SF6 सर्किट ब्रेकर में गैस माइक्रो-वाटर की परीक्षण और विश्लेषण पर संक्षिप्त चर्चा

SF₆ सर्किट ब्रेकर उत्कृष्ट भौतिक, रासायनिक, अवरोधी और चाप-निरोधक गुणों के साथ होते हैं। वे लगातार अनेक बार बाधा डालने की अनुमति देते हैं, कम शोर होते हैं और चिंगारी के जोखिम से मुक्त होते हैं। इसके अलावा, वे छोटे आकार के, हल्के वजन के, बड़े क्षमता वाले और कम या शून्य रखरखाव की आवश्यकता होती है। इस परिणामस्वरूप, वे धीरे-धीरे पारंपरिक तेल-भरे सर्किट ब्रेकर और संपीड़ित हवा वाले सर्किट ब्रेकर को बदल रहे हैं। इसके अलावा, मध्य-वोल्टेज वितरण में, ये सर्किट ब्रेकर ऐसे फायदे प्रदान करते हैं जैसे कि क्षमता धारा को रोकने पर नया-फिर से जलना नहीं और इंडक्टिव धारा को रोकने पर ओवर-वोल्टेज नहीं उत्पन्न होता, जिससे उनका व्यापक उपयोग होने लगा है।

1 SF₆ गैस के गुण
1.1 भौतिक गुण

SF₆ गैस का अणुभार 146.07 है, और इसका अणु व्यास 4.56×10⁻¹⁰ m है। यह सामान्य ताप और दबाव पर गैसीय अवस्था में मौजूद रहता है। 20°C और एक वायुमंडलीय दबाव पर, इसका घनत्व 6.16 g/L (हवा की तुलना में लगभग पाँच गुना) होता है। SF₆ गैस का निर्णायक ताप 45.6°C है, और इसे संपीड़न द्वारा तरल रूप में परिवर्तित किया जा सकता है। आमतौर पर, यह तरल रूप में इस्पात के सिलेंडरों में परिवहन किया जाता है। शुद्ध SF₆ गैस रंगहीन, गंधहीन, स्वादहीन, गैर-विषाक्त और गैर-आगजनक होती है।

1.2 विद्युतीय गुण

(1) SF₆ एक इलेक्ट्रोनिगेटिव गैस (स्वतंत्र इलेक्ट्रॉनों को अवशोषित करने में सक्षम) है, जिसमें उत्कृष्ट चाप-निरोधक और अवरोधी गुण होते हैं। एक समान विद्युत क्षेत्र में एक मानक वायुमंडलीय दबाव पर, SF₆ गैस की वोल्टेज-सहन शक्ति नाइट्रोजन की तुलना में लगभग 2.5 गुना होती है।
(2) शुद्ध SF₆ गैस एक निष्क्रिय गैस है। यह चाप के प्रभाव में विघटित हो जाती है। जब ताप 4000K से अधिक हो जाता है, तो अधिकांश विघटन उत्पाद सल्फर और फ्लोरीन के एकल परमाणु होते हैं। चाप बंद होने के बाद, विघटन उत्पादों का अधिकांश फिर से स्थिर SF₆ अणुओं में फिर से संयोजित हो जाता है। इनमें से, एक बहुत ही छोटी मात्रा की विघटन उत्पाद फिर से संयोजन की प्रक्रिया के दौरान स्वतंत्र धातु परमाणुओं, पानी और ऑक्सीजन के साथ रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया करती है, जिससे धातु फ्लोराइड और ऑक्सीजन और सल्फर के फ्लोराइड बनते हैं।

