Nghiên cứu về Thiết bị Phát hiện và Bơm Khí cho Máy cắt SF6 Không Cần Tháo Rời
Các cầu chì điện áp cao được sử dụng để kết nối hoặc cắt dòng điện tải trong quá trình hoạt động bình thường. Khi xảy ra sự cố ngắn mạch hoặc quá tải nghiêm trọng trên thiết bị điện hoặc đường dây, thiết bị bảo vệ rơle sẽ kiểm soát chúng để tự động và nhanh chóng cắt dòng điện sự cố, cách ly thiết bị hoặc đường dây có sự cố ngắn mạch để ngăn chặn sự mở rộng phạm vi tai nạn.
Trong suốt quá trình phát triển của các cầu chì điện áp cao, từ cầu chì dầu đến cầu chì khí nén, rồi đến cầu chì SF₆ và cầu chì chân không, mỗi bước đều là một sự đổi mới lớn về nguyên lý dập hồ quang. Trong đó, cầu chì SF₆ có những ưu điểm như khả năng cắt mạnh, tuổi thọ điện lâu, cấp cách điện cao và khả năng kín tốt, và hiện đang được sử dụng rộng rãi nhất trong môi trường điện áp cao.
Cầu chì SF₆ (sau đây gọi tắt là cầu chì) là thiết bị quan trọng trong truyền tải điện áp cao. Hiệu suất cách điện và hiệu suất cắt là các chỉ số kỹ thuật chính để đánh giá cầu chì. Cầu chì SF₆ là loại cầu chì sử dụng chất cách điện. Cùng với cầu chì khí, chúng thuộc loại cầu chì phun khí và dựa vào khí SF₆ để cách điện. Khí SF₆ có độ dẫn nhiệt cao, có thể tái hợp sau khi phân hủy và không chứa các chất cách điện độc hại như cacbon. Khi lượng nước được kiểm soát chặt chẽ, các sản phẩm phân hủy không gây ăn mòn. Hiệu suất cách điện của khí SF₆ không giảm theo thời gian sử dụng, do đó nó vẫn duy trì hiệu suất cách điện tốt ngay cả sau nhiều lần cắt.
Khí SF₆ tinh khiết là một môi trường dập hồ quang tuyệt vời. Nhờ đặc tính dập hồ quang và cách điện vượt trội, nó đã được áp dụng thành công cho thiết bị điện áp cao và siêu cao áp trong thế kỷ 20. Hiện nay, SF₆ là môi trường cách điện khí tối ưu, đặc biệt trong phạm vi điện áp cao và siêu cao áp, nơi nó là môi trường cách điện và dập hồ quang duy nhất. Để đảm bảo hiệu suất cắt ổn định của cầu chì, khí SF₆ bên trong cầu chì yêu cầu có độ tinh khiết 99,99%.
Do buồng khí của cầu chì SF₆ tương đối lớn, có nhiều ống nối và có nhiều bề mặt kín bên trong cầu chì. Trong quá trình vận hành, có thể xảy ra vấn đề như áp suất SF₆ không đủ do vấn đề kín hoặc thay đổi nhiệt độ. Trong thực tế, do các yếu tố như rung lắc khi vận hành và kín kém, xác suất rò rỉ khí trong cầu chì vượt quá tỷ lệ rò rỉ hàng năm được đặt tại nhà máy là 1%. Do đó, cầu chì thường cần được bơm thêm khí.
Bài viết này giới thiệu một loại thiết bị phát hiện, bơm khí và bổ sung khí cho cầu chì SF₆ không cần tháo rời. Nó có thể thực hiện đo nước micro của cầu chì và hiệu chỉnh rơle mật độ thông qua các thiết bị mà không cần cúp điện. Nó cũng có thể xả khí, hơi ẩm và tạp chất trong ống bơm khí trong quá trình bơm và bổ sung khí. Ngoài ra, nó có thể tự động giảm áp và báo động khi áp suất khí vượt quá giá trị định mức trong quá trình bơm khí.
1 Tình hình hiện nay ở Trung Quốc
Hiện nay, các thiết bị bổ sung khí cho cầu chì trong nước thường liên quan đến việc lắp van kết hợp trên cầu chì. Van kết hợp này bao gồm thân van, giao diện bổ sung khí, giao diện cầu chì và giao diện rơle mật độ, có thể được kết nối với đồng hồ nước micro và thiết bị hiệu chỉnh rơle mật độ. Điều này giải quyết hiệu quả vấn đề phải cắt điện khi đo lượng nước micro của cầu chì và hiệu chỉnh rơle mật độ, do đó nâng cao hiệu quả công việc và giảm hư hỏng cho cầu chì trong quá trình tháo rời.
Tuy nhiên, nó không giải quyết được vấn đề không khí, hơi ẩm và tạp chất trong ống bơm khí đi vào cầu chì trong quá trình bơm và bổ sung khí. Trong quá trình bơm và bổ sung khí cho các cầu chì hiện có, bình khí SF₆ được kết nối trực tiếp với cầu chì thông qua van giảm áp và ống bơm khí. Kết quả là, khí SF₆ mang theo không khí, hơi ẩm và tạp chất từ ống vào cầu chì. Điều này làm giảm độ tinh khiết của khí SF₆, suy giảm hiệu suất cách điện, gây hư hỏng cho cầu chì và rút ngắn tuổi thọ của nó.
