Raziskava o napravah za preverjanje in plenjenje s plinom za SF6 odskočnike brez razstavljanja

Visokonapetostni preklopniki se uporabljajo za povezovanje ali prekinjanje obremenitvenih tokov med normalnim delovanjem. Ko v električnem opremi ali črtah pride do krajšanja ali težkega preobremenitve, relaysko zaščitno napravo nadzira, da avtomatsko in hitro prekine tok pri napaki, izolira opremo ali črte z krajšanjem, da se prepreči širjenje obsega nesreče.

Skupaj s razvojem visokonapetostnih preklopnikov, od naftnih preklopnikov in stisnega zračnega preklopnika do SF₆ preklopnikov in vakuumskih preklopnikov, vsak korak predstavlja veliko inovacijo v načinu ugasnjevanja luka. Med njimi imajo SF₆ preklopniki prednosti, kot so močna prekinjalna zmogljivost, dolga električna življenjska doba, visoka izolacijska raven in dobra zategnjenost, in so trenutno najširše uporabljeni v visokonapetostnih okoljih.

SF₆ preklopniki (v nadaljevanju se bodo imenovali preklopniki) so pomembna oprema v visokonapetostnem prenosu električne energije. Izolacijska zmogljivost in prekinjalna zmogljivost sta glavna tehnična kazalca za ocenjevanje preklopnikov. SF₆ preklopniki so vrsta preklopnikov, ki uporabljajo izolacijsko sredstvo. Skupaj z zračnimi preklopniki spadajo v skupino plinskih preklopnikov in za izolacijo uporabljajo SF₆ plin. SF₆ plin ima visoko toplotno prevodnost, lahko se ponovno združi po razgradnji in ne vsebuje škodljivih izolacijskih snovi, kot je ogljik. Ko je vsebnost vode strogo kontrolirana, so proizvodi razgradnje neraztopljivi. Izolacijska zmogljivost SF₆ plina se z uporabo ne zmanjša, zato ohranja dobro izolacijsko zmogljivost tudi po večkratnem prekidanju.

Čist SF₆ plin je odličen sredstvo za ugasnjevanje luka. Zaradi svojih odličnih lastnosti za ugasnjevanje luka in izolacijo je bil uspešno uporabljen v visokonapetostni in izredno visokonapetostni električni opremi v 20. stoletju. Trenutno je SF₆ optimalno plinsko izolacijsko sredstvo, še posebej v visokonapetostnih in izredno visokonapetostnih območjih, kjer je edini izolacijski in ugasnitveni sredstva. Za zagotavljanje stabilne prekinjalne zmogljivosti preklopnikov se zahteva, da ima SF₆ plin v preklopnikih čistoto 99,99%.

Ker je plinski prostor SF₆ preklopnikov relativno velik, obstaja veliko povezovalnih cevi, in notranjih zategnjenih površin v preklopnikih. Med delovanjem se lahko zaradi problemov z zategnjenostjo ali spremembami temperature pojavijo težave, kot je nedostatek tlaka SF₆. V praksi se zaradi dejavnikov, kot so operativne vibracije in slaba zategnjenost, verjetnost utrhanja plina v preklopniku preseže tovarniško določeno letno stopnjo utrhanja 1%. Zato preklopniki pogosto potrebujejo dodatno plin.

Ta članek predstavlja nov tip nepodrsavnega sistema za preverjanje, plinjenje in doplajevanje SF₆ preklopnikov. To omogoča meritve mikro-vlage preklopnikov in kalibracijo gostote releja brez odrezovanja struje preko instrumentov. Prav tako lahko izpusti zrak, vlago in onesnaženost v plinovodnih cevih med postopki plinjenja in doplajevanja. Poleg tega lahko samodejno olajša tlak in poda alarm, ko presežejo tlak plina merilo med postopkom plinjenja.

1 Trenutno stanje v Kitajski

Trenutno so domači sistemi za doplajevanje plina v preklopnike običajno opremljeni z kombiniranim ventilom na preklopniku. Ta kombinirani ventil, sestavljen iz ventila, pripomočka za doplajevanje plina, pripomočka za preklopnik in pripomočka za relej gostote, se lahko poveže z merilom mikro-vlage in kalibratorjem gostote releja. To učinkovito reši problem, da je treba odrezati struja pri merjenju mikro-vlage v preklopniku in kalibraciji releja gostote, kar poveča učinkovitost dela in zmanjša poškodbo preklopnika med demontažo.

