع برق جداسازی شود. این کار نه تنها تولید را تحت تأثیر قرار می‌دهد بلکه عملکرد مهر و موم بازوی را نیز تأثیر می‌گذارد. جداسازی مکرر نیز دقت رله را کاهش می‌دهد.

2 اصل کار و طراحی ساختاری

دستگاه تشخیص، پر کردن و تکمیل گاز بازوی SF₆ شامل بدنه شیر، شیر خودبسته، شیر فشار پس‌زن خودکنترل و کلید کنترل است، مانند نمودار ساختاری. این دستگاه بدنه شیر را با شیر خودبسته، شیر فشار پس‌زن خودکنترل و کلید کنترل به صورت متناسب ترکیب می‌کند. یک سمت بدنه شیر با صفحه اتصال بازوی ثابت شده است و سمت دیگر با کلید کنترل ثابت شده است. بدنه شیر همچنین با شیر خودبسته، شیر فشار پس‌زن خودکنترل و رابط رله چگالی ثابت شده است. کلید کنترل کنترل باز و بسته شدن این شیرها را انجام می‌دهد.

دستگاه تشخیص، پر کردن و تکمیل گاز بازوی SF₆ معرفی شده در این مقاله، با ترکیب بدنه شیر با شیر خودبسته، شیر فشار پس‌زن خودکنترل و کلید کنترل، اندازه‌گیری آب ریز، کالیبراسیون رله چگالی و عملیات پر کردن و تکمیل گاز بازوی را بدون قطع برق ادغام می‌کند. قبل از عملیات پر کردن و تکمیل گاز، می‌تواند به صورت خودکار هوا، رطوبت و آلاینده‌ها را در سیستم تکمیل گاز بیرون بردارد. در طول عملیات پر کردن و تکمیل گاز بازوی، می‌تواند تشخیص فشار و هشدار کاهش فشار را انجام دهد. این دستگاه برای بازوی SF₆ وارداتی با ولتاژ بالاتر از 110 kV، بازوی FXT11 فرانسوی Alstom و بازوی SF₆ داخلی با ولتاژ بالاتر از 110 kV قابل استفاده است. می‌تواند فشار بالا را تحمل کند، از 0.5 تا 16 MPa، و امن و قابل اعتماد است.

مراحل کار اصلی دستگاه تشخیص، پر کردن و تکمیل گاز بازوی SF₆

• حذف گاز غیرخالص: ظرف گاز SF₆ را از طریق شیر کاهنده فشار، لوله پر کردن گاز و کنکتور به شیر خودبسته این دستگاه متصل کنید. کلید کنترل را ببندید و شیر ظرف گاز SF₆ را باز کنید. گاز SF₆ از طریق لوله پر کردن گاز وارد دستگاه می‌شود. در این زمان، آلاینده‌هایی مانند هوا در لوله نیز با گاز SF₆ به بازوی وارد می‌شوند. گاز در دستگاه ترکیبی از گاز SF₆ و آلاینده‌های هوا است. هنگامی که فشار در دستگاه از فشار تنظیم شده شیر فشار پس‌زن خودکنترل بیشتر شود، شیر فشار پس‌زن خودکنترل به صورت خودکار باز می‌شود و گاز را برای 8 تا 10 ثانیه تخلیه می‌کند. در طول این فرآیند تخلیه، تمام هوا و آلاینده‌ها در کل سیستم حذف می‌شوند. سپس شیر ظرف گاز SF₆ را ببندید. وقتی فشار در سیستم با فشار تنظیم شده مطابقت داشته باشد، شیر فشار پس‌زن خودکنترل به صورت خودکار بسته می‌شود و عملیات حذف هوا و آلاینده‌ها کامل می‌شود. در این زمان، خلوص گاز SF₆ در سیستم با خلوص گاز در ظرف یکسان است و گاز کیفیت مناسبی دارد.

