An Bộ ngắt mạch SF6 Là thiết bị chuyển mạch điện áp cao sử dụng khí hexafluorua lưu huỳnh để cách điện và ngăn chận tia hồ quang. Khí này có độ bền điện môi cao và có khả năng hấp thụ các electron tự do, cho phép thiết bị ngắt dòng điện nhỏ gọn có thể chịu được điện áp phục hồi sau khi dòng điện được loại bỏ. Thiết bị SF6 được thiết kế dưới dạng một hệ thống kín, điều khiển được; nó không đơn thuần là một bộ ngắt dòng điện thông thường được lắp đầy một loại khí khác.
Cách hoạt động của bộ ngắt
Khi các tiếp điểm tách ra, sẽ hình thành một vòng điện. Bộ ngắt sẽ dẫn áp suất SF6 qua vùng điện, làm nguội plasma và giảm độ dẫn điện gần mức dòng điện bằng không. Sau khi ngắt kết nối, khí sẽ khôi phục lại độ bền điện môi giữa các tiếp điểm. Các cơ chế buffer, tự nổ và hybrid sử dụng kết hợp khác nhau giữa chuyển động của tiếp điểm và áp suất khí. Thiết kế chính xác, điện áp định mức và công suất ngắt sẽ dựa trên dữ liệu thử nghiệm của nhà sản xuất.
SF6 cũng đóng vai trò cách nhiệt cho các phần điện tử trong thiết bị cách điện. Điều này cho phép lắp đặt thiết bị chuyển mạch cách điện bằng khí dạng nhỏ gọn và các thiết bị đầu cuối vòng trong các trạm biến áp, nơi không gian, ô nhiễm hoặc ảnh hưởng của thời tiết khiến việc sử dụng cách điện bằng không khí trở nên khó khăn. Khoang chứa khí, màn hình đo mật độ, đường thoát áp lực và các đầu nối cáp đều là thành phần của hệ thống và phải được bảo trì cùng nhau.
| Đặc điểm kỹ thuật | Tại sao điều đó quan trọng | Bằng chứng |
|---|---|---|
| Điện áp định mức | Cài đặt chức năng cách nhiệt và điện áp phục hồi | Giấy chứng nhận và bảng tên kiểm tra kiểu |
| Dòng điện liên tục | Xác định nhiệt độ dẫn và tiếp xúc | Dữ liệu về dòng điện và nhiệt độ tăng |
| Dòng điện ngắn mạch | Xác định khả năng ngắt đường cong | Việc nghiên cứu lỗi và đánh giá công suất cầu dao |
| Độ dày của khí | Khả năng dẫn điện thấp có thể làm giảm hiệu suất cách nhiệt và độ gián đoạn | Cài đặt màn hình giám sát mật độ và báo động |
| Tuyên bố về môi trường | Quản lý xử lý, khôi phục và báo cáo | Quy trình của nhà sản xuất và các quy định địa phương |
Trường hợp sử dụng máy cắt SF6
Các thiết bị ngắt SF6 được sử dụng trong các trạm biến áp trung và cao thế, trạm chuyển tải, thiết bị chuyển mạch cách điện khí nén nhỏ gọn, thiết bị phân phối vòng và hệ thống phân phối công nghiệp. Chúng được lựa chọn khi yêu cầu ngắt điện cao, kích thước nhỏ gọn và độ cách điện được kiểm soát là quan trọng. Các dự án mới cũng có thể đánh giá công nghệ chân không hoặc công nghệ thay thế khí nén tùy thuộc vào điện áp, yêu cầu sử dụng, vòng đời và yêu cầu về môi trường.
Một thiết bị vòng tiếp liệu cách điện bằng khí có thể kết hợp các công tắc tải, cầu dao, công tắc nối đất, thanh dẫn điện và khoang cáp trong một bể kín. Tủ bên ngoài không thể tiết lộ áp suất khí bên trong hoặc cấu trúc chuyển mạch. LBAJI Thiết bị chuyển mạch mạng vòng HC-40.5 là một sản phẩm tham chiếu; bảng dữ liệu được phê duyệt sẽ kiểm soát hệ thống khí gas thực tế.