Vendar ne reši problema, da zrak, vlaga in onesnaženost v plinovodnih cevih vstopijo v preklopnik med postopki plinjenja in doplajevanja. Med postopki plinjenja in doplajevanja obstoječih preklopnikov se cilindar SF₆ plina neposredno poveže z preklopnikom preko ventilatorja za zmanjševanje tlaka in cevi za doplajevanje plina. Tako SF₆ plin zrak, vlago in onesnaženost iz cevi vstopijo v preklopnik. To zmanjša čistočo SF₆ plina, zmanjša njegovo izolacijsko zmogljivost, poškoduje preklopnik in skrči njegov življenjski čas.

Kot zaščitna naprava za elektroenergetske sisteme so bile na SF₆ plin, uporabljen v visokonapetostni električni opremi, postavljene stroge predpise in zahteve. Ko doseže vsebnost vode v SF₆ preklopnikih določeno raven, lahko to povzroči resne negativne posledice. Vlaga lahko povzroči, da se proizvodi razgradnje SF₆ plina udeležijo v kemijskih reakcijah, s tem generirajo škodljive spojine; lahko povzroči kemijsko korozijo opreme; je škodljiva za izolacijo opreme; vpliva na prekinjalno zmogljivost preklopnikov; in zmanjša mehansko zmogljivost preklopnikov.

Trenutno mora biti preklopnik demontiran po odrezu struje, kadar se izvaja meritve mikro-vlage in kalibracija releja gostote. To ne le vpliva na proizvodnjo, ampak tudi na zategnjenost preklopnika. Pogosta demontaža tudi ovira natančnost releja.

2 Delovni način in konstrukcijski dizajn

Sistem za preverjanje, plinjenje in doplajevanje SF₆ preklopnikov vključuje telo ventila, samozategnjen ventil, samokontroliran ventil za zmanjševanje tlaka in kontrolni preklopnik, kot je prikazano na strukturnem diagramu. Ta naprava organično združuje telo ventila z samozategnjenim ventilom, samokontroliranim ventilom za zmanjševanje tlaka in kontrolnim preklopnikom. En konec tela ventila je fiksno opremljen z ploščo za povezavo preklopnika, drug konec pa je fiksno opremljen z kontrolnim preklopnikom. Telo ventila je tudi fiksno opremljen z samozategnjenim ventilom, samokontroliranim ventilom za zmanjševanje tlaka in pripomočkom za relej gostote. Kontrolni preklopnik nadzira odpiranje in zapiranje teh ventilov.

Sistem za preverjanje, plinjenje in doplajevanje SF₆ preklopnikov, predstavljen v tem članku, z organičnim združevanjem tela ventila z samozategnjenim ventilom, samokontroliranim ventilom za zmanjševanje tlaka in kontrolnim preklopnikom, združuje meritve mikro-vlage, kalibracijo releja gostote in postopke plinjenja in doplajevanja preklopnikov brez odrezovanja struje. Pred postopki plinjenja in doplajevanja lahko samodejno izpusti zrak, vlago in onesnaženost v sistemu za doplajevanje. Med postopki plinjenja in doplajevanja preklopnika lahko doseže merjenje tlaka in alarm za zmanjševanje tlaka. Uporablja se za uvožene SF₆ preklopnike z napetostjo nad 110 kV, francoske Alstom FXT11 preklopnike in domače SF₆ preklopnike z napetostjo nad 110 kV. Lahko vzdrži visoki tlak, od 0,5 do 16 MPa, in je varna in zanesljiva.

Glavni delovni koraki sistema za preverjanje, plinjenje in doplajevanje SF₆ preklopnikov

• Odstranitev nečistega plina: Povežite cilindar SF₆ plina z samozategnjenim ventilom te naprave preko ventilatorja za zmanjševanje tlaka, cevi za doplajevanje plina in pripomočka. Zaprite kontrolni preklopnik in odprite ventil cilindra SF₆ plina. SF₆ plin vstopi v napravo preko cevi za doplajevanje plina. V tem času tudi zrak in druge onesnaženosti v cevi vstopijo v preklopnik skupaj s SF₆ plinom. Plin v napravi je mešanica SF₆ plina in zračnih onesnaženosti. Ko preseže tlak v napravi določeno vrednost samokontroliranega ventila za zmanjševanje tlaka, ta samodejno odpre in izpušča plin 8-10 sekund. Med tem postopkom izpuščanja se odstrani vse zrak in onesnaženosti v celotnem sistemu. Nato zaprete ventil cilindra SF₆ plina. Ko je tlak v sistemu enak določeni vrednosti, se samokontroliran ventil za zmanjševanje tlaka samodejno zapre, kar dokonča postopek odstranjevanja zraka in onesnaženosti. V tem trenutku je čistoča SF₆ plina v sistemu enaka čistoči v cilindru in je kvalificiran plin.

