Rövid tárgyalás a gáz alacsony víztartalmának teszteléséről és elemzéséről SF6 átmenetekben

Az SF₆ áramkörválasztók rendelkeznek kiváló fizikai, kémiai, izoláló és ívkioltó tulajdonságokkal. Lehetővé teszik sok egymást követő megszakítást, alacsony zajszinttel, és nincs csapás kockázata. Emellett kis méretűek, könnyűek, nagy kapacitásúak, és kevés vagy semmilyen karbantartást nem igényelnek. Ezért fokozatosan helyettesítik a hagyományos olajtöltött áramkörválasztókat és a szén-dioxid-gáz tömített áramkörválasztókat. Továbbá a középfeszültségű elosztásban ezek az áramkörválasztók előnyökkel rendelkeznek, mint például a kapacitív áram megszakítása során történő újraszállítás hiánya és az induktív áram megszakítása során történő túlfeszültség generálásának hiánya, ami vezetett széles körű alkalmazásukhoz.

1. Az SF₆ gáz tulajdonságai
1.1 Fizikai tulajdonságok

Az SF₆ gáz molekulatömege 146,07, molekuláris átmérője pedig 4,56×10⁻¹⁰ m. Normál hőmérsékleten és nyomáson létezik gáz állapotban. 20°C-nél és egy atmoszféri nyomásnál a sűrűsége 6,16 g/L (kb. ötször annyi, mint a levegő). Az SF₆ gáz kritikus hőmérséklete 45,6°C, és tömítéssel folyadékba lehet alakítani. Általában folyadék állapotban acélszerelvényekben szállítják. A tiszta SF₆ gáz színtelen, illat- és íztelen, nem mérgező és nem égyszerű.

1.2 Elektromos tulajdonságok

(1) Az SF₆ negatívan töltött gáz (szabad elektronokat tud felvenni), kiváló ívkioltó és izoláló tulajdonságokkal. Egyenletes elektromos mezőben egy normál atmoszferes nyomáson az SF₆ gáz feszültségviszonylatossága körülbelül 2,5-szerese a nitrogénekének.
(2) A tiszta SF₆ gáz inerte gáz. Az ív hatására bomlik le. Ha a hőmérséklet meghaladja a 4000K-at, a legtöbb bomlás terméke egyetlen szén- és flórusatom. Az ív kioltása után a bomlás termékek nagy része ismét stabil SF₆ molekulákká kombinálódik. Közöttük egy nagyon kis mennyiségű bomlás termék kémiai reakcióba lép szabad fémtartalommal, vízzel és oxigénnel a kombinációs folyamat során, amely fémet-flórusokat és oxigén- és szén-flórusokat eredményez.

2. Az SF₆ áramkörválasztó gáz mikro-vízmérése
2.1 A mikro-vízmérés jelentősége

A gázban lévő mikro-vízmennyiség detektálása az SF₆ áramkörválasztók fontos vizsgálói elemi. Az új SF₆ gáz vagy a működés során található apró vízmennyiség közvetlenül befolyásolja a gáz tulajdonságait. Amikor a víztartalom bizonyos szintre éri, lehetséges, hogy hidrolízis reakciók történnek, savas anyagokat eredményezve, amelyek károsíthatják a berendezéseket. Különösen magas hőmérsékleten és ív hatására könnyen képződnek mérgező alacsony flórusok. A keletkezett flórus-szén vegyületek vízzel reagálnak, nagyon korrodáló hidroflórusavat, szulfirsavot és más nagyon mérgező kémiai anyagokat eredményezve, ami veszélybe sodorja a karbantartó személyzet életét, valamint károsodtatja az áramkörválasztó izoláló anyagait vagy féleimet, miután csökkentik az izolációt. Ha az áramkörválasztó kívüli telepítés esetén a hőmérséklet drasztikusan csökken, a túl sok víz az SF₆ gázban kondenzálhat a szilárd médium felületén, ami viharodáshoz vezethet. Súlyos esetekben ez akár az áramkörválasztó robbanását is okozhatja.

2.2 Mérési módszerek

(1) Gravitációs mód: A szárítóanyon átmenedezve pontosan megmérhető a súlyváltozás. Ez a módszer azonban magas működési követelményeket támaszt, és nagy mennyiségű gáz használatát igényli konstans hőmérsékletű, konstans páratartalmú, pormentes környezetben.
(2) Harmatpont-módszer: Ha a vizsgált rendszer hőmérséklete kissé alacsonyabb, mint a minta gázban lévő vízgőz harmatpontja, a rendszer elektromos jelet adhat. A jelet amplifikálva és kimenetre adva, a víztartalom meghatározható a harmatpont értéke alapján. Jelenleg ez a módszer fontos eszköz az SF₆-ban lévő apró vízmennyiségek mérésehez, és harmatpontmérőket gyártanak hazai és külföldi gyártók is.

