Nemontázs SF6 átmenetek észlelésének és gáztöltési, pótlási eszközeinek kutatása

A magas feszültségű átkapcsolók normális működés közben használatosak a terhelési áramok kapcsolására vagy kikapcsolására. Amennyiben az elektromos berendezésekben vagy vezetékeken rövidzárlat történik vagy súlyos túltöltés alakul ki, egy relévédelmi eszköz irányítja őket, hogy automatikusan és gyorsan kikapcsolják a hibajellegű áramot, elszigetelve a rövidzárlattal rendelkező berendezéseket vagy vezetékeket, így megakadályozva a baleseti terület kiterjedését.

A magas feszültségű átkapcsolók fejlődése során, olajtöltött átkapcsolóktól és nyomottléggel működő átkapcsolóktól kezdve, SF₆ átkapcsolóig és vakuumátkapcsolóig, minden lépés jelentős innováció volt a tüzetörlési elvek terén. Közülük az SF₆ átkapcsolók erős megszakító képesség, hosszú élettartam, magas izoláló szint és jó szigetelési teljesítmény miatt jelenleg a legelterjedtebbek a magas feszültségű környezetben.

Az SF₆ átkapcsolók (innen előre átkapcsolók) fontos berendezések a magas feszültségű villamos energiatovábbításban. Az izoláló teljesítmény és a megszakító teljesítmény az átkapcsolók kiértékelésének fő technikai mutatói. Az SF₆ átkapcsolók olyan átkapcsolók, amelyek izoláló médiumként SF₆ gázt használnak. A levegő-átkapcsolókkal együtt ők is tartoznak a gázkitörléses átkapcsolókhoz, és az SF₆ gázra támaszkodnak az izolálásukhoz. Az SF₆ gáz magas hővezető képességű, felbontása után újra kombinálódik, és nem tartalmaz káros izoláló anyagokat, mint például a szén. Szigorú víztartalom-szabályozás mellett a felbontási termékek nem korrodálóak. Az SF₆ gáz izoláló teljesítménye nem csökken a használat során, így többszori megszakítás után is megmarad a jó izoláló teljesítmény.

A tiszta SF₆ gáz kiváló tüzetörlő közeg. Kiváló tüzetörlési és izoláló tulajdonságai miatt a 20. században sikeresen alkalmazták a magas- és nagyon magas feszültségű villamos berendezésekben. Jelenleg az SF₆ a legoptimálisabb gázizoláló közeg, különösen a magas- és nagyon magas feszültségű tartományban, ahol az egyedüli izoláló és tüzetörlő közeg. Az átkapcsolók stabil megszakító teljesítményének biztosítása érdekében a belső SF₆ gáz 99,99%-os tisztaságot igényel.

Mivel az SF₆ átkapcsolók gáztartálya relatíve nagy, sok csatlakozó cső van, és a belső részekben sok szigetelő felület található. A működés során a szigetelési problémák vagy a hőmérséklet-változások miatt fordulhat elő, hogy az SF₆ nyomás hiányzik. Gyakorlati alkalmazásban a működési rezgések és a rossz szigetelés miatt a gázlecsökkedés valószínűsége meghaladja a gyártói beállítás szerinti éves lecsökkedési arányt, ami 1%. Ezért az átkapcsolók gyakran szükségletben vannak gáz pótlásra.

Ez a cikk egy új típusú, nem szétesztéses SF₆ átkapcsoló ellenőrzési, gázfeltöltési és gázpótló berendezést mutat be. Ezen berendezés segítségével, anélkül, hogy le kellene állítani a hatást, a mérőszerekkel végzhető a mikrovízmérés és a sűrűség-relé kalibrálása. Továbbá a gázfeltöltés és gázpótlás során kitöri a gázfeltöltési csövekben lévő levegőt, nedvességet és szennyezőanyagokat. A gázfeltöltés során, ha a gáznagybonyolultság meghaladja a beállított értéket, automatikusan csökkenti a nyomást, és riasztást ad.

1 Jelenlegi helyzet Kínában

Jelenleg hazai átkapcsolók gázpótló berendezései általában egy kombinált vállalat telepítésével oldják meg a problémát az átkapcsolón. Ez a kombinált vállalat, amely egy váz, egy gázpótló interfész, egy átkapcsoló interfész és egy sűrűség-relé interfész alkotó részei, összekötődhet egy mikrovízmérővel és egy sűrűség-relé kalibráló berendezéssel. Így hatékonyan megoldja a problémát, hogy a mikrovíztartalom mérésekor és a sűrűség-relé kalibrálása során a hatást le kell állítani, emellett javítja a munkaerő hatékonyságát, és csökkenti az átkapcsoló sérülését a szétesztés során.

