Forskning om detektions- och gasfyllnings- och återfyllningsenheter för icke-monterade SF6-brytare

Högvoltscirkelbrytare används för att koppla eller avbryta belastningsströmmar under normal drift. När det uppstår en kortslutningsfel eller allvarlig överbelastning i elektriska utrustningar eller linjer kontrollerar en reläskyddsenhet dem så att de automatiskt och snabbt avbryter felströmmen, isolerar utrustningen eller linjen med kortslutningsfelet för att förhindra utvidgning av olyckans omfattning.

Genom hela utvecklingen av högvoltscirkelbrytare, från oljefyllda cirkelbrytare och komprimerade luftcirkelbrytare till SF₆-cirkelbrytare och vakuumcirkelbrytare, har varje steg varit en viktig innovation i principer för bågläggning. Bland dessa har SF₆-cirkelbrytare fördelar som starka avbrytningskapacitet, lång elektrisk livslängd, hög isoleringsnivå och bra tätningsegenskaper, och de är idag mest använda i högvoltsmiljöer.

SF₆-cirkelbrytare (hädanefter kallade cirkelbrytare) är viktiga utrustningar i högvoltsoverföring. Isoleringsprestanda och avbrytningsprestanda är de huvudsakliga tekniska indikatorerna för bedömning av cirkelbrytare. SF₆-cirkelbrytare är en typ av cirkelbrytare som använder ett isolerande medium. Tillsammans med luftcirkelbrytare tillhör de gasblastcirkelbrytare och beror på SF₆-gas för isolering. SF₆-gas har en hög termisk ledningsförmåga, kan återkombinera efter upplösning och innehåller inte skadliga isolerande ämnen som kol. När vattenhalten strikt kontrolleras är dekompositionprodukterna icke-korroderande. Isoleringsprestandan hos SF₆-gas minskar inte med användning, så den behåller god isoleringsprestanda även efter flera avbrott.

Rent SF₆-gas är ett utmärkt medium för bågläggning. På grund av dess överlägsna egenskaper för bågläggning och isolering blev det framgångsrikt tillämpat i hög- och extra-högspänningsutrustningar under 1900-talet. För närvarande är SF₆ det optimala gasisoleringmedium, särskilt i hög- och extra-högspänningsområden, där det är det enda isolerande och bågläggande mediet. För att säkerställa stabil avbrytningsprestanda för cirkelbrytare krävs att SF₆-gasen inuti cirkelbrytarna har en renhet på 99,99 %.

Eftersom gaskammaren i SF₆-cirkelbrytare är relativt stor finns det många anslutningsrör, och det finns många tätningsytorna inuti cirkelbrytarna. Under drift kan problem som otillräcklig SF₆-tryck uppstå på grund av tätningsproblem eller temperaturvariationer. I praktiska tillämpningar överskrider sannolikheten för gasläckage i cirkelbrytare på grund av faktorer som vibrationsdrift och dålig täthet fabrikssatt årliga läckageraten på 1 %. Därför behöver cirkelbrytare ofta fyllas på med gas.

Denna artikel introducerar en ny typ av icke-monterad SF₆-cirkelbrytardetektions-, gasfyllnings- och gaspåfyllningsenhet. Den kan utföra mikrovattenmätning av cirkelbrytare och kalibrering av täthetsreläer genom instrument utan strömavbrott. Den kan också avleda luft, fuktighet och impuriteter i gasfyllningsrören under gasfyllnings- och gaspåfyllningsprocesser. Dessutom kan den automatiskt lätta trycket och ge larm när gastypeket överstiger det inställda värdet under gasfyllningsprocessen.

1 Aktuell situation i Kina

För närvarande involverar domestiska gaspåfyllningsenheter för cirkelbrytare vanligtvis installation av en kombinerad ventil på cirkelbrytaren. Denna kombinerade ventil, som består av en ventilkropp, en gaspåfyllningsanslutning, en cirkelbrytarsanslutning och en täthetsreläanslutning, kan anslutas till en mikrovattenmätare och en täthetsreläkalibrerare. Detta löser effektivt problemet med att strömmen måste avbrytas vid mätning av mikrovattenhalt i cirkelbrytaren och kalibrering av täthetsreläet, vilket ökar arbetsprestanda och minskar skada på cirkelbrytaren under demontering.

