Исследование устройств для обнаружения и заправки газом неразборных выключателей SF6

Высоковольтные выключатели используются для подключения или отключения нагрузочных токов в нормальном режиме работы. При коротком замыкании или сильной перегрузке электрического оборудования или линий реле защиты управляет ими, чтобы автоматически и быстро отключить аварийный ток, изолируя оборудование или линии с коротким замыканием, чтобы предотвратить расширение зоны аварии.

На протяжении развития высоковольтных выключателей, от масляных выключателей и выключателей с сжатым воздухом до выключателей SF₆ и вакуумных выключателей, каждый шаг был значительным нововведением в принципах гашения дуги. Среди них выключатели SF₆ имеют преимущества, такие как высокая прерывная способность, длительный срок службы, высокий уровень изоляции и хорошая герметичность, и в настоящее время они наиболее широко используются в высоковольтных условиях.

Выключатели SF₆ (далее по тексту — выключатели) являются важным оборудованием в высоковольтной передаче электроэнергии. Изоляционные и прерывные характеристики являются основными техническими показателями для оценки выключателей. Выключатели SF₆ — это тип выключателей, использующих изоляционную среду. Вместе с воздушными выключателями они относятся к газовым выключателям и полагаются на SF₆ газ для изоляции. Газ SF₆ имеет высокую теплопроводность, может рекомбинировать после разложения и не содержит вредных изоляционных веществ, таких как углерод. Когда содержание воды строго контролируется, продукты разложения не являются коррозионно-активными. Изоляционные свойства газа SF₆ не ухудшаются при использовании, поэтому он сохраняет хорошие изоляционные свойства даже после множественных прерываний.

Чистый газ SF₆ является отличным средством для гашения дуги. Благодаря своим превосходным свойствам гашения дуги и изоляции, он успешно применялся в высоковольтном и сверхвысоковольтном электрическом оборудовании в 20 веке. В настоящее время SF₆ является оптимальным газовым изоляционным материалом, особенно в диапазонах высокого и сверхвысокого напряжения, где он является единственным изоляционным и дугогасящим средством. Для обеспечения стабильных прерывных характеристик выключателей требуются, чтобы газ SF₆ внутри выключателей имел чистоту 99,99%.

Из-за того, что камера газа в выключателях SF₆ довольно большая, в них много соединительных труб, и внутри выключателей множество герметизированных поверхностей, во время эксплуатации могут возникать проблемы, такие как недостаточное давление SF₆, вызванное проблемами герметизации или изменениями температуры. На практике, из-за факторов, таких как вибрация при эксплуатации и плохая герметизация, вероятность утечки газа в выключателях превышает заводскую установленную годовую норму утечки 1%. Поэтому выключатели часто нуждаются в дозаправке газом.

В этой статье представлен новый тип устройства для обнаружения, заправки и дозаправки газом выключателей SF₆ без демонтажа. Оно может выполнять микроросу измерения выключателей и калибровку реле плотности через приборы без отключения питания. Оно также может выводить воздух, влагу и примеси из труб заправки газом во время процессов заправки и дозаправки. Кроме того, оно может автоматически сбрасывать давление и подавать сигнал тревоги, когда давление газа превышает номинальное значение во время процесса заправки.

1 Текущая ситуация в Китае

В настоящее время отечественные устройства для дозаправки газом выключателей обычно включают установку комбинированного клапана на выключатель. Этот комбинированный клапан, состоящий из корпуса клапана, интерфейса для дозаправки газом, интерфейса для выключателя и интерфейса для реле плотности, может быть подключен к микроводомеру и калибратору реле плотности. Это эффективно решает проблему необходимости отключения питания при измерении микроводы в выключателе и калибровке реле плотности, что повышает производительность труда и снижает повреждения выключателя при демонтаже.

Однако это не решает проблему попадания воздуха, влаги и примесей из труб заправки газом в выключатель во время процессов заправки и дозаправки. При заправке и дозаправке существующих выключателей баллон с газом SF₆ подключается непосредственно к выключателю через редукционный клапан и шланг для дозаправки. В результате газ SF₆ захватывает воздух, влагу и примеси из шланга, попадая в выключатель. Это снижает чистоту газа SF₆, ухудшает его изоляционные свойства, повреждает выключатель и сокращает срок его службы.

Как защитное устройство для энергетической системы, строгие правила и требования были установлены для использования газа SF₆ в высоковольтном электрическом оборудовании. Когда содержание влаги в выключателях SF₆ достигает определенного уровня, это может привести к серьезным неблагоприятным последствиям. Влага может вызвать химические реакции продуктов разложения газа SF₆, образуя токсичные соединения; она может вызвать химическую коррозию оборудования; она вредна для изоляции оборудования; влияет на прерывные характеристики выключателей; и снижает механические характеристики выключателей.

В настоящее время при проведении измерений микроводы и калибровки реле плотности на выключателях необходимо демонтировать выключатель после отключения питания. Это не только влияет на производство, но и влияет на герметичность выключателя. Частые демонтажи также ухудшают точность реле.

2 Принцип работы и конструктивное решение

Устройство для обнаружения, заправки и дозаправки газом выключателей SF₆ включает в себя корпус клапана, самозакрывающийся клапан, самоконтролируемый обратный клапан и переключатель управления, как показано на структурной схеме. Это устройство органически интегрирует корпус клапана с самозакрывающимся клапаном, самоконтролируемым обратным клапаном и переключателем управления. Один конец корпуса клапана оснащен фиксированной панелью для подключения выключателя, другой конец — фиксированным переключателем управления. Корпус клапана также оснащен самозакрывающимся клапаном, самоконтролируемым обратным клапаном и интерфейсом для реле плотности. Переключатель управления управляет открытием и закрытием этих клапанов.

