Istraživanje o uređajima za detekciju i punjenje plinom SF6 stiklopera bez demontaže

Visokonaponski prekidači se koriste za povezivanje ili prekid radnih struja tokom normalne operacije. Kada dođe do kvarne struje ili teškog preopterećenja u električnoj opremi ili linijama, uređaj za relejnu zaštitu ih kontrolira da automatski i brzo prekine kvarnu struju, izolujući opremu ili linije sa kvarnom strujom kako bi se sprečilo širenje opsega nesreće.

Tokom razvoja visokonaponskih prekidača, od naftnog prekidača i prekidača s komprimiranim zrakom do SF₆ prekidača i vakuumskih prekidača, svaki korak bio je velika inovacija u principima gasenja lukovi. Među njima, SF₆ prekidači imaju prednosti poput snažne mogućnosti prekida, dugog električkog života, visokog nivoa izolacije i dobre sigurnosnosti, i trenutno su najšire upotrebljeni u visokonaponskim okruženjima.

SF₆ prekidači (u daljem tekstu nazvani prekidači) su važna oprema u visokonaponskoj prenosnoj mreži. Izolacione performanse i performanse prekida su glavni tehnički pokazatelji za procenu prekidača. SF₆ prekidači su tip prekidača koji koristi izolaciono sredstvo. Zajedno sa zračnim prekidačima, oni pripadaju grupi plinskih prekidača i zavisni su od SF₆ gasa za izolaciju. SF₆ gas ima visoku toplinsku provodljivost, može se rekombinovati nakon dekompozicije i ne sadrži štetne izolacione tvari kao što je ugljen. Kada je vodena sadržina strogo kontroli­sana, proizvodi dekompozicije nisu korozivni. Izolacione performanse SF₆ gasa se ne smanjuju tokom korišćenja, tako da čak i nakon više prekida održavaju dobru izolacionu sposobnost.

Čisti SF₆ gas je odlično sredstvo za gasenje luka. Zbog svojih superiornih osobina gasenja luka i izolacije, uspešno je primenjen na visokonaponskoj i extra-visokonaponskoj električnoj opremi u 20. veku. Trenutno, SF₆ je optimalno plinsko izolaciono sredstvo, posebno u visokonaponskom i extra-visokonaponskom opsegu, gde je jedini izolacioni i gasilni medijum. Da bi se osigurala stabilna performansa prekidača, SF₆ gas unutar prekidača mora imati čistoću od 99,99%.

Zbog relativno velike plinske komore SF₆ prekidača, postoji mnogo spojnih cevi, a unutar prekidača postoji mnogo talasnih površina. Tokom rada, može doći do problema poput nedostatka pritiska SF₆ zbog problema sa sigurnošću ili promene temperature. U praktičnoj primeni, zbog faktora poput vibracija pri radu i loše sigurnosti, verovatnoća curenja gasa u prekidačima premašuje fabrično postavljeni godišnji stopu curenja od 1%. Stoga, prekidači često treba da se dopune gasom.

Ovaj članak predstavlja novi tip uređaja za detekciju, punjenje i dopunjavanje SF₆ prekidača bez demontaže. Može da vrši mikro-vodonu detekciju prekidača i kalibraciju gustinskih releja putem instrumenta bez isključivanja struje. Takođe može da ispušta vazduh, vlagu i nečistoće u cevima za punjenje gasom tokom procesa punjenja i dopunjavanja. Takođe može automatski da oslobađa pritisak i daje alarm kada pritisak gasa premaši nominalnu vrednost tokom procesa punjenja.

1 Trenutno stanje u Kini

Trenutno, domaći uređaji za dopunjavanje gasa u prekidačima obično uključuju montažu kombinovanog ventila na prekidaču. Ovaj kombinovani ventil, koji se sastoji od tela ventila, sučelja za dopunjavanje gasa, sučelja za prekidač i sučelja za gustinski relej, može biti povezan na mikro-vodonu meru i kalibrator gustinskih releja. Time se efikasno rešava problem isključivanja struje prilikom merenja mikro-vodone sadržine prekidača i kalibracije gustinskih releja, time se povećava efikasnost rada i smanjuje oštećenje prekidača tokom demontaže.