Men det löser inte problemet med luft, fuktighet och impuriteter i gasfyllningsrören som tränger in i cirkelbrytaren under gasfyllnings- och gaspåfyllningsprocesserna. Under gasfyllnings- och gaspåfyllningsoperationer av befintliga cirkelbrytare är SF₆-gasflaskan direkt ansluten till cirkelbrytaren via en tryckreducerande ventil och en gaspåfyllningsslang. Som ett resultat drar SF₆-gasen in luft, fuktighet och impuriteter från slangarna till cirkelbrytaren. Detta minskar renheten av SF₆-gasen, försämrar dess isoleringsprestanda, skadar cirkelbrytaren och förkortar dess livslängd.

Som ett skyddsmedel för elkraftsystem har strikta regler och krav införts för SF₆-gas som används i högspänningsutrustning. När vattenhalten i SF₆-cirkelbrytare når viss nivå kan det leda till allvarliga negativa konsekvenser. Fuktighet kan orsaka att dekompositionprodukterna av SF₆-gasen genomgår kemiska reaktioner, vilket genererar giftiga ämnen; det kan orsaka kemisk korrosion av utrustning; det är skadligt för utrustningens isolering; det påverkar avbrytningsprestandan av växlar; och det minskar mekaniska prestandan av växlar.

För närvarande, när mikrovattenmätning och täthetsreläkalibrering utförs på cirkelbrytare, måste cirkelbrytaren demonteras efter strömavbrott. Detta påverkar inte bara produktionen men också tätningsprestandan av cirkelbrytaren. Frekvent demontering skadar också noggrannheten av reläet.

2 Arbetssätt och konstruktion

SF₆-cirkelbrytardetektions-, gasfyllnings- och gaspåfyllningsenheten inkluderar en ventilkropp, en självtätnande ventil, en själkontrollerad mottrycksventil och en kontaktskifte, som visas i strukturdiagrammet. Denna enhet organiskt integrerar ventilkroppen med självtätnande ventil, själkontrollerad mottrycksventil och kontaktskifte. Ena änden av ventilkroppen är fastmonterad med en cirkelbrytaranslutningsplatta, den andra änden är fastmonterad med en kontaktskifte. Ventilkroppen är också fastmonterad med en självtätnande ventil, en själkontrollerad mottrycksventil och en täthetsreläanslutning. Kontaktskiftet kontrollerar öppning och stängning av dessa ventiler.

Den SF₆-cirkelbrytardetektions-, gasfyllnings- och gaspåfyllningsenhet som introduceras i denna artikel, genom att organiskt integrera ventilkroppen med självtätnande ventil, själkontrollerad mottrycksventil och kontaktskifte, integrerar mikrovattenmätning, täthetsreläkalibrering och gasfyllnings- och gaspåfyllningsoperationer av cirkelbrytare utan strömavbrott. Innan gasfyllnings- och gaspåfyllningsoperationer kan den automatiskt avleda luft, fuktighet och impuriteter i gaspåfyllningssystemet. Under gasfyllnings- och gaspåfyllningsoperationer av cirkelbrytaren kan den uppnå tryckmätning och trycklättningslarm. Den är tillämplig på importerade SF₆-cirkelbrytare med spänning över 110 kV, Alstoms FXT11-typ cirkelbrytare från Frankrike, och domestiska SF₆-cirkelbrytare med spänning över 110 kV. Den kan stå emot högt tryck, mellan 0,5 och 16 MPa, och är säker och pålitlig.

Huvudarbetssteg för SF₆-cirkelbrytardetektions-, gasfyllnings- och gaspåfyllningsenheten

• Avlägsna opuren gas: Anslut SF₆-gasflaskan till den självtätnande ventilen på denna enhet genom en tryckreducerande ventil, en gaspåfyllningslang och en anslutning. Stäng kontaktskiftet och öppna ventilen på SF₆-gasflaskan. SF₆-gasen går in i enheten genom gaspåfyllningslangen. Vid denna tidpunkt går impuriteter som luft i röret också in i cirkelbrytaren tillsammans med SF₆-gasen. Gasen i enheten är en blandning av SF₆-gas och luftimpuriteter. När trycket i enheten överstiger det inställda trycket på den själkontrollerade mottrycksventilen öppnar sig den själkontrollerade mottrycksventilen automatiskt och avleder gas under 8-10 sekunder. Under detta avledningsprocess avlägsnas all luft och impuriteter i hela systemet. Sedan stängs ventilen på SF₆-gasflaskan. När trycket i systemet är samma som det inställda trycket stängs den själkontrollerade mottrycksventilen automatiskt, vilket avslutar luft- och impuritetsavlägsningsåtgärden. Vid denna tidpunkt är renheten av SF₆-gasen i systemet densamma som i gasflaskan, och den är godkänd gas.

