Tutkimus ei-irrotettavien SF6-pistorautojen havainto- ja kaasuläpityslaitteista

Korkeajännitekuplat käytetään normaalin toiminnon aikana kuormituksen sähkövirtaa yhdistämiseen tai katkaisemiseen. Kun sähkölaitteissa tai -johtoissa tapahtuu lyhyyskierros-ongelma tai vakava ylikuormitus, relaysuojalaitteisto ohjaa ne automaattisesti ja nopeasti katkaisemaan vika-ajan virta, eristäen laitteet tai johtotavarat, joissa on lyhyyskierros, estääkseen onnettomuuden laajentumisen.

Korkeajännitekuplasten kehityksen aikana, öljyä sisältävistä kuplateista ja tiivistetyilma-kuplateista SF₆-kuplateihin ja tyhjiökuplateihin, jokainen askel on ollut merkittävä innovaatio kaasun sulamisperiaatteissa. Niistä SF₆-kuplat ovat etuja, kuten vahva keskeyttämisvoima, pitkä sähköinen elinkaari, korkea eristysaste ja hyvä tiiviste, ja niitä käytetään nykyisin laajalti korkeajännitteen ympäristöissä.

SF₆-kuplat (tässä jatkossa viitattina kuplat) ovat tärkeitä laitteita korkeajännite-energian siirrossa. Eristysominaisuudet ja keskeyttämisominaisuudet ovat pääasiallisia teknisiä mittareita, joilla arvioidaan kuplaita. SF₆-kuplat ovat sellaisten kuplaiden tyyppi, jotka käyttävät eristysmediaa. Yhdessä ilmakuplateiden kanssa ne kuuluvat kaasupestas-kuplateihin ja luottavat SF₆-kaasuun eristykselle. SF₆-kaasulla on korkea lämmönjohtavuus, se voi purkautua uudestaan hajoamisen jälkeen eikä sisällä vaarallisia eristysaineita, kuten hiiltä. Kun vedenpitoisuus valvotaan tiukasti, hajoamistuotteet eivät ole korroosioita aiheuttavia. SF₆-kaasun eristysominaisuus ei heikkene käytöstä huolimatta, joten se säilyttää hyvän eristysominaisuuden useiden keskeytysten jälkeekin.

Puhtaana SF₆-kaasu on erinomainen kaasu sulanpoistoja varten. Sen erinomaiset sulanpoisto- ja eristysominaisuudet mahdollistivat sen menestyksekkään soveltamisen korkeajännite- ja erittäin korkeajännite-sähkölaitteisiin 2000-luvulla. Nykyään SF₆ on paras kaasu-eristysmedia, erityisesti korkeajännite- ja erittäin korkeajännite-alueilla, joissa se on ainoa eristys- ja sulanpoistomedia. Kuplaiden vakaiden keskeyttämisominaisuuksien varmistamiseksi kuplasten sisällä olevan SF₆-kaasun täytyy olla 99,99 prosentin puhtaus.

Koska SF₆-kuplasten kaasuhuone on suhteellisen suuri, niissä on monia yhdistäviä putkia, ja kuplaneissa on useita tiivyistyspintoja. Toiminnassa tiivyisyysongelmien tai lämpötilamuutosten vuoksi saattavat tapahtua ongelmat, kuten riittämätön SF₆-paine. Käytännössä operaatiopuristuksen ja huonon tiivyistymisen kaltaisten tekijöiden vuoksi kuplasten kaasuvuodon todennäköisyys ylittää tehtaalla asetetun vuotuista vuodatusprosenttia 1 %. Siksi kuplit tarvitsevat usein kaasun täydentämistä.

Tässä artikkelissa esitellään uusi tyyppi irrotettavista SF₆-kuplateista, jotka voivat suorittaa kuplasten mikrovedyn mittaamisen ja tiheyden releiden kalibrointin laitteilla ilman sähkökatkosta. Ne voivat myös poistaa ilmaa, kosteutta ja epäpuhtauksia kaasuntäyteputkista kaasuntäyte- ja kaasuntäyteprosessien aikana. Lisäksi ne voivat automaattisesti lievittää painetta ja antaa hälytyksen, kun kaasupaine ylittää asetetun arvon kaasuntäytteen aikana.

1 Nykytila Kiinassa

Nykyisin kotimaisten kupliteiden kaasuntäytejärjestelmät perustuvat yleensä kombinaationventtiilin asentamiseen kupliin. Tämä kombinaationventtiili, joka koostuu venttiilikrannasta, kaasuntäytekielestä, kuplikielestä ja tiheyden relekiielestä, voidaan yhdistää mikrovedylaskuriin ja tiheyden relekalibrointilaitteeseen. Tämä tehokkaasti ratkaisee ongelman, että on katkaistava sähkö, kun mitataan kuplin mikrovedyä ja kalibroidaan tiheyden releitä, mikä parantaa työntekotehokkuutta ja vähentää kuplien purkamisen aikana aiheutuvaa vahinkoa.