2 SF₆ सर्किट ब्रेकर गैस का माइक्रो-पानी परीक्षण
2.1 माइक्रो-पानी परीक्षण का महत्व

गैस में माइक्रो-पानी की मात्रा का पता लगाना SF₆ सर्किट ब्रेकर के लिए एक प्रमुख परीक्षण प्रकार है। नई SF₆ गैस या ऑपरेशन में ट्रेस मात्रा में पानी वाली गैस गैस के गुणों पर तुरंत प्रभाव डालेगी। जब पानी की मात्रा एक निश्चित स्तर तक पहुंच जाती है, तो हाइड्रोलाइसिस प्रतिक्रियाएं होने की संभावना होती है, जिससे अम्लीय पदार्थ उत्पन्न होते हैं जो उपकरणों को क्षतिग्रस्त कर सकते हैं। विशेष रूप से उच्च ताप और चाप के प्रभाव में, विषाक्त निम्न-फ्लोराइड आसानी से उत्पन्न होते हैं। नतीजतन, फ्लोरोसल्फर यौगिक पानी के साथ प्रतिक्रिया करके अत्यधिक क्षारीय हाइड्रोफ्लोरिक अम्ल, सल्फ्यूरिक अम्ल और अन्य अत्यधिक विषाक्त रासायनिक पदार्थ बनाते हैं, जो रखरखाव कर्मियों की जान को खतरे में डालते हैं और सर्किट ब्रेकर के अवरोधी सामग्री या धातुओं को क्षतिग्रस्त करते हैं, जिससे अवरोधी गुण घट जाते हैं। जब सर्किट ब्रेकर बाहरी तापमान में स्थापित होता है और तापमान तेजी से गिर जाता है, तो SF₆ गैस में अतिरिक्त पानी सॉलिड मीडियम की सतह पर ठंडा होकर बन सकता है, जिससे फ्लैशओवर हो सकता है। गंभीर मामलों में, यह सर्किट ब्रेकर को विस्फोट कर सकता है।

2.2 परीक्षण विधियाँ

(1) भार विधि: ड्राइंग एजेंट से गुजरने के बाद, इसके वजन के परिवर्तन को सटीक रूप से मापा जाता है। हालांकि, यह विधि उच्च संचालन की आवश्यकताओं को पूरा करती है और एक स्थिर-ताप, स्थिर-नमी और धूल-मुक्त वातावरण में बड़ी मात्रा में गैस का उपभोग करती है।
(2) ड्रॉप-पॉइंट विधि: जब परीक्षण प्रणाली का तापमान नमकी वाष्प (ड्रॉप-पॉइंट) के विलयन तापमान से थोड़ा कम हो, तो परीक्षण प्रणाली विद्युत सिग्नल प्रदान कर सकती है। विस्तार और आउटपुट के बाद, ड्रॉप-पॉइंट मान के आधार पर पानी की मात्रा निर्धारित की जाती है। वर्तमान में, यह विधि SF₆ में ट्रेस पानी मापन के लिए एक महत्वपूर्ण साधन है, और ड्रॉप-पॉइंट मीटर घरेलू और विदेशी दोनों उत्पादित किए जाते हैं।

3 SF₆ सर्किट ब्रेकर गैस में नमी का स्रोत और नियंत्रण
3.1 गैस में नमी का स्रोत

(1) नई गैस के लिए, नमी के मुख्य स्रोत निम्नलिखित हैं: गैस निर्माण संयंत्र द्वारा अपर्याप्त गंभीर परीक्षण; परिवहन के दौरान गैस को रखने के लिए अनुपातिक वातावरण; और अत्यधिक संचयण समय।
(2) SF₆ गैस से भरे विद्युत उपकरणों के लिए, नमी के मुख्य स्रोत निम्नलिखित हैं: SF₆ गैस स्वयं द्वारा लाए गए नमी; गैस भरने से पहले पूर्ण शोधन के अभाव में छोटी मात्रा में शेष नमी; विद्युत उपकरणों में अवरोधी सामग्री, वेल्डेड हिस्से और घटकों द्वारा समय के साथ-साथ धीरे-धीरे रिहाई की जाने वाली नमी; और उपकरणों के द्वारा रिसाव से बाहर से आने वाली नमी।

3.2 SF₆ सर्किट ब्रेकर में SF₆ गैस की नमी के लिए नियंत्रण उपाय

नई गैस के स्वीकृति के दौरान गुणवत्ता परीक्षण की सुनिश्चितता; अवरोधी हिस्सों के उपचार का नियंत्रण; सीलिंग हिस्सों की गुणवत्ता का नियंत्रण; अवशोषकों की गुणवत्ता का नियंत्रण; गैस भरने के दौरान संचालन का नियंत्रण; संचालन के दौरान गैस रिसाव परीक्षण को मजबूत करना; और संचालन के दौरान गैस की माइक्रो-पानी की निगरानी और माप को मजबूत करना।