• Gasfyllning och tryckpåfyllning: Efter att hela systemet har fyllts med ren SF₆-gas efter impuritetsavlägsningsprocessen öppnar du kontaktskiftet på denna enhet, och sedan öppnar du ventilen på SF₆-gasflaskan för att påfylla gas till cirkelbrytaren. När trycket i cirkelbrytaren överstiger trycket som inställt av den själkontrollerade mottrycksventilen öppnar sig den själkontrollerade mottrycksventilen automatiskt, ger larm och avleder gas. Sedan stängs ventilen på SF₆-gasflaskan. När trycket når inställt värde stängs den själkontrollerade mottrycksventilen automatiskt, vilket avslutar gaspåfyllningsåtgärden. Efter operationen är slutförd avlägsnar du anslutningen som är ansluten till gasflaskan från den självtätnande ventilen på denna enhet.

• Automatisk larm och tryckkontroll: Under gasfyllningsprocessen spelar den själkontrollerade mottrycksventilen en roll i övervakning av trycket. När trycket överskrider inställt värde öppnar den automatiskt, ger larm och avleder gas för att säkerställa att trycket i cirkelbrytaren inte överskrider det säkra intervallet.

• Gasfyllning och tryckmätning: Efter gaspåfyllningsåtgärden kan trycket i cirkelbrytaren övervakas för att säkerställa att det når det önskade värdet.

När mikrovattenmätning utförs ansluts mikrovattenmätaren till den självtätnande ventilen. Öppna kontaktskiftet på mikrovattenmätaren, låt gasen i systemet gå in i mikrovattenmätaren, stäng sedan kontaktskiftet på mätaren för mätning. Efter mätningen avlägsnas mikrovattenmätaren för att slutföra mikrovattenmätning. Det behöver inte strömavbrott under mätning.

När täthetsreläkalibrering utförs stängs kontaktskiftet på enheten, ansluts täthetskalibreraren till den självtätnande ventilen för kalibreringsarbete. Efter arbete är slutfört avlägsnas täthetskalibreraren och öppnas kontaktskiftet. Det behöver inte strömavbrott under mätning.

Den icke-monterade SF₆-cirkelbrytardetektions-, gasfyllnings- och gaspåfyllningsenheten integrerar mikrovattenmätning, täthetsreläkalibrering och gasfyllnings- och gaspåfyllningsoperationer av cirkelbrytaren genom instrument utan strömavbrott. Innan gasfyllnings- och gaspåfyllningsoperationer kan den automatiskt avlägsna luft, fuktighet och impuriteter i gaspåfyllningssystemet. Under gasfyllnings- och gaspåfyllningsoperationer av cirkelbrytaren kan den uppnå tryckmätning och trycklättningslarm. Den är bekväm och snabb att använda och påverkar inte den normala drift av cirkelbrytaren.

3 Slutsats

Den icke-monterade SF₆-cirkelbrytardetektions-, gasfyllnings- och gaspåfyllningsenheten kan helt avlägsna luft, fuktighet och impuriteter i gaspåfyllningsrören och systemet innan gaspåfyllning för cirkelbrytaren. Dessutom, under gasfyllningsprocessen, när gastrycket i systemet når det inställda värdet, kan den automatiskt avleda gas och ge larm. Denna enhet är utrustad med ett systemkontaktskifte, vilket möjliggör mikrovattenmätning och täthetsreläkalibrering utan strömavbrott. Den är bekväm och snabb att använda och påverkar inte den normala drift av cirkelbrytaren. Den är tillämplig på importerade SF₆-cirkelbrytare med spänning över 110 kV, Alstoms FXT11-typ cirkelbrytare från Frankrike, och domestiska SF₆-cirkelbrytare med spänning över 110 kV. Den kan stå emot högt tryck, mellan 0,5 och 16 MPa, och är säker och pålitlig.