Investigación sobre dispositivos de detección e inxestión e reposición de gases para interruptores SF6 sen desmontaxe

Os interruptores de alta tensión usanse para conectar ou cortar as correntes de carga durante o funcionamento normal. Cando ocorre unha falla de curto circuito ou un sobrecarga grave no equipo eléctrico ou nas liñas, un dispositivo de protección por relés controla que corten automaticamente e rapidamente a corrente de falla, aislado o equipo ou as liñas coa falla de curto circuito para evitar a expansión do alcance do accidente.

Ao longo do desenvolvemento dos interruptores de alta tensión, desde os interruptores de óleo e os interruptores de aire comprimido ata os interruptores SF₆ e os interruptores de vacío, cada paso foi unha gran innovación nos principios de extinción de arco. Entre eles, os interruptores SF₆ teñen vantaxes como capacidade de interrupción forte, vida útil eléctrica longa, nivel de aislamento alto e bo desempeño de estanquidade, e son os máis ampliamente utilizados en entornos de alta tensión actualmente.

Os interruptores SF₆ (en adiante referidos como interruptores) son equipos importantes na transmisión de enerxía eléctrica de alta tensión. O rendemento de aislamento e de interrupción son os principais indicadores técnicos para avaliar os interruptores. Os interruptores SF₆ son un tipo de interruptor que usa un medio aislante. Xunto cos interruptores de aire, pertencen aos interruptores de sopro de gas e dependen do gas SF₆ para o aislamento. O gas SF₆ ten unha alta conductividade térmica, pode recombinarse despois da descomposición e non contén substancias aislantes nocivas como o carbono. Cando o teor de auga está estritamente controlado, os produtos de descomposición non son corrosivos. O rendemento de aislamento do gas SF₆ non diminúe con o uso, polo que mantén un bo rendemento de aislamento mesmo despois de múltiples interrupcións.

O gas SF₆ puro é un excelente medio de extinción de arcos. Debido ás súas excelentes propiedades de extinción de arcos e aislamiento, foi aplicado con éxito ao equipamento eléctrico de alta e ultra-alta tensión no século XX. Actualmente, o SF₆ é o medio aislante de gas óptimo, especialmente nas gamas de alta e ultra-alta tensión, onde é o único medio de aislamento e extinción de arcos. Para asegurar o rendemento estable de interrupción dos interruptores, o gas SF₆ dentro dos interruptores debe ter unha pureza do 99,99%.

Debido a que a cámara de gas dos interruptores SF₆ é relativamente grande, hai moitas tuberías de conexión e numerosas superficies de estanquidade dentro dos interruptores. Durante o funcionamento, poden ocorrer problemas como presión insuficiente de SF₆ debido a problemas de estanquidade ou cambios de temperatura. Nas aplicacións prácticas, debido a factores como vibracións operativas e mala estanquidade, a probabilidade de fuga de gas nos interruptores excede a taxa anual de fuga configurada na fabrica do 1%. Polo tanto, os interruptores adoitan necesitar ser recargados de gas.

Este artigo introduce un novo tipo de dispositivo de detección, llenado e complemento de gas para interruptores SF₆ sen desmontaxe. Pode realizar a detección de auga microscópica nos interruptores e a calibración de relés de densidade a través de instrumentos sen corte de corrente. Tamén pode expulsar aire, humidade e impurezas nas tuberías de llenado de gas durante os procesos de llenado e complemento de gas. Ademais, pode aliviar automáticamente a presión e dar unha alarma cando a presión do gas supera o valor nominal durante o proceso de llenado de gas.

1 Situación actual en China

Actualmente, os dispositivos de complemento de gas para interruptores domésticos xeralmente implican a instalación dunha válvula combinada no interruptor. Esta válvula combinada, que consta dun corpo de válvula, unha interface de complemento de gas, unha interface de interruptor e unha interface de relé de densidade, pode conectarse a un medidor de auga microscópica e un calibrador de relé de densidade. Isto resolve eficazmente o problema de ter que cortar a corrente cando se mide o teor de auga microscópica no interruptor e se calibra o relé de densidade, aumentando así a eficiencia do traballo e reducindo o dano ao interruptor durante o desmontaxe.