4 SF₆ गैस की विषाक्तता

जब SF₆ गैस विद्युत उपकरणों में उपयोग की जाती है, चाहे दोष की स्थिति में या सामान्य चाप-निरोधन के दौरान, यह ऑक्सीजन और सल्फर के फ्लोराइड और धातु फ्लोराइड पाउडर उत्पन्न करने के लिए विघटित हो सकती है। जब SF₆ गैस में हाइड्रोलाइजेबल फ्लोराइड्स की मात्रा एक निश्चित सांद्रता तक पहुंच जाती है, तो SF₆ गैस विषाक्त हो जाती है, और यह विद्युत उपकरणों में SF₆ गैस की अवरोधी शक्ति और चाप-निरोधक गुणों पर भी प्रभाव डालती है।

स्पार्क डिस्चार्ज और चाप के प्रभाव में, SF₆ गैस सर्किट ब्रेकर विघटन और आयनन के माध्यम से अत्यधिक विषाक्त गैसें उत्पन्न करते हैं। चूंकि ये गैसें रंगहीन और गंधहीन होती हैं, इन्हें पहचानना कठिन होता है। इसके अलावा, 6.16 g/L (हवा की तुलना में लगभग पाँच गुना) के घनत्व के साथ, निगरानी के दौरान उत्पन्न कुछ विषाक्त और हानिकारक गैसें स्विच रूम के निकट जमा हो जाती हैं। इससे कामगारों को सर्किट ब्रेकर के विघटन, बड़ी मरम्मत, या गैस की माइक्रो-पानी परीक्षण के दौरान विषाक्तता का संभावित खतरा होता है, जो कामगारों के शारीरिक और मानसिक स्वास्थ्य और उपकरणों के सुरक्षित संचालन के लिए बड़ा खतरा बन जाता है।

उदाहरण के लिए, अगर SF₆ स्विच रूम में SF₆ गैस रिसाव निगरानी और अलर्ट प्रणाली और क्वांटिटेटिव SF₆ गैस रिसाव डिटेक्टर नहीं लगाए गए, तो यह नहीं पता चल सकता कि SF₆ सांद्रता सुरक्षित मानक रेंज के अंदर है या नहीं। अनुभव दर्शाता है कि भले ही बहुत ही ट्रेस मात्रा के विघटन उत्पादों के वातावरण में, कामगार तीव्र या असहज गैस महसूस कर सकते हैं, जो नाक, मुंह और आंखों को स्पष्ट रूप से उत्तेजित कर सकते हैं। आमतौर पर, विषाक्तता के बाद, आंसू, छींक, नाक से द्रव, नाक और गले में जलन, घर्षण आवाज, खांसी, चक्कर, उल्टी, छाती की तंगी, और गर्दन की असहजता जैसे लक्षण दिखाई दे सकते हैं। गंभीर मामलों में, शॉक भी हो सकता है।

इसलिए, SF₆ गैस रिसाव की ऑनलाइन निगरानी वर्तमान तकनीकी शोध का एक प्रमुख विषय बन गई है। उदाहरण के लिए, एक्सहॉस्ट फैन को SF₆ गैस रिसाव अलर्ट प्रणाली के साथ जैविक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है, ताकि जब SF₆ गैस रिसाव सांद्रता मानक से ऊपर जाती है, तो एक्सहॉस्ट फैन स्वचालित रूप से चालू हो सके, जिससे कामगारों और उपकरणों की सुरक्षा सुनिश्चित हो।

SF₆ सर्किट ब्रेकर के लिए दो सबसे महत्वपूर्ण निगरानी प्रकार पानी की मात्रा और रिसाव परीक्षण हैं। अगर उनकी विश्वसनीयता प्रभावित हो, तो यह वातावरण को भी प्रदूषित करेगा। इसलिए, संचालन में SF₆ सर्किट ब्रेकर की माइक्रो-पानी और रिसाव परीक्षण पर बहुत ध्यान दिया जा रहा है।

(3) विद्युत-अपघटन विधि: यह गैस में नमी को असतत या लगातार माप सकती है। SF₆ गैस के माइक्रो-पानी परीक्षण के लिए अन्य विधियाँ भी हैं, जैसे पायेजोइलेक्ट्रिक क्वार्ट्ज दोलन विधि, अवशोषण उष्मामिति, और गैस क्रोमेटोग्राफी। हालांकि, उपकरणों की उच्च लागत या तकनीकी सीमाओं के कारण, ये विधियाँ व्यापक रूप से प्रचारित और उपयोग में नहीं लाई गई हैं।