Ugyanakkor nem oldja meg a problémát, hogy a gázfeltöltés és gázpótlás során a gázfeltöltési csövekbe lévő levegő, nedvesség és szennyezőanyagok bekerüljenek az átkapcsolóba. A jelenlegi átkapcsolók gázfeltöltési és gázpótlási műveletei során az SF₆ gáz-tartály közvetlenül csatlakoztatva van az átkapcsolóhoz nyomáscsökkentő és gázpótló cső révén. Így az SF₆ gáz a csőből bevonja a levegőt, nedvességet és szennyezőanyagokat, amelyek bekerülnek az átkapcsolóba. Ez csökkenti az SF₆ gáz tisztaságát, rombolja az izoláló teljesítményt, károsítja az átkapcsolót, és rövidíti az élettartamát.

Mint a villamos rendszer védelmi berendezése, szigorú szabályok és követelmények vonatkoznak a magas feszültségű villamos berendezésekben használt SF₆ gázra. Ha az SF₆ átkapcsolókban lévő víztartalom bizonyos szintet elér, komoly negatív következményekhez vezethet. A nedvesség okozhatja, hogy az SF₆ gáz felbontási termékei kémiai reakciókat indítsanak, mérgező vegyületeket hozzanak létre; károsíthatja a berendezéseket kémiai módon; káros lehet a berendezések izolálására; befolyásolhatja a kapcsolók megszakító teljesítményét; és csökkentheti a kapcsolók mechanikai teljesítményét.

Jelenleg, amikor mikrovízmérést és sűrűség-relé kalibrálást végeznek az átkapcsolókon, az átkapcsolót a hatás leállítása után szétesznek. Ez nem csak a termelésre, de a szigetelési teljesítményre is negatív hatással van. A gyakori szétesztés továbbá rombolja a relé pontosságát is.

2 Működési elv és szerkezeti tervezés

Az SF₆ átkapcsoló ellenőrzési, gázfeltöltési és gázpótló berendezés tartalmaz egy váz, egy ön-záró változó, egy ön-irányított hátranyomás-változó és egy vezérlőkapcsolót, ahogy a szerkezeti rajzon látható. Ez a berendezés szervesen integrálja a vázat, az ön-záró változót, az ön-irányított hátranyomás-változót és a vezérlőkapcsolót. A váz egyik végén rögzítve van egy átkapcsoló csatlakozólap, a másik végén pedig egy vezérlőkapcsoló. A vázban továbbá rögzítve van egy ön-záró változó, egy ön-irányított hátranyomás-változó és egy sűrűség-relé interfész. A vezérlőkapcsoló irányítja ezeknek a változóknak a nyitását és zárását.

Ez a cikkben bemutatott SF₆ átkapcsoló ellenőrzési, gázfeltöltési és gázpótló berendezés, a váz, az ön-záró változó, az ön-irányított hátranyomás-változó és a vezérlőkapcsoló szerves integrációjával, lehetővé teszi az átkapcsolók mikrovízmérése, sűrűség-relé kalibrálása, gázfeltöltése és gázpótlása anélkül, hogy le kellene állítani a hatást. A gázfeltöltés és gázpótlás előtt automatikusan kitöri a gázpótló rendszerben lévő levegőt, nedvességet és szennyezőanyagokat. Az átkapcsoló gázfeltöltési és gázpótlási műveletei során nyomásmérésre és nyomáscsökkentő riasztásra képes. Alkalmazható 110 kV feletti feszültségű importált SF₆ átkapcsolókra, a francia Alstom FXT11-típusú átkapcsolókra, és 110 kV feletti feszültségű hazai SF₆ átkapcsolókra. El tudja viselni a magas nyomást, 0,5–16 MPa között, és biztonságos és megbízható.

Az SF₆ átkapcsoló ellenőrzési, gázfeltöltési és gázpótló berendezés fő működési lépései

• Kitörlés tiszta gázból: Csatlakoztassa az SF₆ gáz tartályt ezen berendezés ön-záró változójához egy nyomáscsökkentő, gázpótló cső és csatlakozó révén. Zárja be a vezérlőkapcsolót, majd nyissa meg az SF₆ gáz tartály változóját. Az SF₆ gáz a gázpótló csőn keresztül belép a berendezésbe. Ekkor a csőben lévő levegő és más szennyezőanyagok is bekerülnek az átkapcsolóba az SF₆ gázzal együtt. A berendezésben lévő gáz SF₆ gáz és levegő szennyezőanyagok keveréke. Amikor a berendezésben lévő nyomás meghaladja az ön-irányított hátranyomás-változó beállított értékét, az ön-irányított hátranyomás-változó automatikusan megnyílik, és 8-10 másodpercig kibocsát gázt. Ez a kitörlési folyamat során a rendszer egészében lévő levegőt és szennyezőanyagokat eltávolítja. Ezután zárja be az SF₆ gáz tartály változóját. Amikor a rendszer nyomása megegyezik a beállított értékkel, az ön-irányított hátranyomás-változó automatikusan bezár, befejezve a levegő és szennyezőanyagok kitörlési műveletét. Ekkor a rendszerben lévő SF₆ gáz tisztasága megegyezik a gáz tartályban lévő gázzal, és minőségi gáznak tekinthető.

