דיון קצר על בדיקת וניתוח מיקרו-מים בגז במעגלים חותכים מסוג SF6

ממתני SF₆ הם בעלי תכונות פיזיות, כימיות, מבודדות ומדכאות חשמל מצוינות. הם מאפשרים מספר גדול של הפסקות רצופות, יש להם רעש נמוך ולא קיים בהם סיכון לפיצוץ. בנוסף, הם קטנים בגודלם, קלים במשקלם, בעלי קיבולת גדולה, ודורשים שמירה מינימלית או אף לא כל שמירה. כתוצאה מכך, הם הולכים ומחליפים בהדרגה את הממתנים המסורתיים מלאי שמן ואת ממתני אוויר מכווצ. כמו כן, במפזרי חשמל בינוניים, לממתנים הללו יש יתרונות כגון אי-הדלקה מחדש כשהם מפסיקים זרם קיבולי ואי-יצירה של מתח עודף כשהם מפסיקים זרם אינדוקטיבי, מה שהוביל לשימוש נרחב בהם.

1 תכונות הגז SF₆
1.1 תכונות פיזיות

משקלו המולקולרי של גז ה-SF₆ הוא 146.07, והקוטר המולקולרי שלו הוא 4.56×10⁻¹⁰ מ'. הוא קיים במצב גזי בטמפרטורה ונשיאה סטנדרטיות. בטמפרטורה של 20° צלזיוס ובנשיאה אטמוספרית אחת, הצפיפות שלו היא 6.16 גרם לליטר (בערך חמישה פעמים יותר מאוויר). טמפרטורת הקריטית של גז ה-SF₆ היא 45.6° צלזיוס, והוא יכול להיחשב לחוזק באמצעות דחיסה. בדרך כלל, הוא מועבר בצינורות פלדה במצב נוזלי. גז SF₆ טהור הוא ללא צבע, ללא ריח, ללא טעם, לא רעיל ולא בעיר.

1.2 תכונות חשמליות

(1) SF₆ הוא גז נגטיבי חשמלית (יכול לספוג אלקטרונים חופשיים), עם תכונות מדכאות חשמל ומבודדות מצוינות. בשדה חשמלי אחיד בנשיאה אטמוספרית אחת, עמידת המתח של גז ה-SF₆ היא בערך פי 2.5 מאשר הניטורן.
(2) גז SF₆ טהור הוא גז אִינֶרְטִי. הוא מתפרק תחת השפעת קשת חשמלית. כאשר הטמפרטורה עולה מעל 4000K, רוב תוצרי התפרקות הם אטומי גופרית ואפלואור. לאחר כיבוי הקשת, רוב תוצרי התפרקות מתאחדים מחדש למולקולות SF₆ יציבות. חלק קטן מאוד מתוצרי התפרקות מגיבים כימית עם אטומים מתכות חופשיים, מים ואוקסיגן במהלך האיחוד, ויוצר פלואורידים מתכות ופלואורידים של אוקסיגן וגופרית.

2 בדיקת מיקרו-מים בגז ממתן SF₆
2.1 משמעות בדיקת מיקרו-מים

בוחן את כמות המיקרו-מים בגז הוא פריט בדיקה מרכזי עבור ממתני SF₆. גז SF₆ חדש או גז בתפעול המכיל כמויות קטנות של מים ישפיע ישירות על תכונות הגז. כאשר כמות המים מגיעה לרמה מסוימת, עלולים להתרחש תגובות הידרוליזה, שיוצרות חומרים חומציים המשחזרים את הציוד. במיוחד בטמפרטורות גבוהות ובאפקט קשת חשמלית, ניתן לייצר בקלות פלואורידים נמוכים רעילים. החומרים פלואורוסולפוריים מגיבים עם מים כדי ליצור חומצה הידרフルורית, חומצה גופרתית וכימיקלים רעילים אחרים, המסכנים את חייהם של עובדי ההתקנה וממשחים את חומרי המבודדים או המתכת של הממתן, וגורם להתנוון המבודד. כאשר הממתן מותקן בחוץ והטמפרטורה יורדת באופן חד, כמות מוגברת של מים בגז ה-SF₆ יכולה להתכונן על פני משטחי החומר הסולידי, וגורמת לתפרץ. במקרה חמור, זה יכול לגרום להתפוצצות הממתן.

2.2 שיטות בדיקה

(1) שיטת המשקל: לאחר מעבר דרך יבשן, מדדו בדיוק את שינוי המשקל. עם זאת, שיטה זו דורשת תפעול מורכב וצריכה כמות גדולה של גז בסביבה בתמperature קבועה, ברטיבות קבועה וללא אבק.
(2) שיטת נקודת הטלה: כאשר הטמפרטורה של מערכת הבדיקה מעט נמוכה מנקודת הטלה של hơi מים (נקודת הטלה) בגז המדגם, המערכת יכולה לספק אות חשמלי. לאחר הרחבת האות והפלט, נקבעת כמות המים לפי ערך נקודת הטלה. כיום, זו שיטה חשובה למדידת מיקרו-מים ב-SF₆, וישנם מדדי נקודות טלה מיוצרים הן בארץ והן בחו"ל.

