بحث مختصر درباره آزمایش و تحلیل آب میکرو در شیرکنترهای SF6

سیلوکرهای SF₆ دارای ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی، عایق‌بندی و خاموش‌کنندگی بسیار خوب هستند. آنها اجازه می‌دهند تعداد زیادی قطع متوالی را داشته باشند، سر و صدای کمی دارند و خطر جرقه‌زنی ندارند. علاوه بر این، اندازه و وزن کم، ظرفیت بالا و نیاز به نگهداری کم یا بدون نگهداری دارند. بنابراین، آنها به تدریج سیلوکرهای روغنی و هوای فشرده سنتی را جایگزین می‌کنند. همچنین، در توزیع برق با ولتاژ متوسط، این سیلوکرهای مزایایی مانند عدم باززندگی در قطع جریان خازنی و عدم ایجاد ولتاژ بیش از حد در قطع جریان القایی دارند که منجر به کاربرد گسترده آنها شده است.

۱ ویژگی‌های گاز SF₆
۱.۱ ویژگی‌های فیزیکی

وزن مولکولی گاز SF₆ ۱۴۶.۰۷ است و قطر مولکولی آن ۴.۵۶×۱۰⁻¹⁰ متر است. در دما و فشار محیطی معمولی به صورت گازی وجود دارد. در دمای ۲۰ درجه سانتیگراد و فشار یک جو، چگالی آن ۶.۱۶ گرم در لیتر (تقریباً پنج برابر هوا) است. دمای بحرانی گاز SF₆ ۴۵.۶ درجه سانتیگراد است و می‌تواند با فشرده شدن مایع شود. معمولاً در اسیدهای فولادی در حالت مایع حمل می‌شود. گاز SF₆ خالص بی‌رنگ، بی‌بو، بی‌طعم، غیر سمی و غیر قابل اشتعال است.

۱.۲ ویژگی‌های الکتریکی

(۱) SF₆ یک گاز الکترومنفی (قابل جذب الکترون‌های آزاد) با ویژگی‌های خاموش‌کنندگی و عایق‌بندی بسیار خوب است. در میدان الکتریکی یکنواخت تحت فشار یک جو استاندارد، مقاومت ولتاژی گاز SF₆ تقریباً ۲.۵ برابر نیتروژن است.
(۲) گاز SF₆ خالص یک گاز غیرفعال است. در ناحیه قوس الکتریکی تجزیه می‌شود. وقتی دما بیش از ۴۰۰۰K می‌شود، بیشتر محصولات تجزیه اتم‌های تکی سولفور و فلور هستند. پس از خاموش شدن قوس، بیشتر محصولات تجزیه دوباره به مولکول‌های پایدار SF₆ ترکیب می‌شوند. در میان آنها، مقدار بسیار کمی از محصولات تجزیه در طول فرآیند ترکیب با اتم‌های فلز آزاد، آب و اکسیژن واکنش شیمیایی دارند و فلوریدهای فلزی و فلوریدهای اکسیژن و سولفور را تولید می‌کنند.

۲ آزمون آب ریزی گاز سیلوکرهای SF₆
۲.۱ اهمیت آزمون آب ریزی

تشخیص محتوای آب ریز در گاز یکی از آزمون‌های مهم برای سیلوکرهای SF₆ است. گاز SF₆ جدید یا گاز در حال عمل با مقدار کمی آب مستقیماً ویژگی‌های گاز را تحت تأثیر قرار می‌دهد. وقتی میزان آب به سطح خاصی می‌رسد، واکنش‌های هیدرونزیاسی ممکن است رخ دهد که مواد اسیدی تولید می‌کنند و تجهیزات را فرسوده می‌کنند. به ویژه در دماهای بالا و تحت تأثیر قوس الکتریکی، فلوریدهای سمی کم فلزی به راحتی تولید می‌شوند. ترکیبات فلور سولفوری که تولید می‌شوند با آب واکنش داده و اسید هیدروفلوریک، اسید سولفوریک و مواد شیمیایی سمی دیگر تولید می‌کنند که جان کارکنان نگهداری را به خطر می‌اندازند و مواد عایق‌بندی یا فلزات سیلوکر را فرسوده می‌کنند و منجر به کاهش عایق‌بندی می‌شوند. وقتی سیلوکر در خارج از ساختمان نصب شده و دما به طور ناگهانی کاهش می‌یابد، مقدار زیادی آب در گاز SF₆ ممکن است روی سطح ماده جامد تراکم کند و منجر به خاموش شدن ناگهانی شود. در شرایط وخیم می‌تواند منجر به انفجار سیلوکر شود.

۲.۲ روش‌های آزمون

(۱) روش وزنی: پس از عبور از یک جاذب، تغییر وزن آن دقیقاً اندازه‌گیری می‌شود. اما این روش نیاز به عملیات بالا دارد و مقدار زیادی گاز را در محیطی با دما و رطوبت ثابت و بدون گرد و غبار مصرف می‌کند.
(۲) روش نقطه شبنم: وقتی دمای سیستم آزمون کمی کمتر از دمای اشباع بخار آب (نقطه شبنم) در گاز نمونه است، سیستم آزمون می‌تواند سیگنال الکتریکی ارائه دهد. پس از تقویت و خروجی، مقدار آب بر اساس مقدار نقطه شبنم تعیین می‌شود. در حال حاضر، این روش یکی از روش‌های مهم برای اندازه‌گیری آب ریز در SF₆ است و دستگاه‌های نقطه شبنم داخل و خارج کشور تولید می‌شوند.