Međutim, ne rešava problem ulaska vazduha, vlage i nečistoća iz cevi za punjenje gasom u prekidač tokom procesa punjenja i dopunjavanja. Tokom operacija punjenja i dopunjavanja postojećih prekidača, SF₆ cilindar za punjenje gasom direktno se povezuje sa prekidačem preko ventila za smanjenje pritiska i cevi za dopunjavanje gasom. Kao rezultat, SF₆ gas nosi vazduh, vlagu i nečistoće iz cevi u prekidač. To smanjuje čistoću SF₆ gasa, pogoršava njegove izolacione performanse, oštećuje prekidač i skraćuje mu vreme života.

Kao zaštitni uređaj za sistem snabdijevanja strujom, stroge regulative i zahteve su postavljeni na SF₆ gas koji se koristi u visokonaponskoj električnoj opremi. Kada vodena sadržina u SF₆ prekidačima dostigne određeni nivo, može dovesti do ozbiljnih negativnih posledica. Vlaga može dovesti do hemijskih reakcija proizvoda dekompozicije SF₆ gasa, generišući otrovne spojeve; može dovesti do hemijske korozije opreme; štetna je za izolaciju opreme; utiče na performanse prekida prekidača; i smanjuje mehaničke performanse prekidača.

Trenutno, prilikom merenja mikro-vodone sadržine i kalibracije gustinskih releja na prekidačima, prekidač mora biti demontiran nakon isključivanja struje. To ne samo što utiče na proizvodnju, već i na sigurnosne performanse prekidača. Česta demontaža takođe ometa tačnost releja.

2 Radni princip i konstrukcijski dizajn

Uređaj za detekciju, punjenje i dopunjavanje SF₆ prekidača uključuje telo ventila, samoselektivni ventil, samokontrolisan ventil za povratni pritisak i kontrolni prekidač, kako je prikazano na dijagramu strukture. Ovaj uređaj organično integriše telo ventila sa samoselektivnim ventilom, samokontrolisanim ventilom za povratni pritisak i kontrolnim prekidačem. Jedan kraj tela ventila je fiksno opremljen sučeljem za prekidač, drugi kraj je fiksno opremljen kontrolnim prekidačem. Telo ventila je takođe fiksno opremljeno samoselektivnim ventilom, samokontrolisanim ventilom za povratni pritisak i sučeljem za gustinski relej. Kontrolni prekidač kontrolise otvaranje i zatvaranje ovih ventila.

Uređaj za detekciju, punjenje i dopunjavanje SF₆ prekidača predstavljen u ovom članku, organično integrišući telo ventila sa samoselektivnim ventilom, samokontrolisanim ventilom za povratni pritisak i kontrolnim prekidačem, integrira merenje mikro-vodone, kalibraciju gustinskih releja i operacije punjenja i dopunjavanja gasa u prekidačima bez isključivanja struje. Pre operacija punjenja i dopunjavanja gasa, može automatski ispuštati vazduh, vlagu i nečistoće u sistemu za dopunjavanje gasa. Takođe, tokom operacija punjenja i dopunjavanja gasa u prekidaču, može ostvariti detekciju pritiska i alarm za oslobađanje pritiska. Primjenjuje se na uvezene SF₆ prekidače sa naprezanjem iznad 110 kV, francuske Alstom FXT11 prekidače i domaće SF₆ prekidače sa naprezanjem iznad 110 kV. Moguće je izdržati visoki pritisak, u opsegu od 0,5 do 16 MPa, i siguran i pouzdan je.

Glavni radni koraci SF₆ prekidača za detekciju, punjenje i dopunjavanje gasa

• Uklanjanje nečistog gasa: Povežite SF₆ gasni cilindar sa samoselektivnim ventilom ovog uređaja preko ventila za smanjenje pritiska, cevi za dopunjavanje gasom i konektora. Zatvorite kontrolni prekidač i otvorite ventil SF₆ gasnog cilindra. SF₆ gas ulazi u uređaj preko cevi za dopunjavanje gasom. U tom trenutku, nečistoće poput vazduha u cevi takođe ulaze u prekidač zajedno sa SF₆ gasom. Gas u uređaju je mješavina SF₆ gasa i nečistoća vazduha. Kada pritisak u uređaju premaši postavljeni pritisak samokontrolisanog ventila za povratni pritisak, samokontrolisani ventil za povratni pritisak automatski se otvara i ispušta gas tokom 8-10 sekundi. Tijekom ovog procesa ispuštanja, sve vazduh i nečistoće u cijelom sistemu se uklanjaju. Zatim zatvorite ventil SF₆ gasnog cilindra. Kada pritisak u sistemu bude u skladu sa postavljenim pritiskom, samokontrolisani ventil za povratni pritisak automatski se zatvara, završavajući operaciju uklanjanja vazduha i nečistoća. U tom trenutku, čistoća SF₆ gasa u sistemu je ista kao u gasnom cilindru, a gas je kvalitetan.