3 מקורות וניהול לחות בגז ממתן SF₆
3.1 מקורות הלחות בגז

(1) עבור גז חדש, המקורות העיקריים של לחות הם: בדיקה שאינה מספקת במפעל ייצור הגז; סביבות אחסון לא תואמות במהלך העברת הגז; וזמן אחסון ארוך מדי.
(2) עבור ציוד חשמלי ממולא בגז SF₆, המקורות העיקריים של לחות הם: הלחות שנובעת מהגז עצמו; כמות קטנה של לחות שנותרה עקב ניקוי לא מלא של הגז לפני ממולאי; הלחות שמשוחררת לאורך זמן מחומרי מבודד, חיבורים מיוחדים ורכיבים בציוד החשמלי; והלחות שנכנסת מבחוץ דרך דליפות באquipement.

3.2 אמצעי בקרה לכמות המים בגז SF₆ בממתן SF₆

בטיח בדיקה מדויקת איכות בעת קבלה של גז חדש; בקרה על טיפול בחלקים מבודדים; בקרה על איכות החלקים המסתמים; בקרה על איכות המסננים; בקרה על פעולה במהלך ממולאי הגז; תגבר את בדיקת הדליפות של הגז במהלך התפעול; והתגבר על הבקרה והמדידה של מיקרו-מים של הגז במהלך התפעול.

4 רעילות הגז SF₆

כאשר משתמשים בגז SF₆ בציוד חשמלי, בין אם בתנאי תקלה או במהלך ניתוק קשת חשמלית רגיל, הוא עשוי להתפרק ולהפיק פלואורידים של אוקסיגן וגופרית, וכן אבקת פלואורידים מתכות. כאשר כמות הפלואורידים הידרוליזטים בגז ה-SF₆ מגיעה לקonzentration מסוימת, הגז ה-SF₆ נהיה רעיל, והוא גם משפיע על חוזק המבודד ותפקוד הדיכוי של הקשת של הגז ה-SF₆ בציוד החשמלי.

תחת השפעת פליטה חשמלית וקשת, ממתני גז ה-SF₆ יפיקו גזים רעילים מאוד באמצעות פירוק ואיוון. מכיוון שהגזים הללו חסרי צבע וריח, קשה לגבות אותם. בנוסף, עם צפיפות של 6.16 גרם לליטר (בערך חמישה פעמים יותר מאוויר), חלק מהגזים הרעילים והמזיקים שנוצרים במהלך המניטורינג מתרכזים ליד הקרקע בחדר הממתן. זה מגביר את הסכנה להרעלה של העובדים במהלך פירוק הממתן, תיקונים גדולים או בדיקת מיקרו-מים של הגז, מה שהופך לאיום גדול על בריאותם הפיזית והנפשית של העובדים ועל תפעול בטיחותי של הציוד.

לדוגמה, אם לא מותקנים חדר הממתן של ה-SF₆ מערכת מוניטורינג והתרעה על דליפות גז SF₆ ומכשיר מדידת דליפות כמותית של גז ה-SF₆, אין אפשרות לדעת אם ריכוז ה-SF₆ נמצא בתחום התקן הבטיחותי. הניסיון מראה שלמרות בסביבה עם כמויות קטנות מאוד של תוצרי פירוק, העובדים עשויים לחוש גזים חדים או בלתי נוחים, שיכולים לגרום לעקיצות ברורות באף, פה ועיניים. בדרך כלל, לאחר הרעלה, יכולים להופיע תסמינים כגון דמעות, ניעור, ריצפת, תחושת שריפה בנאף ובלוע, קול צרוד, קהות, головокружение, тошнота, ощущение сдавленности в груди и дискомфорт в шее. В тяжелых случаях может даже произойти шок.

Следовательно, онлайн-мониторинг утечек газа SF₆ стал важной темой текущих технических исследований. Например, вытяжка может быть органически контролирована вместе с системой тревоги по утечке газа SF₆, чтобы вентилятор автоматически включался, когда концентрация утечки газа SF₆ превышает стандарт, обеспечивая безопасность персонала и оборудования.

שני הפריטים החשובים ביותר למדידה בממתני SF₆ הם כמות המים ובדיקת הדליפות. אם אמינותם מושפעת, זה גם יזהם את הסביבה. לכן, הבקרה והמדידה של מיקרו-מים והדליפות בממתני SF₆ בתפעול זכו להרבה תשומת לב.

(3) שיטת אלקטרוליזה: היא יכולה למדוד לחות בגז באופן אינטרמינלי או מתמשך. ישנם שיטות אחרות לבדיקת מיקרו-מים בגז SF₆, כגון שיטת אוסילציה קריסטל קוורץ, קלורימטריה של ספיגה, וכרומטוגרפיה גזית. עם זאת, בשל עלות גבוהה של המכשירים או מגבלות טכנולוגיות, הן לא הופצו ונאימצו בצורה רחבה.