۳ منابع و کنترل رطوبت در گاز سیلوکرهای SF₆
۳.۱ منابع رطوبت در گاز

(۱) برای گاز جدید، منابع اصلی رطوبت عبارتند از: کشف ناقص توسط کارخانه تولید گاز؛ محیط‌های ذخیره‌سازی نامناسب در حین حمل و نقل؛ و مدت زمان ذخیره‌سازی بیش از حد.
(۲) برای تجهیزات الکتریکی پر شده با گاز SF₆، منابع اصلی رطوبت عبارتند از: رطوبتی که توسط خود گاز SF₆ ایجاد می‌شود؛ مقدار کمی رطوبت باقی‌مانده به دلیل پاکسازی ناقص گاز قبل از شارژ؛ رطوبت تدریجی که از مواد عایق‌بندی، قطعات جوشکاری شده و قطعات تجهیزات الکتریکی آزاد می‌شود؛ و رطوبتی که از خارج از تجهیزات از طریق لکه‌های تجهیزات وارد می‌شود.

۳.۲ اقدامات کنترل محتوای آب گاز SF₆ در سیلوکرهای SF₆

اطمینان از کنترل کیفیت دقیق در زمان پذیرش گاز جدید؛ کنترل پردازش قطعات عایق‌بندی؛ کنترل کیفیت قطعات بستن؛ کنترل کیفیت جاذب‌ها؛ کنترل عملیات در حین شارژ گاز؛ تقویت کشف نشت گاز در حین عملیات؛ و تقویت نظارت و اندازه‌گیری آب ریز گاز در حین عملیات.

۴ سمیت گاز SF₆

وقتی گاز SF₆ در تجهیزات الکتریکی استفاده می‌شود، چه در شرایط خرابی یا در طول قطع قوس عادی، ممکن است تجزیه شده و فلوریدهای اکسیژن و سولفور و پودر فلورید فلزی تولید کند. وقتی میزان فلوریدهای قابل هیدرونزیاسی در گاز SF₆ به میزان خاصی می‌رسد، گاز SF₆ سمی می‌شود و همچنین تأثیر بر قوت عایق‌بندی و عملکرد خاموش‌کنندگی گاز SF₆ در تجهیزات الکتریکی دارد.

تحت تأثیر جریان جرقه و قوس الکتریکی، سیلوکرهای گاز SF₆ گازهای بسیار سمی را از طریق تجزیه و یونیزاسیون تولید می‌کنند. از آنجا که این گازها بی‌رنگ و بی‌بو هستند، تشخیص آنها دشوار است. علاوه بر این، با چگالی ۶.۱۶ گرم در لیتر (تقریباً پنج برابر هوا)، برخی از گازهای سمی و مضر تولید شده در حین نظارت در نزدیکی زمین در اتاق کلید SF₆ تجمع می‌کنند. این امر باعث می‌شود که خطر مسمومیت کارکنان در حین تجزیه و تحلیل سیلوکر، تعمیرات عمده یا آزمون آب ریز گاز بوجود آید و تهدید بزرگی برای سلامت جسمی و روانی کارکنان و عملکرد ایمن تجهیزات ایجاد می‌کند.

به عنوان مثال، اگر سیستم نظارت و هشدار نشت گاز SF₆ و دستگاه تشخیص کمی نشت گاز SF₆ در اتاق کلید SF₆ نصب نشده باشد، امکان معلوم شدن اینکه غلظت SF₆ در محدوده استاندارد ایمنی قرار دارد یا خیر وجود ندارد. تجربه نشان می‌دهد که حتی در محیطی با مقدار بسیار کمی محصولات تجزیه، کارکنان ممکن است گازهای تیز یا نامطبوع را احساس کنند که می‌تواند تحریک واضحی برای بینی، دهان و چشم ایجاد کند. معمولاً بعد از مسمومیت، علائمی مانند آب چشمان، سرفه، آب بینی، احساس سوختگی در استخوان‌های بینی و گلو، صدای خشن، سرفه، سرگیجه، تهوع، تنگی نفس و ناراحتی گردن رخ می‌دهد. در شرایط خطرناک، شوک ممکن است رخ دهد.

بنابراین، نظارت آنلاین بر نشت گاز SF₆ موضوع مهمی در تحقیقات فنی فعلی شده است. به عنوان مثال، می‌توان فن تهویه را به صورت آلی با سیستم هشدار نشت گاز SF₆ کنترل کرد، به گونه‌ای که فن تهویه به طور خودکار وقتی که غلظت نشت گاز SF₆ از استاندارد عبور کند روشن شود و ایمنی کارکنان و تجهیزات را تضمین کند.

دو مورد مهم نظارت بر سیلوکرهای SF₆ محتوای آب و تشخیص نشت هستند. اگر قابلیت اطمینان آنها تحت تأثیر قرار گیرد، محیط زیست نیز آلوده می‌شود. بنابراین، نظارت بر محتوای آب ریز و تشخیص نشت سیلوکرهای SF₆ در حین عملیات مورد توجه زیادی قرار گرفته است.

(۳) روش الکترولیز: می‌تواند رطوبت موجود در گاز را به صورت متناوب یا مداوم اندازه‌گیری کند. روش‌های دیگری برای آزمون آب ریز گاز SF₆ وجود دارد مانند روش نوسان کوارتز فشاری، کالوریمتری جذب و کروماتوگرافی گاز. اما به دلیل هزینه بالای دستگاه‌ها یا محدودیت‌های فنی، آنها به طور گسترده‌ای ترویج و کاربرد نیافته‌اند.