• Punjenje i dopunjavanje gasa: Nakon procesa uklanjanja nečistoća, kada cijeli sistem bude ispunit čisti SF₆ gas, otvorite kontrolni prekidač ovog uređaja, a zatim otvorite ventil SF₆ gasnog cilindra kako biste dopunili gas u prekidač. Kada pritisak u prekidaču premaši pritisak postavljen samokontrolisanim ventilom za povratni pritisak, samokontrolisani ventil za povratni pritisak automatski se otvara, alarma i ispušta gas. U tom trenutku zatvorite ventil SF₆ gasnog cilindra. Kada pritisak doseže postavljenu vrednost, samokontrolisani ventil za povratni pritisak automatski se zatvara, završavajući operaciju dopunjavanja gasa. Nakon završetka operacije, uklonite konektor povezan sa gasnim cilindrom sa samoselektivnog ventila ovog uređaja.

• Automatski alarm i kontrola pritiska: Tijekom procesa punjenja, samokontrolisani ventil za povratni pritisak ima ulogu nadgledanja pritiska. Ako pritisak premaši postavljenu vrednost, automatski će se otvoriti, alarma i ispušta gas kako bi se osiguralo da pritisak u prekidaču ne premaši sigurni opseg.

• Dopunjavanje gasa i merenje pritiska: Nakon operacije dopunjavanja gasa, pritisak u prekidaču može se nadgledati kako bi se osiguralo da dostigne potrebnu vrednost.

Prilikom merenja mikro-vodone, povežite instrument za merenje mikro-vodone sa samoselektivnim ventilom. Otvorite prekidač instrumenta za merenje mikro-vodone, dozvolite da gas u sistemu ulazi u instrument za merenje mikro-vodone, zatim zatvorite prekidač merila za detekciju. Nakon detekcije, uklonite instrument za merenje mikro-vodone kako biste završili operaciju merenja mikro-vodone. Nema potrebe da isključujete struju tokom procesa detekcije.

Prilikom kalibracije gustinskog releja, zatvorite kontrolni prekidač uređaja, povežite kalibrator gustoće sa samoselektivnim ventilom za kalibraciju. Nakon završetka rada, uklonite kalibrator gustoće i otvorite kontrolni prekidač. Nema potrebe da isključujete struju tokom procesa detekcije.

Nedemontabilni SF₆ prekidač za detekciju, punjenje i dopunjavanje gasa integriše merenje mikro-vodone, kalibraciju gustinskog releja i operacije punjenja i dopunjavanja gasa u prekidaču putem instrumenata bez isključivanja struje. Pre operacija punjenja i dopunjavanja gasa, može automatski ukloniti vazduh, vlagu i nečistoće u sistemu za dopunjavanje gasa. Tijekom operacija punjenja i dopunjavanja gasa u prekidaču, može ostvariti detekciju pritiska i alarm za oslobađanje pritiska. Jednostavan je i brz u upotrebi i ne utiče na normalnu operaciju prekidača.

3 Zaključak

Nedemontabilni SF₆ prekidač za detekciju, punjenje i dopunjavanje gasa može potpuno ukloniti vazduh, vlagu i nečistoće u cevi za dopunjavanje gasom i sistemu pre dopunjavanja gasa za prekidač. Također, tijekom procesa punjenja, kada pritisak gasa u sistemu doseže nominalnu vrednost, može automatski ispuštati gas i alarma. Ovaj uređaj je opremljen kontrolnim prekidačem, omogućavajući operacije merenja mikro-vodone i kalibracije gustinskog releja bez isključivanja struje. Jednostavan je i brz u upotrebi i ne utiče na normalnu operaciju prekidača. Primjenjuje se na uvezene SF₆ prekidače sa naprezanjem iznad 110 kV, francuske Alstom FXT11 prekidače i domaće SF₆ prekidače sa naprezanjem iznad 110 kV. Moguće je izdržati visoki pritisak, u opsegu od 0,5 do 16 MPa, i siguran i pouzdan je.