Xếp hạng và điều phối
Xác định điện áp định mức, điện áp hệ thống cao nhất, dòng điện định mức, dòng điện ngắt mạch ngắn, khả năng chịu tải ngắn hạn, khả năng chịu tải đỉnh, khả năng chịu tải tần số điện, mức độ xung sét, trình tự hoạt động và khả năng chịu lực cơ học. Xác nhận thiết bị ngắt là phù hợp với tần số hệ thống và hệ thống nối đất. Một thiết bị ngắt chính 12 kV và một thiết bị ngắt chính kết cấu kim loại 40,5 kV có thiết kế khác nhau ngay cả khi cả hai đều sử dụng SF6.
Điều phối thiết bị ngắt pha với các rơle bảo vệ, máy biến dòng điện, máy biến áp điện áp, cầu chì và nguồn cấp điện phía trên. Đánh giá các đóng góp từ thiết bị tiện ích, máy biến áp, máy phát điện, động cơ và nguồn cấp điện dự phòng. Cài đặt của rơle phải loại bỏ các lỗi trong phạm vi hoạt động và giới hạn nhiệt của cáp. Ghi lại trình tự vận hành, điện áp cuộn dây trip và sơ đồ dự phòng khi thiết bị ngắt pha không hoạt động.
Quản lý khí đốt và kiểm soát môi trường
SF6 là loại khí nhà kính có khả năng gây hiệu ứng nhà kính mạnh, do đó việc xử lý phải tuân theo quy trình được kiểm soát. Không nên xả khí trong quá trình bảo trì. Sử dụng thiết bị khôi phục khí đã phê duyệt, thiết bị phát hiện rò rỉ và hệ thống lưu trữ dữ liệu. Tuân thủ các quy định môi trường địa phương áp dụng và hướng dẫn của nhà sản xuất về việc nạp, khôi phục, tái chế và xử lý khí. Nhân viên cần được đào tạo về thiết bị cụ thể và phương pháp xử lý khí.
Các thiết bị giám sát mật độ thường cung cấp ngưỡng báo động và khóa. Cảnh báo mật độ thấp có thể cho thấy hiện tượng rò rỉ hoặc thay đổi áp suất liên quan đến nhiệt độ; đây không phải là lý do để ngắt kết nối thiết bị. Khách hàng nên điều tra nguyên nhân, cách ly thiết bị khi cần thiết và khôi phục mật độ quy định trước khi tiếp tục sử dụng. Lưu giữ hồ sơ khí đốt, kết quả kiểm tra và sửa chữa rò rỉ cùng với lịch sử tài sản.
Hệ thống cơ khí và điều khiển
Cơ chế hoạt động có thể là lò xo, thủy lực hoặc động cơ. Kiểm tra chống bơm, hoạt động không bị quá tải, điện áp cuộn dây đóng và bật, các tiếp điểm phụ và logic lựa chọn địa phương/điện từ. Công tắc nối đất và các khóa liên động giữa khoang cáp ngăn ngừa việc tiếp cận không an toàn. Hệ thống khóa liên động bằng chìa hoặc khóa bị mắc kẹt nên được thử nghiệm trong mọi chu trình hoạt động được phép.
Đối với hệ thống có thể tháo rời hoặc có cấu trúc mô-đun, hãy kiểm tra vị trí dịch vụ và thử nghiệm, cửa chớp, tiếp điểm vị trí và điểm dừng giá đỡ. Tủ điện bọc kim loại bọc giáp KYN28A-12 Trang này minh họa cách các chức năng vị trí ngắt và liên kết được thể hiện trong một dòng sản phẩm điện áp trung bình. Cấu trúc khoang SF6 thực tế và sơ đồ điều khiển phải được kiểm tra riêng biệt.
Thử nghiệm và vận hành
Việc vận hành thử thường bao gồm việc kiểm tra hình ảnh, xác nhận nhãn hiệu, kiểm tra nồng độ khí, thử rò rỉ, vận hành cơ học, điện trở tiếp xúc, thời gian hoạt động, độ cách điện và kiểm tra chức năng rơle. Sử dụng giới hạn thử nghiệm của nhà sản xuất và quy trình tại địa điểm được phê duyệt. Không nên áp dụng điện áp thử hoặc mở khoang nếu chưa xác nhận ranh giới cách ly, nối đất và xử lý khí gas.