3. Az SF₆ áramkörválasztó gázban lévő nedvesség forrásai és ellenőrzése
3.1 A gázban lévő nedvesség forrásai

(1) Az új gáz esetén a nedvesség fő forrásai: a gázgyártó vállalat nem elegendően szigorú ellenőrzése; nem megfelelő tárolási környezet a szállítás során; és túl hosszú tárolási idő.
(2) Az SF₆ gázzal feltöltött elektromos berendezések esetén a nedvesség fő forrásai: a maga az SF₆ gáz által hozott nedvesség; a gáz tisztítása előtt maradt apró nedvességmennyiség; az elektromos berendezés izoláló anyagai, hevesített részei és alkatrészei által idővel lassan kibocsátott nedvesség; és a berendezésből beszivárgó nedvesség.

3.2 Az SF₆ áramkörválasztókban lévő SF₆ gáz nedvesség-tartalmának ellenőrzési intézkedései

Biztosítsunk szigorú minőség-ellenőrzést az új gáz elfogadásakor; irányítsuk az izoláló részek kezelését; ellenőrizzük a szellőzési részek minőségét; ellenőrizzük a szorbenszerző anyagok minőségét; ellenőrizzük a gáz betöltési műveletek minőségét; erősítsük a működés során történő gázszivárgás-ellenőrzést; és erősítsük a működés során történő gáz mikro-vízmennyiségének figyelését és mérését.

4. Az SF₆ gáz mérgező hatása

Amikor SF₆ gázat használnak elektromos berendezésekben, bármi hiba esetén vagy normál ívkioltás során, lehetséges, hogy szén- és flórus-fluoridokat, valamint fémet-flórus porokat hoz létre. Ha az SF₆ gázban lévő hidrolízálható fluoridok tartalma bizonyos koncentrációra éri, az SF₆ gáz mérgezővé válhat, és befolyásolhatja az elektromos berendezésekben lévő SF₆ gáz izolációs erejét és ívkioltó teljesítményét.

Szparkölcsönhatás és ív hatására az SF₆ gáz áramkörválasztók nagyon mérgező gázt hoznak létre diszociáció és ionizáció révén. Mivel ezek a gázok színtelenek és illatlanok, nehéz őket detektálni. Továbbá, 6,16 g/L sűrűséggel (kb. ötször annyi, mint a levegő), a mérnökök által monitorozott műveletek során keletkező néhány mérgező és káros gáz a szakaszterem alján gyűlik. Ez könnyen okozhat munkások potenciális mérgezését az áramkörválasztó szétszerelése, nagyobb javítás vagy a gáz mikro-vízmérése során, ami nagy fenyegetést jelent a munkások fizikai és mentális egészségére, valamint a berendezések biztonságos működésére.

Például, ha az SF₆ szakaszteremben nem telepítik be az SF₆ gázszivárgás-figyelő és -riasztó rendszert, és a kvantitatív SF₆ gázszivárgás-detektort, akkor lehetetlen tudni, hogy az SF₆ koncentráció a biztonsági szabványon belül van-e. A tapasztalat azt mutatja, hogy még a nagyon apró mennyiségű bomlás termékek környezetében is a munkások érezhetik a csípődő vagy kellemetlen gázokat, amelyek nyilvánvalóan irritálhatják az orrt, szájat és szemeket. Általánosságban, a mérgezés után tünetek, mint például könnyezés, hánying, orrhurut, égő érzés az orrcsatorna és a torkban, koppanás, vékony hang, köhögés, fejfájás, hánying, mellkas szorongása, és a nyak kényelmetlensége fordulhat elő. Súlyos esetekben akár sokk is bekövetkezhet.

Ezért az SF₆ gázszivárgás online figyelése jelenlegi technikai kutatások nagy téma lett. Például, a ventilátor és az SF₆ gázszivárgás-riasztó rendszer szervesen ellenőrizhető, így a ventilátor automatikusan bekapcsolódik, ha az SF₆ gázszivárgás-koncentráció meghaladja a szabványt, garantálva a személyzet és a berendezések biztonságát.

Az SF₆ áramkörválasztók két legfontosabb figyelési eleme a víztartalom és a szivárgás-ellenőrzés. Ha megbízhatóságukat befolyásolják, akkor károsíthatják a környezetet is. Ezért a működés során történő SF₆ áramkörválasztók víztartalom- és szivárgás-ellenőrzésének figyelése nagy hangsúlyt kapott.

(3) Elektrolízis módszer: Intervallumonként vagy folyamatosan mérheti a gázban lévő nedvességtartalmat. Más SF₆ gáz mikro-vízmérésekre vonatkozó módszerek is léteznek, mint például a rezgésszemcsoport mód, a szorbció kalorimétrie, és a gázkromatográfia. Azonban a berendezések magas költségei vagy technikai korlátozások miatt ezek nem terjedtek el széles körben.