Se kuitenkin ei ratkaise ongelmaa, että ilma, kosteus ja epäpuhtaudet kaasuntäyteputkissa pääsevät kupliin kaasuntäyte- ja kaasuntäyteprosessien aikana. Nykyisten kupliteiden kaasuntäyte- ja kaasuntäyteoperaatioissa SF₆-kaasupullo yhdistetään suoraan kupliin paineen vähentävän venttiilin ja kaasuntäytehoseen kautta. Tämän seurauksena SF₆-kaasu vie mukanaan ilmaa, kosteutta ja epäpuhtauksia hosen kautta kupliin. Tämä vähentää SF₆-kaasun puhtautta, heikentää sen eristysominaisuuksia, vahingoittaa kuplia ja lyhentää niiden käyttöikää.

Sähköverkon suojauslaitteenä SF₆-kaasuun, jota käytetään korkeajännite-sähkölaitteissa, on asetettu tiukat säännöt ja vaatimukset. Kun SF₆-kuplien vedenpitoisuus saavuttaa tietyn tason, se voi johtaa vakaviin haittavaikutuksiin. Kosteus voi aiheuttaa SF₆-kaasun hajoamistuotteiden kemiallisia reaktioita, jotka tuottavat myrkyllisiä yhdisteitä; se voi aiheuttaa laitteiden kemiallista kulusta; se on haitallista laitteiden eristykseen; se vaikuttaa kytkimen keskeyttämisominaisuuksiin; ja se vähentää kytkimen mekaanisia ominaisuuksia.

Nykyisin, kun suoritetaan kupliteiden mikrovedyn mittaamista ja tiheyden releiden kalibrointia, kuplit on purettava sähkökatkosta. Tämä vaikuttaa sekä tuotantoon että kuplien tiivyisyysominaisuuksiin. Usein toistuva purkaminen heikentää myös releiden tarkkuutta.

2 Työperiaate ja rakennusrakenne

SF₆-kuplin havainnointi, kaasuntäyte- ja kaasuntäytejärjestelmä sisältää venttiilikrannon, itse sulkevan venttiilin, itsesäädettävän takavirtaventtiilin ja ohjaussäädin, kuten rakennuspiirroksessa näkyy. Tämä laite yhdistää organoisesti venttiilikrannon, itse sulkevan venttiilin, itsesäädettävän takavirtaventtiilin ja ohjaussäädin. Venttiilikrannon toinen pää on kiinteästi varustettu kuplinkyttolevyllä, toinen pää on kiinteästi varustettu ohjaussäädin. Venttiilikranni on myös kiinteästi varustettu itse sulkevalla venttiilillä, itsesäädettävällä takavirtaventtiillä ja tiheyden relekiielellä. Ohjaussäädin ohjaa näiden venttiilien avaamista ja sulkemista.

Tässä artikkelissa esitellyssä SF₆-kuplin havainnoinnin, kaasuntäytteen ja kaasuntäytteen järjestelmässä venttiilikrannon, itse sulkevan venttiilin, itsesäädettävän takavirtaventtiilin ja ohjaussäädin organinen yhdistäminen integroi mikrovedyn mittaamisen, tiheyden releiden kalibroinnin ja kuplien kaasuntäytteen ja kaasuntäytteen toiminnot ilman sähkökatkosta. Ennen kaasuntäyte- ja kaasuntäyteoperaatioita se voi automaattisesti poistaa ilmaa, kosteutta ja epäpuhtauksia kaasuntäytejärjestelmästä. Kuplien kaasuntäyte- ja kaasuntäyteoperaatioiden aikana se voi toteuttaa paineen havainnoinnin ja paineen lievittämisen hälytyksen. Se on sovellettavissa tuoduille SF₆-kupliteille, jotka ovat yli 110 kV:n, Ranskan Alstomin FXT11-typen kupliteille ja kotimaille tuoduille SF₆-kupliteille, jotka ovat yli 110 kV:n. Se kestää korkeaa painetta, joka vaihtelee 0,5–16 MPa välillä, ja on turvallista ja luotettavaa.

SF₆-kuplin havainnoinnin, kaasuntäytteen ja kaasuntäytteen järjestelmän päätavoitteet

• Poista epäpuhtaa kaasua: Yhdistä SF₆-kaasupullo tähän laitteeseen itse sulkevan venttiilin kautta paineen vähentävän venttiilin, kaasuntäytehosen ja liitännän kautta. Sulje ohjaussäädin ja avaa SF₆-kaasupullon venttiili. SF₆-kaasu tulee laitteeseen kaasuntäytehosen kautta. Tällöin putkessa oleva ilma ja muut epäpuhtaudet tulevat mukaan SF₆-kaasun kanssa kupliin. Laitteessa oleva kaasu on sekoitus SF₆-kaasua ja ilma-epäpuhtauksia. Kun laitteen paine ylittää itsesäädettävän takavirtaventtiilin asetetun paineen, itsesäädettävä takavirtaventtiili avautuu automaattisesti ja puhdista kaasua 8–10 sekuntia. Tässä puhdistusprosessissa koko järjestelmästä poistetaan kaikki ilma ja epäpuhtaudet. Sitten sulje SF₆-kaasupullon venttiili. Kun järjestelmän paine on sama kuin asetettu paine, itsesäädettävä takavirtaventtiili sulkeutuu automaattisesti, suorittaa ilman ja epäpuhtauksien poisto-operaation. Tällöin järjestelmässä olevan SF₆-kaasun puhtaus on sama kuin kaasupullossa, ja se on hyväksyttävää kaasua.