No entanto, non resolve o problema de que o aire, a humidade e as impurezas nas tuberías de llenado de gas entren no interruptor durante os procesos de llenado e complemento de gas. Durante as operacións de llenado e complemento de gas nos interruptores existentes, o cilindro de gas SF₆ conectase directamente ao interruptor a través dunha válvula reductora de presión e unha manguera de complemento de gas. Como resultado, o gas SF₆ arrastra aire, humidade e impurezas da manguera ao interruptor. Isto reduce a pureza do gas SF₆, deteriora o seu rendemento de aislamento, danifica o interruptor e acorta a súa vida útil.

Como dispositivo protector do sistema de enerxía, se impuxeron regulacións e requisitos estritos para o gas SF₆ usado no equipo eléctrico de alta tensión. Unha vez que o teor de auga nos interruptores SF₆ alcanza un determinado nivel, pode levar a consecuencias adversas graves. A humidade pode facer que os produtos de descomposición do gas SF₆ sufran reaccións químicas, xerando compoñentes tóxicos; pode causar corrosión química do equipo; é perjudicial para o aislamento do equipo; afecta o rendemento de interrupción dos interruptores; e reduce o rendemento mecánico dos interruptores.

Actualmente, cando se realiza a detección de auga microscópica e a calibración de relés de densidade nos interruptores, é necesario desmontar o interruptor despois do corte de corrente. Isto non só afecta a produción, senón que tamén afecta o rendemento de estanquidade do interruptor. O desmontaxe frecuente tamén perxudica a precisión do relé.

2 Principio de funcionamento e deseño estrutural

O dispositivo de detección, llenado e complemento de gas para interruptores SF₆ inclúe un corpo de válvula, unha válvula auto-sellante, unha válvula de contrapresión autocontrolada e un interruptor de control, como se mostra no diagrama estrutural. Este dispositivo integra organicamente o corpo de válvula coa válvula auto-sellante, a válvula de contrapresión autocontrolada e o interruptor de control. Un extremo do corpo de válvula está fixado cunha placa de conexión ao interruptor, o outro extremo está fixado cun interruptor de control. O corpo de válvula tamén está fixado cunha válvula auto-sellante, unha válvula de contrapresión autocontrolada e unha interface de relé de densidade. O interruptor de control controla a apertura e pechado destas válvulas.

O dispositivo de detección, llenado e complemento de gas para interruptores SF₆ introducido neste artigo, ao integrar organicamente o corpo de válvula coa válvula auto-sellante, a válvula de contrapresión autocontrolada e o interruptor de control, integra a medida de auga microscópica, a calibración de relés de densidade e as operacións de llenado e complemento de gas dos interruptores sen corte de corrente. Antes das operacións de llenado e complemento de gas, pode expulsar automaticamente o aire, a humidade e as impurezas no sistema de complemento de gas. Durante as operacións de llenado e complemento de gas do interruptor, pode lograr a detección de presión e a alarma de alivio de presión. É aplicable a interruptores SF₆ importados con voltaxe superior a 110 kV, interruptores FXT11 de Alstom de Francia e interruptores SF₆ domésticos con voltaxe superior a 110 kV. Pode soportar alta presión, que vai dende 0,5 ata 16 MPa, e é seguro e fiábel.

Pasos principais de funcionamento do dispositivo de detección, llenado e complemento de gas para interruptores SF₆

• Eliminar gas impuro: Conecte o cilindro de gas SF₆ á válvula auto-sellante deste dispositivo a través dunha válvula reductora de presión, unha manguera de complemento de gas e un conector. Peche o interruptor de control e abra a válvula do cilindro de gas SF₆. O gas SF₆ entra no dispositivo a través da manguera de complemento de gas. Neste momento, as impurezas como o aire na tubería tamén entran no interruptor xunto co gas SF₆. O gas no dispositivo é unha mezcla de gas SF₆ e impurezas de aire. Cando a presión no dispositivo supera a presión configurada da válvula de contrapresión autocontrolada, esta válvula abre automaticamente e descarga o gas durante 8-10 segundos. Durante este proceso de escape, eliminanse todo o aire e as impurezas no sistema. A continuación, peche a válvula do cilindro de gas SF₆. Cando a presión no sistema é consistente coa presión configurada, a válvula de contrapresión autocontrolada pecha automaticamente, completando a operación de eliminación de aire e impurezas. Neste punto, a pureza do gas SF₆ no sistema é a mesma que no cilindro de gas, e é un gas cualificado.