Lưu lại thời gian mở và đóng cửa, đồng thời đồng thời hoạt động của cực, dòng điện cuộn dây, điện trở tiếp xúc, cài đặt rơle và các chỉ số mật độ khí. So sánh kết quả với dữ liệu của nhà máy và các bản ghi bảo dưỡng trước đó. Thay đổi trong thời gian hoặc mật độ có thể cho thấy sự cố về cơ học, điều khiển hoặc niêm phong trước khi sự cố rõ ràng xảy ra.
Chiến lược bảo trì
Khoảng thời gian bảo trì phụ thuộc vào số lượng hoạt động, tình trạng hỏng hóc, môi trường làm việc và yêu cầu của nhà sản xuất. Kiểm tra độ bôi trơn của cơ cấu, các miếng đệm, màn hình đo độ dày, van xả áp suất, đầu nối cáp, công tắc nối đất và hệ thống dây điện điều khiển. Kiểm tra sự ăn mòn, tiếng ồn bất thường, hoạt động chậm và các báo động độ dày xuất hiện nhiều lần. Giữ vệ sinh thùng chứa và bảo quản đường dẫn xả áp suất.
Sau khi sự cố đã được khắc phục, không nên chỉ đơn giản là đặt lại công tắc. Hãy xác định nguyên nhân gây ra sự cố, kiểm tra bộ ngắt và tiếp điểm theo yêu cầu, kiểm tra tiếp điểm và xác định tình trạng khí gas. Cập nhật các cài đặt dòng đơn, lịch sự kiện và bảo vệ trước khi đưa thiết bị trở lại hoạt động bình thường. Hướng dẫn kiểm tra thiết bị chuyển mạch giải thích cách các bài kiểm tra khác nhau trả lời các câu hỏi khác nhau.
SF6 so với công nghệ thay thế
Các thiết bị ngắt điện và các thiết kế cách điện bằng khí thay thế có thể làm giảm bớt các mối lo ngại về khí nhà kính hoặc đơn giản hóa một số nhiệm vụ bảo trì nhất định. So sánh phải bao gồm mức điện áp, tần suất hoạt động của thiết bị, tần số chuyển mạch, kích thước vỏ bọc, lượng khí thải trong suốt vòng đời, khả năng phục vụ, tính sẵn sàng và tổng chi phí. Một giải pháp thay thế không nhất thiết phải là một giải pháp thay thế đơn giản; việc phối hợp cách nhiệt, giao diện cáp và logic điều khiển có thể thay đổi.
Khi đánh giá nhà cung cấp, hãy yêu cầu về khối lượng khí, đảm bảo không rò rỉ, ngưỡng báo động về mật độ, quy trình khôi phục, bằng chứng thử nghiệm loại hình, tuyên bố về môi trường, phụ tùng thay thế, đào tạo và kế hoạch sau khi ngừng hoạt động. Hãy so sánh toàn bộ tài sản chứ không chỉ dựa vào tên thương hiệu của thiết bị ngắt mạch.
Các thiết bị cách điện khí cũng cần có ranh giới rõ ràng giữa hoạt động điện và hoạt động khí. Quy trình cách điện, nối đất và tiếp cận cần xác định các khoang áp suất, đường thoát áp lực và bất kỳ phần có điện đang hoạt động nào xung quanh. Còi báo khẩn không cho phép mở van bồn chứa. Tuân thủ giấy phép của nhà sản xuất và quy trình khôi phục, đồng thời ghi lại danh tính của người thực hiện từng thao tác.
Khi cầu dao ngắt mạch do sự cố, hãy kiểm tra nhật ký sự cố và các mục đích báo trước khi khôi phục lại hoạt động. Kiểm tra các đầu nối cáp, mạch biến dòng điện và cơ cấu của cầu dao. Các sự cố lặp đi lặp lại có thể làm hỏng cầu dao hoặc làm ô nhiễm khoang chứa khí ngay cả khi cầu dao có vẻ hoạt động bình thường. Thay vào đó, hãy sử dụng các bài kiểm tra chẩn đoán được quy định thay vì dựa vào việc kiểm tra bằng mắt.
