Penyelidikan tentang Peranti Pengesanan dan Pengisian Semula Gas untuk Pemutus Litar SF6 Tanpa Penyahpasangan

Peralatan pemutus litar tegangan tinggi digunakan untuk menyambung atau memutuskan arus beban semasa operasi biasa. Apabila terjadi kesalahan korsing atau kelebihan beban yang teruk pada peralatan elektrik atau laluan, peranti perlindungan rekaan mengawalnya untuk secara automatik dan pantas memutuskan arus kesalahan, masing-masing mengasingkan peralatan atau laluan dengan kesalahan korsing untuk mencegah penyebaran skop kemalangan.

Sepanjang perkembangan pemutus litar tegangan tinggi, dari pemutus litar berisi minyak dan pemutus litar bertekanan udara hingga pemutus litar SF₆ dan pemutus litar vakum, setiap langkah merupakan inovasi utama dalam prinsip pemadam busur. Di antaranya, pemutus litar SF₆ mempunyai kelebihan seperti kapasiti pemutusan yang kuat, umur elektrik yang panjang, tahap pengasingan yang tinggi, dan prestasi penyegelan yang baik, dan paling luas digunakan dalam persekitaran tegangan tinggi pada masa kini.

Pemutus litar SF₆ (selanjutnya disebut sebagai pemutus litar) adalah peralatan penting dalam penghantaran tenaga tegangan tinggi. Prestasi pengasingan dan pemutusan adalah penunjuk teknikal utama untuk menilai pemutus litar. Pemutus litar SF₆ adalah jenis pemutus litar yang menggunakan medium pengasingan. Bersama dengan pemutus litar udara, mereka termasuk dalam pemutus litar gas-blast dan bergantung pada gas SF₆ untuk pengasingan. Gas SF₆ mempunyai kekonduksian haba yang tinggi, boleh bergabung semula selepas pembahagian, dan tidak mengandungi bahan pengasingan berbahaya seperti karbon. Apabila kandungan air dikawal ketat, hasil pembahagian adalah tidak berkarat. Prestasi pengasingan gas SF₆ tidak merosot dengan penggunaan, jadi ia mengekalkan prestasi pengasingan yang baik walaupun selepas beberapa kali pemutusan.

Gas SF₆ tulen adalah medium pemadam busur yang cemerlang. Berkat sifat pemadam busur dan pengasingan yang unggul, ia telah berjaya diterapkan pada peralatan elektrik tegangan tinggi dan sangat tinggi pada abad ke-20. Pada masa kini, SF₆ adalah medium pengasingan gas yang paling optimal, terutamanya dalam julat tegangan tinggi dan sangat tinggi, di mana ia adalah medium pengasingan dan pemadam busur tunggal. Untuk memastikan prestasi pemutusan stabil pemutus litar, gas SF₆ di dalam pemutus litar diperlukan untuk mempunyai ketulen 99.99%.

Kerana bilik gas pemutus litar SF₆ agak besar, terdapat banyak paip penyambungan, dan terdapat banyak permukaan penyegelan di dalam pemutus litar. Semasa operasi, isu seperti tekanan SF₆ yang tidak mencukupi mungkin berlaku disebabkan masalah penyegelan atau perubahan suhu. Dalam aplikasi praktikal, kerana faktor seperti getaran operasi dan penyegelan yang buruk, kebarangkalian kebocoran gas dalam pemutus litar melebihi kadar kebocoran tahunan yang ditetapkan kilang sebanyak 1%. Oleh itu, pemutus litar sering memerlukan isi semula gas.

Artikel ini memperkenalkan jenis baru peranti pengesanan, pengisian, dan pengisi semula gas SF₆ pemutus litar tanpa perlu dibongkar. Ia boleh melakukan pengesanan mikro-air pemutus litar dan kalibrasi relai ketumpatan melalui instrumen tanpa pemadaman. Ia juga boleh mengeluarkan udara, kelembapan, dan impurities dalam paip pengisian gas semasa proses pengisian dan pengisi semula gas. Selain itu, ia boleh memberikan pelepasan tekanan dan alaram secara automatik apabila tekanan gas melebihi nilai yang ditetapkan semasa proses pengisian gas.

1 Keadaan Semasa di China

Pada masa kini, peranti pengisi semula gas pemutus litar domestik biasanya melibatkan pemasangan klep kombinasi pada pemutus litar. Klep kombinasi ini, yang terdiri daripada badan klep, antara muka pengisi semula gas, antara muka pemutus litar, dan antara muka relai ketumpatan, boleh disambungkan ke meter mikro-air dan kalibrator relai ketumpatan. Ini secara efektif menangani masalah pemadaman kuasa semasa mengukur kandungan mikro-air pemutus litar dan kalibrasi relai ketumpatan, dengan itu meningkatkan kecekapan kerja dan mengurangkan kerosakan pemutus litar semasa pembongkaran.