• Llenado e complemento de presión: Co sistema totalmente lleno de gas SF₆ puro despois do proceso de eliminación de impurezas, abra o interruptor de control deste dispositivo e, a continuación, abra a válvula do cilindro de gas SF₆ para complementar o gas ao interruptor. Cando a presión no interruptor supera a presión configurada pola válvula de contrapresión autocontrolada, esta válvula abre automaticamente, dá unha alarma e descarga o gas. Neste momento, peche a válvula do cilindro de gas SF₆. Cando a presión alcanza o valor configurado, a válvula de contrapresión autocontrolada pecha automaticamente, completando a operación de complemento de gas. Despois de completar a operación, retire o conector conectado ao cilindro de gas da válvula auto-sellante deste dispositivo.

• Alarma automática e control de presión: Durante o proceso de llenado de gas, a válvula de contrapresión autocontrolada xoga un papel de monitorización da presión. Unha vez que a presión supera o valor configurado, abrirá automaticamente, dará unha alarma e descargará o gas para asegurar que a presión no interruptor non supere o rango de seguridade.

• Complemento de gas e medida de presión: Despois da operación de complemento de gas, a presión no interruptor pode ser monitorizada para asegurar que alcance o valor requerido.

Cando se realiza a medida de auga microscópica, conecte o instrumento de medida de auga microscópica á válvula auto-sellante. Abra o interruptor do instrumento de medida de auga microscópica, permitindo que o gas no sistema entre no instrumento de medida de auga microscópica, a continuación, peche o interruptor do instrumento para a detección. Despois da detección, retire o instrumento de medida de auga microscópica para completar a operación de medida de auga microscópica. Non é necesario cortar a corrente durante o proceso de detección.

Cando se realiza a calibración do relé de densidade, peche o interruptor de control do dispositivo, conecte o calibrador de densidade á válvula auto-sellante para o traballo de calibración. Despois de completar o traballo, retire o calibrador de densidade e abra o interruptor de control. Non é necesario cortar a corrente durante o proceso de detección.

O dispositivo de detección, llenado e complemento de gas para interruptores SF₆ sen desmontaxe integra a medida de auga microscópica, a calibración de relés de densidade e as operacións de llenado e complemento de gas do interruptor a través de instrumentos sen corte de corrente. Antes das operacións de llenado e complemento de gas, pode eliminar automaticamente o aire, a humidade e as impurezas no sistema de complemento de gas. Durante as operacións de llenado e complemento de gas do interruptor, pode lograr a detección de presión e a alarma de alivio de presión. É cómodo e rápido de operar e non afecta o funcionamento normal do interruptor.

3 Conclusión

O dispositivo de detección, llenado e complemento de gas para interruptores SF₆ sen desmontaxe pode eliminar completamente o aire, a humidade e as impurezas na tubería de complemento de gas e no sistema antes do complemento de gas para o interruptor. Ademais, durante o proceso de llenado de gas, cando a presión do gas no sistema alcanza o valor nominal, pode liberar gas e dar unha alarma automaticamente. Este dispositivo está equipado cun interruptor de control do sistema, permitindo as operacións de medida de auga microscópica e calibración de relés de densidade sen corte de corrente. É cómodo e rápido de operar e non afecta o funcionamento normal do interruptor. É aplicable a interruptores SF₆ importados con voltaxe superior a 110 kV, interruptores FXT11 de Alstom de Francia e interruptores SF₆ domésticos con voltaxe superior a 110 kV. Pode soportar alta presión, que vai dende 0,5 ata 16 MPa, e é seguro e fiábel.