מדידת מצב ריק במעגל חותך וקואם בשיטת מעקב אחר לחץ מכני

מעקב אחר מצב הריק בפריסטים ריקים

פריסטים ריקים (VIs) משמשים כאמצעי התערבות מעגל ראשי למערכות חשמל בינוניות ומשתמשים בהם יותר ויותר במערכות נמוכות, בינוניות וגבוהות. הביצועים של VIs תלויים בהישארות לחץ פנימי מתחת ל-10 הפה (כאשר 1 הפה שווה ל-100 פא או 0.75 טור). לפני יציאתם מהמפעל, מבדקים את VIs כדי להבטיח שהלחץ הפנימי שלהם הוא ≤10^-3 הפה.
הביצועים של VI קשורים לרמת הריק שלו, אך הם אינם פרופורציונליים פשוטים ללחץ הפנימי. במקום זאת, ניתן לסווג את הלחץ בתוך VI בשלוש קבוצות:

•   לחץ נמוך: מתחת ל-10^-6 הפה
•   לחץ ממוצע: מבערך 10^-3 הפה ועד לחץ המינימום של פאשן
•   לחץ גבוה: בדרך כלל מצב זה מצביע על כשל המוביל להחשיפה לאוויר

ברמת לחץ נמוכה, VIs פועלים בצורה יעילה. עם זאת, ברמת לחץ ממוצעת, יכולות הדיאלקטריקה וההתערבות מתדרדרות, התדרדרות המשך לתוך הטווח "עד לאוויר". באופן מעניין, בעוד שהביצועים הדיאלקטריים נמוכים ביותר ברמת לחץ ממוצעת, הם למעשה משתפרים מעט בתווך "עד לאוויר" - אם כי לא לרמה הנצפית ברמת לחץ נמוכה.
חשוב להכיר בכך שאף אחת מהטכניקות הנדונות לא מכסה את כל טווח הלחצים בתוך VI, מהלחץ הנמוך עד לתווך "עד לאוויר". כל טכניקה חלה על טווח מסוים, המתואר בטקסט ומופיע בתקציר בטבלה 1. בנוסף, יעילות חלק מהשיטות משתנה בהתאם לעיצוב של VI, והפלט של חלק מהשיטות עשוי להיות מושפע מהרכב והלחץ של גזים שנכנסים לפנימה, כגון אוויר אטמוספירי או גז SF6 המשמש במיתגים GIS.

השימוש הרחב ב-VIs במיתגי מתח בינוני מדגיש את האתגר של אישור שלמות הריק בשטח, במיוחד לאחר עשרות שנים של שימוש. בדיקות של VIs אחרי יותר מ-20 שנה של שימוש הביאו לתוצאות מעורבות. חשוב לציין ש-VIs הם רק מרכיב אחד במערכת גדולה יותר; תפקוד המכשיר, המעגלים הנשלטים, העיצוב החשמלי והמרכיבים האחרים הם קריטיים באותה מידה לתפעול יעיל של VIs.

טבלה 1 מציגה סיכום כללי של היישומים של טכניקות מעקב אלו בסביבות SF6, יחד עם שיקולים מעשיים לשימושם עם מיתגים GIS. הטבלה גם מתארת את תוצאות השיטות השונות, ומדגישה את הסיבוכיות המעוררת בשמירת אמינות ארוכת טווח של VIs בנסיבות תפעול שונות. הבנת אלה היא חיונית להפחתת הביצועים והאריכות של מערכות חשמל המסתמכות על טכנולוגיית הפריסטים הריקים.

מדידת מצב פריסט ריק באמצעות מעקב אחר לחץ מכני

לחץ האטמוספירה מפעיל כוח סגירה משמעותי על הקצה הנע של פריסטים ריקים (VIs). עבור VIs המשמשים במיתגי חשמל, כוח זה בדרך כלל מגיע למאות ניוטון. כאשר הריק בתוך VI מושלם, הלחץ הפנימי מתאזן עם לחץ האטמוספירה החיצוני, מפחית את כוח הסגירה ומחליש את התנהגות המכנית של VI. שיטות אבחון המבוססות על גילוי שינוי זה יכולות לזהות רק כאשר VI מאבד את הריק לחלוטין, כלומר הוא נהיה "עד לאוויר". חשוב לציין שלמרות שבלחצים גבוהים כמו ליד לחץ המינימום של פאשן, יש עדיין מספיק לחץ בתוך VI כדי לשמור על כוח סגירה מלא.

שיטת מעקב עיקרית לחץ מכני

הגישה העיקרית למעקב אחר לחץ מכני כוללת התקנת מרכיב נע נוסף ל-VI באמצעות בלון או מכשיר דומה (ראו תרשים 1). כאשר הריק מאבד לחלוטין, המרכיב הנוסף זז עקב התאמה בין לחץ פנימי לחיצוני. בניגוד לקצה הנע, שהוא מוגבל על ידי מכשיר המיתג, המרכיב הנוסף חופשי לזוז. מערכת גילוי מעקבת אחרי שינויים במיקום המרכיב הנוסף ומגיבת בהתאם. בהתאם לשיטה של מערכת הגילוי, ניתן לבצע מעקב מתמיד על VI. תנועת המרכיב הנוסף נקבעת בעיצוב שלו ולא בעיצוב הכללי של VI, מה שהופך שיטה זו ליישומית עבור VIs נמוכים, בינוניים וגבוהים.
שיקולים מעשיים