Namun, ia gagal menyelesaikan masalah udara, kelembapan, dan impurities dalam paip pengisian gas yang masuk ke dalam pemutus litar semasa proses pengisian dan pengisi semula gas. Semasa operasi pengisian dan pengisi semula gas pemutus litar sedia ada, silinder pengisian gas SF₆ disambungkan langsung ke pemutus litar melalui klep penurunan tekanan dan selang pengisi semula gas. Akibatnya, gas SF₆ membawa udara, kelembapan, dan impurities dari selang ke dalam pemutus litar. Ini mengurangkan ketulen gas SF₆, merosotkan prestasi pengasingannya, merosakkan pemutus litar, dan memendekkan tempoh hidupnya.

Sebagai peranti pelindung sistem tenaga, peraturan dan keperluan ketat telah dikenakan pada gas SF₆ yang digunakan dalam peralatan elektrik tegangan tinggi. Apabila kandungan air dalam pemutus litar SF₆ mencapai tahap tertentu, ia boleh menyebabkan akibat negatif yang serius. Kelembapan boleh menyebabkan hasil pembahagian gas SF₆ menjalani tindak balas kimia, menghasilkan senyawa toksik; ia boleh menyebabkan kerosakan kimia pada peralatan; ia merugikan pengasingan peralatan; ia mempengaruhi prestasi pemutusan switch; dan ia mengurangkan prestasi mekanikal switch.

Pada masa kini, apabila melakukan pengesanan mikro-air dan kalibrasi relai ketumpatan pada pemutus litar, pemutus litar harus dibongkar selepas pemadaman kuasa. Ini bukan sahaja mempengaruhi produksi tetapi juga mempengaruhi prestasi penyegelan pemutus litar. Pembongkaran yang kerap juga merosakkan kejituan relai.

2 Prinsip Kerja dan Reka Bentuk Struktur

Peranti pengesanan, pengisian, dan pengisi semula gas SF₆ pemutus litar termasuk badan klep, klep penyegel sendiri, klep tekanan belakang kendali sendiri, dan switch kawalan, seperti yang ditunjukkan dalam gambarajah struktur. Peranti ini mengintegrasikan organik badan klep dengan klep penyegel sendiri, klep tekanan belakang kendali sendiri, dan switch kawalan. Satu hujung badan klep dipasang tetap dengan plat sambungan pemutus litar, hujung lain dipasang tetap dengan switch kawalan. Badan klep juga dipasang tetap dengan klep penyegel sendiri, klep tekanan belakang kendali sendiri, dan antara muka relai ketumpatan. Switch kawalan mengawal buka dan tutup klep-klep ini.

Peranti pengesanan, pengisian, dan pengisi semula gas SF₆ pemutus litar yang diperkenalkan dalam artikel ini, dengan mengintegrasikan organik badan klep dengan klep penyegel sendiri, klep tekanan belakang kendali sendiri, dan switch kawalan, mengintegrasikan pengukuran mikro-air, kalibrasi relai ketumpatan, dan operasi pengisian dan pengisi semula gas pemutus litar tanpa pemadaman. Sebelum operasi pengisian dan pengisi semula gas, ia boleh mengeluarkan udara, kelembapan, dan impurities dalam sistem pengisi semula gas secara automatik. Semasa operasi pengisian dan pengisi semula gas pemutus litar, ia boleh mencapai pengesanan tekanan dan alaram pelepasan tekanan. Ia sesuai untuk pemutus litar SF₆ import dengan voltan lebih daripada 110 kV, pemutus litar Alstom FXT11 dari Perancis, dan pemutus litar SF₆ domestik dengan voltan lebih daripada 110 kV. Ia boleh menahan tekanan tinggi, berkisar dari 0.5 hingga 16 MPa, dan selamat serta boleh dipercayai.

Langkah Kerja Utama Peranti Pengesanan, Pengisian, dan Pengisi Semula Gas SF₆ Pemutus Litar

• Mengeluarkan Gas Tidak Tulen: Sambungkan silinder gas SF₆ ke klep penyegel sendiri peranti ini melalui klep penurunan tekanan, selang pengisi semula gas, dan konektor. Tutup switch kawalan dan buka klep silinder gas SF₆. Gas SF₆ memasuki peranti melalui selang pengisi semula gas. Pada masa ini, impurities seperti udara dalam paip juga memasuki pemutus litar bersama gas SF₆. Gas dalam peranti adalah campuran gas SF₆ dan impurities udara. Apabila tekanan dalam peranti melebihi tekanan yang ditetapkan klep tekanan belakang kendali sendiri, klep tekanan belakang kendali sendiri akan terbuka secara automatik dan mengeluarkan gas selama 8-10 saat. Semasa proses pengeluaran gas ini, semua udara dan impurities dalam seluruh sistem akan dihapuskan. Kemudian, tutup klep silinder gas SF₆. Apabila tekanan dalam sistem konsisten dengan tekanan yang ditetapkan, klep tekanan belakang kendali sendiri akan tertutup secara automatik, menyelesaikan operasi penghapusan udara dan impurities. Pada titik ini, ketulen gas SF₆ dalam sistem adalah sama dengan yang dalam silinder gas, dan ia adalah gas yang layak.