• Plinjenje in doplajevanje: Ko je celoten sistem poln čistega SF₆ plina po postopku odstranjevanja onesnaženosti, odprite kontrolni preklopnik te naprave, nato odprite ventil cilindra SF₆ plina, da dopolnite plin v preklopnik. Ko preseže tlak v preklopniku tlak, določen s samokontroliranim ventilom za zmanjševanje tlaka, ta samodejno odpre, poda alarm in izpušča plin. V tem času zaprete ventil cilindra SF₆ plina. Ko doseže tlak določeno vrednost, se samokontroliran ventil za zmanjševanje tlaka samodejno zapre, kar dokonča postopek doplajevanja plina. Po zaključku postopka odstranite pripomoček, povezan z cilindrom plina, s samozategnjenega ventila te naprave.

• Samodejni alarm in nadzor tlaka: Med postopkom plinjenja igra samokontroliran ventil za zmanjševanje tlaka vlogo nadzora tlaka. Ko preseže tlak določeno vrednost, se samodejno odpre, poda alarm in izpušča plin, da se zagotovi, da tlak v preklopniku ne preseže varne ravni.

• Doplajevanje in merjenje tlaka: Po postopku doplajevanja plina lahko merite tlak v preklopniku, da zagotovite, da doseže zahtevano vrednost.

Med meritvami mikro-vlage se pripomoček za merjenje mikro-vlage poveže s samozategnjenim ventilom. Odprite preklopnik pripomočka za merjenje mikro-vlage, da plin v sistemu vstopi v pripomoček za merjenje mikro-vlage, nato zaprete preklopnik pripomočka za merjenje za merjenje. Po merjenju odstranite pripomoček za merjenje mikro-vlage, da dokončate postopek merjenja mikro-vlage. Med postopkom merjenja ni potrebno odrezati struje.

Med kalibracijo releja gostote zaprite kontrolni preklopnik naprave, povežite kalibrator gostote s samozategnjenim ventilom za kalibracijsko delo. Po zaključku dela odstranite kalibrator gostote in odprite kontrolni preklopnik. Med postopkom merjenja ni potrebno odrezati struje.

Nepodrsavan sistem za preverjanje, plinjenje in doplajevanje SF₆ preklopnikov združuje meritve mikro-vlage, kalibracijo releja gostote in postopke plinjenja in doplajevanja preklopnikov preko instrumentov brez odrezovanja struje. Pred postopki plinjenja in doplajevanja lahko samodejno odstrani zrak, vlago in onesnaženost v sistemu za doplajevanje. Med postopki plinjenja in doplajevanja preklopnika lahko doseže merjenje tlaka in alarm za zmanjševanje tlaka. Operacija je preprosta in hitra in ne vpliva na normalno delovanje preklopnika.

3 Zaključek

Nepodrsavan sistem za preverjanje, plinjenje in doplajevanje SF₆ preklopnikov lahko popolnoma odstrani zrak, vlago in onesnaženost v plinovodnih cevih in sistemu pred doplajevanjem plina v preklopnik. Poleg tega, med postopkom plinjenja, ko doseže tlak plina v sistemu določeno vrednost, se lahko samodejno izpušča plin in poda alarm. Ta naprava je opremljena s sistemskim kontrolnim preklopnikom, ki omogoča meritve mikro-vlage in kalibracijo releja gostote brez odrezovanja struje. Operacija je preprosta in hitra in ne vpliva na normalno delovanje preklopnika. Uporablja se za uvožene SF₆ preklopnike z napetostjo nad 110 kV, francoske Alstom FXT11 preklopnike in domače SF₆ preklopnike z napetostjo nad 110 kV. Lahko vzdrži visoki tlak, od 0,5 do 16 MPa, in je varna in zanesljiva.