Устройство для обнаружения, заправки и дозаправки газом выключателей SF₆, представленное в этой статье, органически интегрирует корпус клапана с самозакрывающимся клапаном, самоконтролируемым обратным клапаном и переключателем управления, объединяя измерения микроводы, калибровку реле плотности и операции заправки и дозаправки газом выключателей без отключения питания. Перед операциями заправки и дозаправки газом оно может автоматически удалить воздух, влагу и примеси из системы дозаправки. Во время операций заправки и дозаправки газом выключателя оно может осуществлять контроль давления и подавать сигнал тревоги при превышении давления. Оно применимо к импортным выключателям SF₆ с напряжением выше 110 кВ, французским выключателям Alstom FXT11 и отечественным выключателям SF₆ с напряжением выше 110 кВ. Оно может выдерживать высокое давление в диапазоне от 0,5 до 16 МПа и является безопасным и надежным.

Основные этапы работы устройства для обнаружения, заправки и дозаправки газом выключателей SF₆

• Удаление некачественного газа: Подключите баллон с газом SF₆ к самозакрывающемуся клапану этого устройства через редукционный клапан, шланг для дозаправки и соединитель. Закройте переключатель управления и откройте клапан баллона с газом SF₆. Газ SF₆ поступает в устройство через шланг для дозаправки. В этот момент в трубе также попадают примеси, такие как воздух, вместе с газом SF₆. Газ в устройстве представляет собой смесь газа SF₆ и воздуха. Когда давление в устройстве превышает установленное давление самоконтролируемого обратного клапана, самоконтролируемый обратный клапан автоматически открывается и выпускает газ на 8-10 секунд. В процессе выпуска газа удаляются все воздух и примеси из всей системы. Затем закройте клапан баллона с газом SF₆. Когда давление в системе сравняется с установленным давлением, самоконтролируемый обратный клапан автоматически закрывается, завершая операцию удаления воздуха и примесей. В этот момент чистота газа SF₆ в системе такая же, как в баллоне, и он является качественным газом.

• Заправка и дозаправка газом: После удаления примесей вся система заполнена чистым газом SF₆. Откройте переключатель управления этого устройства, затем откройте клапан баллона с газом SF₆, чтобы добавить газ в выключатель. Когда давление в выключателе превышает давление, установленное самоконтролируемым обратным клапаном, самоконтролируемый обратный клапан автоматически открывается, подает сигнал тревоги и выпускает газ. В этот момент закройте клапан баллона с газом SF₆. Когда давление достигнет установленного значения, самоконтролируемый обратный клапан автоматически закрывается, завершая операцию дозаправки. После завершения операции отсоедините соединитель, подключенный к баллону с газом, от самозакрывающегося клапана этого устройства.

• Автоматическая тревога и контроль давления: Во время процесса заправки газом самоконтролируемый обратный клапан играет роль монитора давления. Как только давление превышает установленное значение, он автоматически открывается, подает сигнал тревоги и выпускает газ, обеспечивая, чтобы давление в выключателе не превышало безопасный диапазон.

• Дозаправка и измерение давления: После операции дозаправки давление в выключателе можно контролировать, чтобы убедиться, что оно достигает требуемого значения.

При выполнении измерений микроводы подключите прибор для измерения микроводы к самозакрывающемуся клапану. Откройте переключатель прибора для измерения микроводы, чтобы газ в системе поступил в прибор, затем закройте переключатель прибора для измерения. После измерения отсоедините прибор для измерения микроводы, чтобы завершить операцию измерения микроводы. Не нужно отключать питание во время процесса измерения.

При выполнении калибровки реле плотности закройте переключатель управления устройства, подключите калибратор плотности к самозакрывающемуся клапану для выполнения калибровочных работ. После завершения работы отсоедините калибратор плотности и откройте переключатель управления. Не нужно отключать питание во время процесса измерения.

Устройство для обнаружения, заправки и дозаправки газом выключателей SF₆ без демонтажа интегрирует измерения микроводы, калибровку реле плотности и операции заправки и дозаправки газом выключателя через приборы без отключения питания. Перед операциями заправки и дозаправки газом оно может автоматически удалить воздух, влагу и примеси из системы дозаправки. Во время операций заправки и дозаправки газом выключателя оно может осуществлять контроль давления и подавать сигнал тревоги. Оно удобно и быстро в использовании и не влияет на нормальное функционирование выключателя.

3 Заключение

Устройство для обнаружения, заправки и дозаправки газом выключателей SF₆ без демонтажа может полностью удалить воздух, влагу и примеси из труб и системы дозаправки перед дозаправкой выключателя. Кроме того, во время процесса заправки, когда давление газа в системе достигает номинального значения, оно может автоматически выпускать газ и подавать сигнал тревоги. Это устройство оснащено системным переключателем управления, что позволяет выполнять операции измерения микроводы и калибровки реле плотности без отключения питания. Оно удобно и быстро в использовании и не влияет на нормальное функционирование выключателя. Оно применимо к импортным выключателям SF₆ с напряжением выше 110 кВ, французским выключателям Alstom FXT11 и отечественным выключателям SF₆ с напряжением выше 110 кВ. Оно может выдерживать высокое давление в диапазоне от 0,5 до 16 МПа и является безопасным и надежным.