• Gázfeltöltés és nyomáspótlás: Miután a rendszer tiszta SF₆ gázzal lett feltöltve a szennyezőanyagok kitörlése után, nyissa meg ezen berendezés vezérlőkapcsolóját, majd nyissa meg az SF₆ gáz tartály változóját, hogy gázt pótoljon az átkapcsolóba. Ha az átkapcsolóban lévő nyomás meghaladja az ön-irányított hátranyomás-változó beállított értékét, az ön-irányított hátranyomás-változó automatikusan megnyílik, riasztást ad, és kibocsát gázt. Ekkor zárja be az SF₆ gáz tartály változóját. Amikor a nyomás eléri a beállított értéket, az ön-irányított hátranyomás-változó automatikusan bezár, befejezve a gázpótlási műveletet. A művelet befejezése után távolítsa el a gáz tartályhoz csatlakozó csatlakozót ezen berendezés ön-záró változójától.

• Automatikus riasztás és nyomáskontroll: A gázfeltöltés során az ön-irányított hátranyomás-változó szerepe a nyomás figyelése. Amennyiben a nyomás meghaladja a beállított értéket, automatikusan megnyílik, riasztást ad, és kibocsát gázt, hogy biztosítsa, a kapcsoló nyomása ne haladjon túl a biztonsági határértéket.

• Gázpótlás és nyomásmérés: A gázpótlás után a kapcsolóban lévő nyomást figyelhetik, hogy biztosítsák, hogy a szükséges értékre éri el.

Amikor mikrovízmérést végeznek, csatlakoztassák a mikrovízmérőt az ön-záró változóhoz. Nyissák meg a mikrovízmérő kapcsolóját, engedjék, hogy a rendszerben lévő gáz bejusson a mikrovízmérőbe, majd zárják be a mérőberendezés kapcsolóját a méréshez. A mérés befejezése után távolítsák el a mikrovízmérőt, befejezve a mikrovízmérési műveletet. A mérés során nincs szükség a hatás leállítására.

Amikor sűrűség-relé kalibrálást végeznek, zárják be a berendezés vezérlőkapcsolóját, csatlakoztassák a sűrűség-kalibráló berendezést az ön-záró változóhoz a kalibrálás során. A munka befejezése után távolítsák el a sűrűség-kalibráló berendezést, majd nyissák meg a vezérlőkapcsolót. A mérés során nincs szükség a hatás leállítására.

A nem szétesztéses SF₆ átkapcsoló ellenőrzési, gázfeltöltési és gázpótló berendezés szervesen integrálja a mikrovízmérést, a sűrűség-relé kalibrálást, valamint az átkapcsoló gázfeltöltési és gázpótlási műveleteit anélkül, hogy le kellene állítani a hatást. A gázfeltöltés és gázpótlás előtt automatikusan kitöri a gázpótló rendszerben lévő levegőt, nedvességet és szennyezőanyagokat. Az átkapcsoló gázfeltöltési és gázpótlási műveletei során nyomásmérést és nyomáscsökkentő riasztást tud elérni. Könnyen és gyorsan operálható, és nem befolyásolja az átkapcsoló normál működését.

3 Következtetés

A nem szétesztéses SF₆ átkapcsoló ellenőrzési, gázfeltöltési és gázpótló berendezés teljesen kitörölheti a gázpótló csőben és a rendszerben lévő levegőt, nedvességet és szennyezőanyagokat az átkapcsoló gázpótlása előtt. Továbbá a gázfeltöltés során, amikor a rendszerben lévő gáznagybonyolultság eléri a beállított értéket, automatikusan kibocsát gázt és riasztást ad. Ez a berendezés rendelkezik egy rendszer-vezérlőkapcsolóval, amely lehetővé teszi a mikrovízmérést és a sűrűség-relé kalibrálást anélkül, hogy le kellene állítani a hatást. Könnyen és gyorsan operálható, és nem befolyásolja az átkapcsoló normál működését. Alkalmazható 110 kV feletti feszültségű importált SF₆ átkapcsolókra, a francia Alstom FXT11-típusú átkapcsolókra, és 110 kV feletti feszültségű hazai SF₆ átkapcsolókra. El tudja viselni a magas nyomást, 0,5–16 MPa között, és biztonságos és megbízható.