• Pengisian Gas dan Pengisi Semula Tekanan: Dengan seluruh sistem diisi dengan gas SF₆ tulen selepas proses penghapusan impurities, buka switch kawalan peranti ini, dan kemudian buka klep silinder gas SF₆ untuk mengisi gas ke pemutus litar. Apabila tekanan dalam pemutus litar melebihi tekanan yang ditetapkan oleh klep tekanan belakang kendali sendiri, klep tekanan belakang kendali sendiri akan terbuka secara automatik, memberi alaram, dan mengeluarkan gas. Pada masa ini, tutup klep silinder gas SF₆. Apabila tekanan mencapai nilai yang ditetapkan, klep tekanan belakang kendali sendiri akan tertutup secara automatik, menyelesaikan operasi pengisi semula gas. Setelah operasi selesai, lepaskan konektor yang disambungkan ke silinder gas dari klep penyegel sendiri peranti ini.

• Alaram Automatik dan Kawalan Tekanan: Semasa proses pengisian gas, klep tekanan belakang kendali sendiri memainkan peranan dalam pemantauan tekanan. Begitu sahaja tekanan melebihi nilai yang ditetapkan, ia akan terbuka secara automatik, memberi alaram, dan mengeluarkan gas untuk memastikan tekanan dalam pemutus litar tidak melebihi julat selamat.

• Pengisi Semula Gas dan Pengukuran Tekanan: Selepas operasi pengisi semula gas, tekanan dalam pemutus litar boleh dipantau untuk memastikan ia mencapai nilai yang diperlukan.

Apabila melakukan pengukuran mikro-air, sambungkan instrumen pengukuran mikro-air ke klep penyegel sendiri. Buka switch instrumen pengukuran mikro-air, biarkan gas dalam sistem memasuki instrumen pengukuran mikro-air, kemudian tutup switch instrumen untuk pengesanan. Setelah pengesanan, lepaskan instrumen pengukuran mikro-air untuk menyelesaikan operasi pengukuran mikro-air. Tiada keperluan untuk memadamkan kuasa semasa proses pengesanan.

Apabila melakukan kalibrasi relai ketumpatan, tutup switch kawalan peranti, sambungkan kalibrator ketumpatan ke klep penyegel sendiri untuk kerja kalibrasi. Setelah kerja selesai, lepaskan kalibrator ketumpatan dan buka switch kawalan. Tiada keperluan untuk memadamkan kuasa semasa proses pengesanan.

Peranti pengesanan, pengisian, dan pengisi semula gas SF₆ pemutus litar tanpa perlu dibongkar mengintegrasikan pengukuran mikro-air, kalibrasi relai ketumpatan, dan operasi pengisian dan pengisi semula gas pemutus litar melalui instrumen tanpa pemadaman. Sebelum operasi pengisian dan pengisi semula gas, ia boleh mengeluarkan udara, kelembapan, dan impurities dalam sistem pengisi semula gas secara automatik. Semasa operasi pengisian dan pengisi semula gas pemutus litar, ia boleh mencapai pengesanan tekanan dan alaram pelepasan tekanan. Ia mudah dan cepat untuk dioperasikan dan tidak mempengaruhi operasi normal pemutus litar.

3 Kesimpulan

Peranti pengesanan, pengisian, dan pengisi semula gas SF₆ pemutus litar tanpa perlu dibongkar dapat sepenuhnya mengeluarkan udara, kelembapan, dan impurities dalam paip pengisi semula gas dan sistem sebelum pengisi semula gas untuk pemutus litar. Selain itu, semasa proses pengisian gas, apabila tekanan gas dalam sistem mencapai nilai yang ditetapkan, ia boleh mengeluarkan gas dan memberi alaram secara automatik. Peranti ini dilengkapi dengan switch kawalan sistem, membolehkan operasi pengukuran mikro-air dan kalibrasi relai ketumpatan tanpa pemadaman. Ia mudah dan cepat untuk dioperasikan dan tidak mempengaruhi operasi normal pemutus litar. Ia sesuai untuk pemutus litar SF₆ import dengan voltan lebih daripada 110 kV, pemutus litar Alstom FXT11 dari Perancis, dan pemutus litar SF₆ domestik dengan voltan lebih daripada 110 kV. Ia boleh menahan tekanan tinggi, berkisar dari 0.5 hingga 16 MPa, dan selamat serta boleh dipercayai.