Là thiết bị bảo vệ cho hệ thống điện, các quy định và yêu cầu nghiêm ngặt đã được áp dụng cho khí SF₆ được sử dụng trong thiết bị điện áp cao. Một khi lượng nước trong cầu chì SF₆ đạt đến một mức nhất định, nó có thể dẫn đến hậu quả bất lợi nghiêm trọng. Hơi ẩm có thể khiến các sản phẩm phân hủy của khí SF₆ phản ứng hóa học, tạo ra các hợp chất độc hại; nó có thể gây ăn mòn hóa học cho thiết bị; nó có hại cho cách điện của thiết bị; nó ảnh hưởng đến hiệu suất cắt của công tắc; và nó làm giảm hiệu suất cơ học của công tắc.
Hiện nay, khi tiến hành đo nước micro và hiệu chỉnh rơle mật độ cho cầu chì, cầu chì phải được tháo rời sau khi cúp điện. Điều này không chỉ ảnh hưởng đến sản xuất mà còn ảnh hưởng đến hiệu suất kín của cầu chì. Việc tháo rời thường xuyên cũng làm giảm độ chính xác của rơle.
2 Nguyên lý làm việc và thiết kế cấu trúc
Thiết bị phát hiện, bơm khí và bổ sung khí cho cầu chì SF₆ bao gồm thân van, van tự kín, van điều áp tự động và công tắc điều khiển, như được hiển thị trong sơ đồ cấu trúc. Thiết bị này tích hợp hữu cơ thân van với van tự kín, van điều áp tự động và công tắc điều khiển. Một đầu của thân van được gắn cố định với tấm kết nối cầu chì, đầu kia được gắn cố định với công tắc điều khiển. Thân van cũng được gắn cố định với van tự kín, van điều áp tự động và giao diện rơle mật độ. Công tắc điều khiển điều khiển việc đóng và mở các van này.
Thiết bị phát hiện, bơm khí và bổ sung khí cho cầu chì SF₆ được giới thiệu trong bài viết này, bằng cách tích hợp hữu cơ thân van với van tự kín, van điều áp tự động và công tắc điều khiển, tích hợp đo nước micro, hiệu chỉnh rơle mật độ và các hoạt động bơm khí và bổ sung khí cho cầu chì mà không cần cúp điện. Trước khi bơm và bổ sung khí, nó có thể tự động xả không khí, hơi ẩm và tạp chất trong hệ thống bổ sung khí. Trong quá trình bơm và bổ sung khí cho cầu chì, nó có thể thực hiện phát hiện áp suất và báo động giảm áp. Nó phù hợp với các cầu chì SF₆ nhập khẩu có điện áp trên 110 kV, cầu chì FXT11 - loại Alstom của Pháp, và các cầu chì SF₆ trong nước có điện áp trên 110 kV. Nó có thể chịu được áp suất cao, từ 0,5 đến 16 MPa, và an toàn, đáng tin cậy.
Các bước làm việc chính của thiết bị phát hiện, bơm khí và bổ sung khí cho cầu chì SF₆
Khi thực hiện đo nước micro, kết nối thiết bị đo nước micro với van tự kín. Mở công tắc của thiết bị đo nước micro, cho phép khí trong hệ thống đi vào thiết bị đo nước micro, sau đó đóng công tắc của thiết bị đo để thực hiện đo đạc. Sau khi đo, tháo thiết bị đo nước micro để hoàn thành việc đo nước micro. Không cần cúp điện trong quá trình đo.
Khi hiệu chỉnh rơle mật độ, đóng công tắc điều khiển của thiết bị, kết nối thiết bị hiệu chỉnh mật độ với van tự kín để thực hiện công việc hiệu chỉnh. Sau khi hoàn thành, tháo thiết bị hiệu chỉnh mật độ và mở công tắc điều khiển. Không cần cúp điện trong quá trình đo.
Thiết bị phát hiện, bơm khí và bổ sung khí cho cầu chì SF₆ không cần tháo rời tích hợp đo nước micro, hiệu chỉnh rơle mật độ và các hoạt động bơm khí và bổ sung khí cho cầu chì thông qua các thiết bị mà không cần cúp điện. Trước khi bơm và bổ sung khí, nó có thể tự động loại bỏ không khí, hơi ẩm và tạp chất trong hệ thống bổ sung khí. Trong quá trình bơm và bổ sung khí cho cầu chì, nó có thể thực hiện phát hiện áp suất và báo động giảm áp. Nó thuận tiện và nhanh chóng để vận hành và không ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của cầu chì.
3 Kết luận
Thiết bị phát hiện, bơm khí và bổ sung khí cho cầu chì SF₆ không cần tháo rời có thể hoàn toàn loại bỏ không khí, hơi ẩm và tạp chất trong ống bổ sung khí và hệ thống trước khi bổ sung khí cho cầu chì. Hơn nữa, trong quá trình bơm khí, khi áp suất khí trong hệ thống đạt đến giá trị định mức, nó có thể tự động xả khí và báo động. Thiết bị này được trang bị công tắc điều khiển hệ thống, cho phép thực hiện các hoạt động đo nước micro và hiệu chỉnh rơle mật độ mà không cần cúp điện. Nó thuận tiện và nhanh chóng để vận hành và không ảnh hưởng đến hoạt động bình thường của cầu chì. Nó phù hợp với các cầu chì SF₆ nhập khẩu có điện áp trên 110 kV, cầu chì FXT11 - loại Alstom của Pháp, và các cầu chì SF₆ trong nước có điện áp trên 110 kV. Nó có thể chịu được áp suất cao, từ 0,5 đến 16 MPa, và an toàn, đáng tin cậy.