Đối với việc lắp đặt ngoài trời, hãy xem xét độ cao, hệ thống sưởi bằng năng lượng mặt trời, muối, bụi, tải trọng động đất và hệ thống thoát nước. Độ dẫn điện của khí thay đổi theo nhiệt độ, vì vậy ngưỡng báo động phải phù hợp với màn hình và môi trường xung quanh tại địa phương. Hãy lưu trữ thêm một cảm biến độ dẫn điện, cuộn dây báo động và chương trình tiếp xúc phụ khi cần thiết. Nhà cung cấp nên cung cấp thông tin về lượng khí và phương pháp thu hồi sau khi hết hạn sử dụng.
Không nên so sánh thiết bị SF6 chỉ dựa trên chiều rộng tủ. Hãy so sánh toàn bộ vòng đời của thiết bị: tổn thất, giám sát, nguy cơ rò rỉ, đào tạo dịch vụ, thiết bị phục hồi, phụ tùng thay thế, các bài kiểm tra loại hình và xử lý khi hết hạn sử dụng. Một thiết bị nhỏ gọn có thể là lựa chọn phù hợp khi không gian hạn chế, trong khi thiết kế cách điện không khí hoặc thiết kế chân không có thể là lựa chọn thích hợp hơn khi xử lý khí gas gặp khó khăn.
Các kỹ sư bảo vệ cũng nên xem xét logic về sự cố của bộ ngắt. Nếu bộ ngắt chính không loại bỏ sự cố, một bộ ngắt dự phòng hoặc hệ thống bảo vệ bus phải kích hoạt nguồn tiếp theo. Cảnh báo về mật độ SF6, giám sát mạch trip và giao tiếp rơle nên được đưa vào ma trận nguyên nhân và hệ quả. Kiểm tra các giao diện này trong quá trình vận hành và sau khi thay đổi bộ ngắt hoặc hệ thống điều khiển.
Các sự thay đổi điện áp quá áp, hiện tại cắt giảm và việc chuyển mạch tải điện dung hoặc tải điện cảm có thể ảnh hưởng đến hệ thống cách điện. Xác nhận rằng ứng dụng của bộ ngắt có bao gồm nhiệm vụ chuyển mạch cho cáp, máy biến áp, tụ điện hoặc cuộn tụ điện. Có thể cần thiết phải sử dụng các thiết bị ngắt điện áp cao, bộ chống chập điện trước khi lắp đặt hoặc thiết bị chuyển mạch có điều khiển cho một mạng lưới cụ thể. Không nên dựa vào điện áp danh định để phán đoán nhiệm vụ của thiết bị.
Lưu giữ bản vẽ có hiển thị khoang chứa khí, thiết bị đo áp suất, công tắc nối đất, đầu nối cáp, đường thoát khẩn cấp và các thiết bị điều khiển. Bản vẽ, bảng tên, ghi chép về khí và báo cáo thử nghiệm phải xác định cùng một tài sản và số sê-ri. Việc lưu trữ tài liệu tốt sẽ giảm thiểu khả năng người vận hành sau này mở sai khoang chứa hoặc thực hiện thử nghiệm không phù hợp.
Trước khi bàn giao, các nhà điều hành tàu phải lưu ý các cảnh báo về mật độ tàu, vận hành từ xa và tại chỗ, các thiết bị liên động với hệ thống nối đất, hành vi khẩn cấp khi tàu gặp sự cố và phản ứng của môi trường đối với sự cố rò rỉ. Cần lưu giữ các thiết bị khẩn cấp và sổ nhật ký khí thải tại hiện trường. Việc lắp đặt nhỏ gọn chỉ mang lại hiệu quả khi nhân viên, quy trình và hồ sơ được chuẩn bị kỹ lưỡng.
Khi thiết bị được kết nối với một mạng vòng, hãy ghi lại cả hướng dẫn của cáp và chuỗi nối đất. Một điểm mở trong mạng vòng không đảm bảo rằng cáp đối diện đã bị hỏng. Hãy chứng minh trạng thái chuyển mạch và áp dụng quy trình cách ly vị trí trước khi mở khoang hoặc nối cáp.