למרות שהאפשרות תאורטית, השימוש בכוח הסגירה על הקצה הנע של VI כדי לזהות אובדן ריק מציב אתגרים. לחץ האטמוספירה מפעיל כוח של מאות ניוטון על הקצה הנע של VI, בעוד שהמיתג עצמו מפעיל כוח סגירה של אלפי ניוטון. לכן, זיהוי ירידה בכוח הסגירה של VI דרך התנהגות מכנית של המיתג קשה בשל גודל קטן יחסית של כוח הסגירה של VI לעומת כוח הסגירה של המיתג. במיתגי מגע, לעומת זאת, שבו הכוח המופעל מהמכשיר הנע הוא נמוך יותר, אבחון אובדן ריק מלא דרך התנהגות מכנית עשוי להיות אפשרי יותר.

באמצעות מרכיב נע נוסף ומערכת גילוי, מעקב אחר לחץ מכני מציע פתרון מעשי לבדיקת מצב הריק של VIs באופן מתמיד. שיטה זו מספקת דרך אמינה לזהות אובדן ריק מלא, למרות שהיא אינה יכולה לזהות עלייה חלקית בלחץ בתוך VI. עם זאת, היא מייצגת כלי חשוב להבטיח את השלמות והתפקוד של VIs בטווח רחב של מתחים ויישומים.

שיטה זו מבטיחה זיהוי מהיר של אובדן ריק משמעותי, מאפשרת פעולות תחזוקה או החלפה בזמן, ובכך מגדילה את האמינות והבטיחות של מערכות חשמל המסתמכות על VIs.

רקע על מעקב אחר מצב פריסט ריק באמצעות שיטת מעקב לחץ מכני

שיטת מעקב לחץ מכני מעריכה את שלמות הריק של פריסט ריק (VI) על ידי גילוי שינויים בהתנהגות מכנית כתוצאה מאובדן כוח סגירה הנגרם על ידי לחץ האטמוספירה על הקצה הנע. שיטה זו מספקת מדידה בינארית של עבר/נכשל שמראה האם VI איבד את הריק שלו והפך ל-"עד לאוויר". לחצים סביב לחץ המינימום של פאשן ונקודות קריטיות אחרות שבהן מתחילים להידרדר ביצועי VI הם נמוכים מדי כדי לגרום לשינוי מכני ניכר באמצעות שיטה זו.

יתרונות וחסרונות של שיטת מעקב לחץ מכני

יתרונות:
•  patibility: השיטה совместима с различными типами изоляции, включая SF6, масло и твердую изоляцию, при условии, что практические вопросы, такие как ограничения по пространству и направление света к оборудованию обнаружения, могут быть решены.
•  יתרונות טכניקת אופטית: שימוש בטכניקת אופטית מאפשר לה้าย מרכיבים לא אופטיים לחלקה בעל מתח נמוך של המיתג, מה שיכול לשפר את הבטיחות ואת קלות התחזוקה.
חסרונות:
•  דרישה להתקנה: המרכיב הנע הנדרש למעקב אחר לחץ חייב להתקן במהלך ייצור ה-VI הראשוני. הוא אינו ניתן להתקנה מחדש ב-VIs שכבר נבנו. אם כי מבחינה תאורטית ייתכן ולהתקין VIs המצוידים בתכונה זו במיתגים קיימים יחד עם ציוד המעקב הנדרש, אתגרים מעשיים הקשורים להכנסת ההרחבה עבור המרכיב הנוסף לתוך התקנים קיימים לעיתים קרובות מ rendre cette option impraticable.
•  דאגות לגבי אמינות: אמינות ציוד המדידה בהשוואה ל-VI עצמה מהווה סיכון משמעותי. חיבור חלקי נלווה נוספים ל-VI מכניס נתיבי ניקוז חדשים ועשוי להיות יותר פגיע להיזדקק במהלך ההתקנה, מה שיכול להוביל לאובדן ריק.

פגיעות מרכיבים:

• טכניקות אופטיות: אופטיקה סיבית המשמשת במערכת גילוי פגיעות למישפיות, נזק במהלך ההתקנה והכלה עקב קONDENSAÇÃO ou poeira.

• שיטה של מגע חשמלי: גילוי תנועה באמצעות מגעים חשמליים דורש מעגל מיקרו סגור ל-VI, שחייב להיות מבודד חשמלית. זה מביא מספר מצבים אפשריים של כשל, כולל בעיות עם אמינות המיקרו-מעגל, העברת אות מוצלחת, הזנת המסלול והשימור של המבודדות החשמלית.

לסיכום, בעוד שיטת מעקב לחץ מכני מציעה דרך פשוטה לאשר אם VI איבד את הריק שלו לחלוטין, היא מגיעה עם מגבלות משמעותיות. אלו כוללות את אי-היכולת להתקין מחדש VIs קיימים, דאגות אפשריות לגבי אמינות מרכיבים נוספים ואתגרים מעשיים הקשורים להתקנה ולתפעול. שיקול זהירה של גורמים אלה חיוני בעת קביעת התאימות של שיטה זו ליישומים ספציפיים. הבטחת עיצוב חזק והתקנה יכולים לעזור להפחית כמה מהסיכונים הללו, ובכך לשפר את האמינות והיעילות הכוללת של מערכות מעקב אחר פריסטים ריקים.