• پر کردن و تکمیل گاز: پس از فرآیند حذف آلاینده‌ها، کلید کنترل این دستگاه را باز کنید و سپس شیر ظرف گاز SF₆ را باز کنید تا گاز را به بازوی تکمیل کنید. هنگامی که فشار در بازوی از فشار تنظیم شده شیر فشار پس‌زن خودکنترل بیشتر شود، شیر فشار پس‌زن خودکنترل به صورت خودکار باز می‌شود، هشدار می‌دهد و گاز را تخلیه می‌کند. در این زمان، شیر ظرف گاز SF₆ را ببندید. وقتی فشار به مقدار تنظیم شده برسد، شیر فشار پس‌زن خودکنترل به صورت خودکار بسته می‌شود و عملیات تکمیل گاز کامل می‌شود. پس از اتمام عملیات، کنکتور متصل به ظرف گاز را از شیر خودبسته این دستگاه جدا کنید.

• هشدار خودکار و کنترل فشار: در طول فرآیند پر کردن گاز، شیر فشار پس‌زن خودکنترل نقش نظارت بر فشار را ایفا می‌کند. هر زمان که فشار از مقدار تنظیم شده بیشتر شود، به صورت خودکار باز می‌شود، هشدار می‌دهد و گاز را تخلیه می‌کند تا اطمینان حاصل شود که فشار در بازوی از محدوده ایمن بیشتر نشود.

• تکمیل گاز و اندازه‌گیری فشار: پس از عملیات تکمیل گاز، می‌توان فشار در بازوی را نظارت کرد تا اطمینان حاصل شود که به مقدار مورد نیاز رسیده است.

هنگام انجام اندازه‌گیری آب ریز، دستگاه اندازه‌گیری آب ریز را به شیر خودبسته متصل کنید. کلید دستگاه اندازه‌گیری آب ریز را باز کنید، گاز در سیستم را به دستگاه اندازه‌گیری آب ریز وارد کنید، سپس کلید دستگاه اندازه‌گیری را ببندید و اندازه‌گیری را انجام دهید. پس از اتمام اندازه‌گیری، دستگاه اندازه‌گیری آب ریز را جدا کنید تا عملیات اندازه‌گیری آب ریز کامل شود. در طول فرآیند اندازه‌گیری، نیازی به قطع برق نیست.

هنگام انجام کالیبراسیون رله چگالی، کلید کنترل دستگاه را ببندید، کالیبراتور چگالی را به شیر خودبسته متصل کنید و کار کالیبراسیون را انجام دهید. پس از اتمام کار، کالیبراتور چگالی را جدا کنید و کلید کنترل را باز کنید. در طول فرآیند کالیبراسیون، نیازی به قطع برق نیست.

دستگاه تشخیص، پر کردن و تکمیل گاز بازوی SF₆ بدون جداسازی، اندازه‌گیری آب ریز، کالیبراسیون رله چگالی و عملیات پر کردن و تکمیل گاز بازوی را از طریق ابزارها بدون قطع برق ادغام می‌کند. قبل از عملیات پر کردن و تکمیل گاز، می‌تواند به صورت خودکار هوا، رطوبت و آلاینده‌ها را در سیستم تکمیل گاز بیرون بردارد. در طول عملیات پر کردن و تکمیل گاز بازوی، می‌تواند تشخیص فشار و هشدار کاهش فشار را انجام دهد. این دستگاه راحت و سریع در استفاده است و عملکرد عادی بازوی را تحت تأثیر قرار نمی‌دهد.

3 نتیجه‌گیری

دستگاه تشخیص، پر کردن و تکمیل گاز بازوی SF₆ بدون جداسازی می‌تواند به طور کامل هوا، رطوبت و آلاینده‌ها را در لوله تکمیل گاز و سیستم قبل از تکمیل گاز بازوی حذف کند. علاوه بر این، در طول فرآیند پر کردن گاز، هنگامی که فشار گاز در سیستم به مقدار تعیین شده برسد، می‌تواند به صورت خودکار گاز را تخلیه کند و هشدار دهد. این دستگاه با داشتن کلید کنترل سیستم، امکان اندازه‌گیری آب ریز و کالیبراسیون رله چگالی را بدون قطع برق فراهم می‌کند. این دستگاه راحت و سریع در استفاده است و عملکرد عادی بازوی را تحت تأثیر قرار نمی‌دهد. این دستگاه برای بازوی SF₆ وارداتی با ولتاژ بالاتر از 110 kV، بازوی FXT11 فرانسوی Alstom و بازوی SF₆ داخلی با ولتاژ بالاتر از 110 kV قابل استفاده است. می‌تواند فشار بالا را تحمل کند، از 0.5 تا 16 MPa، و امن و قابل اعتماد است.