• Kaasuntäyte ja paineen täydentäminen: Kun koko järjestelmä on täytetty puhtaalla SF₆-kaasulla epäpuhtauksien poiston jälkeen, avaa tämän laitteen ohjaussäädin, ja sitten avaa SF₆-kaasupullon venttiili täydentääksesi kaasua kupliin. Kun kuplin paine ylittää itsesäädettävän takavirtaventtiilin asetetun paineen, itsesäädettävä takavirtaventtiili avautuu automaattisesti, antaa hälytyksen ja puhdista kaasua. Tällöin sulje SF₆-kaasupullon venttiili. Kun paine saavuttaa asetetun arvon, itsesäädettävä takavirtaventtiili sulkeutuu automaattisesti, suorittaa kaasuntäyte-operaation. Operaation jälkeen poista kaasupullolle yhdistetty liitin tämän laitteen itse sulkevasta venttiilistä.

• Automaattinen hälytys ja paineen valvonta: Kaasuntäyteprosessin aikana itsesäädettävä takavirtaventtiili valvoo painetta. Kun paine ylittää asetetun arvon, se avautuu automaattisesti, antaa hälytyksen ja puhdista kaasua, varmistaakseen, että kuplin paine ei ylittäisi turvallista rajaa.

• Kaasuntäyte ja paineen mittaaminen: Kaasuntäyte-operaation jälkeen kuplin painetta voidaan valvoa, varmistaakseen, että se saavuttaa vaaditun arvon.

Mikrovedyn mittaamisen suorittamisessa yhdistä mikrovedylaskuri itse sulkevaan venttiiliin. Avaa mikrovedylaskimen kytkin, anna järjestelmän kaasu tulla mikrovedylaskimeen, sitten sulje laskimen kytkin mittaamista varten. Mittauksen jälkeen poista mikrovedylaskuri suorittaaksesi mikrovedyn mittaamisen operaation. Mittauksen aikana ei tarvitse katkaista sähköä.

Tiheyden releiden kalibroinnin suorittamisessa sulje laitteen ohjaussäädin, yhdistä tiheyden relekalibrointilaite itse sulkevaan venttiiliin kalibrointityöhön. Työn jälkeen poista tiheyden relekalibrointilaite ja avaa ohjaussäädin. Kalibroinnin aikana ei tarvitse katkaista sähköä.

Irrotettavilla SF₆-kuplineilla havainnointi, kaasuntäyte- ja kaasuntäytejärjestelmällä integroituu mikrovedyn mittaaminen, tiheyden releiden kalibrointi ja kuplien kaasuntäyte- ja kaasuntäyteoperaatiot ilman sähkökatkosta. Ennen kaasuntäyte- ja kaasuntäyteoperaatioita se voi automaattisesti poistaa ilmaa, kosteutta ja epäpuhtauksia kaasuntäytejärjestelmästä. Kuplien kaasuntäyte- ja kaasuntäyteoperaatioiden aikana se voi toteuttaa paineen havainnoinnin ja paineen lievittämisen hälytyksen. Se on kätevä ja nopea käyttää eikä vaikuta kuplien normaaliin toimintaan.

3 Johtopäätös

Irrotettavilla SF₆-kuplineilla havainnointi, kaasuntäyte- ja kaasuntäytejärjestelmällä voidaan täysin poistaa ilma, kosteus ja epäpuhtaudet kaasuntäyteputkista ja järjestelmästä ennen kuplien kaasuntäytettä. Lisäksi kaasuntäyteprosessin aikana, kun järjestelmän kaasupaine saavuttaa asetetun arvon, se voi automaattisesti puhdistaa kaasua ja antaa hälytyksen. Tämä laite on varustettu järjestelmän ohjaussäädin, joka mahdollistaa mikrovedyn mittaamisen ja tiheyden releiden kalibroinnin ilman sähkökatkosta. Se on kätevä ja nopea käyttää eikä vaikuta kuplien normaaliin toimintaan. Se on sovellettavissa tuoduille SF₆-kupliteille, jotka ovat yli 110 kV:n, Ranskan Alstomin FXT11-typen kupliteille ja kotimaille tuoduille SF₆-kupliteille, jotka ovat yli 110 kV:n. Se kestää korkeaa painetta, joka vaihtelee 0,5–16 MPa välillä, ja on turvallista ja luotettavaa.