Īss apskats par gāzes mikroudens testēšanu un analīzi SF6 lādāmajos automātos

SF₆ slazdnīkām ir lieliskas fizikālas, ķīmiskas, izolēšanas un loksnesdzēšanas īpašības. Tās ļauj veikt lielu skaitu pēc kārtas pārtraukumu, ir ar zemu troksni un nav ugunskura risks. Papildus tam, tās ir mazas, vieglas, liela jauda un prasa maz vai pat nekādu apkopi. Tāpēc tos pa soļiem aizstāj tradicionālos eļļpilnus slazdnīkus un sprādzienos stiepienu slazdnīkus. Turklāt vidēja sprieguma elektroapgādē šie slazdnīki piedāvā priekšrocības, piemēram, bez atkalieslodzīšanās, pārtraucot kapacitīva strāvas, un bez pārsprieguma, pārtraucot induktīvo strāvu, kas ir radījis to plašu lietojumu.

1 SF₆ gāzes īpašības
1.1 Fizikālas īpašības

SF₆ gāzes molekulārais svars ir 146,07, un tās molekulu diametrs ir 4,56×10⁻¹⁰ m. Tas pastāv gāzes formā parastajā temperatūrā un spiedienā. 20°C un vienā atmosfēras spiedienā tās blīvums ir 6,16 g/L (aptuveni piecas reizes vairāk nekā gaiss). SF₆ gāzes kritiskā temperatūra ir 45,6°C, un to var likvidēt, kompresējot. Parasti tā tiek transportēta stālā cilindrā likvidā formā. Tīra SF₆ gāze ir bezkrāsa, bezsmarža, bezgarda, neatriska un negorīga.

1.2 Elektriskās īpašības

(1) SF₆ ir negatīvi elektrisks gāze (spēj savākt brīvas elektronus), ar lieliskām loksnesdzēšanas un izolēšanas īpašībām. Vienmērīgā elektriskā laukā vienā standarta atmosfēras spiedienā SF₆ gāzes sprieguma izturība ir aptuveni 2,5 reizes vairāk nekā slāpekļa.
(2) Tīra SF₆ gāze ir inertā gāze. Tā sadalās arka darbībā. Ja temperatūra pārsniedz 4000K, daudzums no sadalīto produktiem ir sulfūra un fluorāna vienātos atomi. Kad arka izdzēšas, lielākā daļa no sadalīto produktiem atkal apvienojas stabiliem SF₆ molekulām. Starp tiem, ļoti maza daļa no sadalīto produktiem ķīmiski reaģē ar brīvajiem metāla atomiem, ūdeni un siltspīti, radojot metālflooridi un flooridus no siltspītes un sulfūra.

2 Mikroudens testēšana SF₆ slazdnīku gāzē
2.1 Mikroudens testēšanas nozīme

Mikroudens satura noteikšana gāzē ir galvenais testa punkts SF₆ slazdnīkiem. Jauna SF₆ gāze vai operatīvā gāze, kas satur mikroskopisku ūdens daudzumu, tieši ietekmē gāzes īpašības. Kad ūdens satura sasniedz noteiktu līmeni, var notikt hidrolīze, radot asinātas vielas, kas var korodēt aprīkojumu. Jo sevišķi augstās temperatūras un arka darbībā viegli rodas toksiši nizeles flooridi. Iegūtie floorsulfūru savienojumi reaģē ar ūdeni, veidojot ļoti korozīvās hidroflooriskās un sulfūrskābes, kā arī citus ļoti toksišus ķīmiskos savienojumus, kas apdraud apkalpojošo personālu dzīvību un korodē slazdnīka izolējošos materiālus vai metālus, izraisojot izolācijas degenerāciju. Ja slazdnīks ir uzstādīts ārpusē un temperatūra strauji pazeminās, pārāk daudz ūdens SF₆ gāzē var kondensēties uz cietās medijas virsmas, izraisot flashover. Smagākajos gadījumos tas var izraisīt slazdnīka eksplodēšanu.

2.2 Testēšanas metodes

(1) Svara metode: Pēc cauruma caur sausājam, tās svara maiņa tiek precīzi mērīta. Tomēr šai metodai ir augsti operatīvie prasības un tā patērē lielu gāzes daudzumu konstantā temperatūrā, konstantā mitrumā un bez pulksteņa vides.
(2) Rauskas punkta metode: Kad testa sistēmas temperatūra ir nedaudz zemāka nekā ūdensgāzes saturotības (rauskas punkta) satura gāzē, testa sistēma var sniegt elektrisko signālu. Pēc amplifikācijas un izvades, ūdens satura noteikšana notiek, balstoties uz rauskas punkta vērtību. Pašlaik šī metode ir svarīgs līdzeklis, lai mērītu mikroskopisku ūdens daudzumu SF₆, un rauskas punkta mērītāji tiek ražoti gan mājās, gan ārvalstīs.

3 SF₆ slazdnīku gāzes mitruma avoti un kontrolēšana
3.1 Gāzes mitruma avoti

(1) Jaunā gāzei galvenie mitruma avoti ir: nepietiekami stingri testēšana gāzes ražošanas rūpnīcā; nesaderīgas glabāšanas apstākļi pārvadājuma laikā; un pārāk ilgs glabāšanas laiks.
(2) Elektrotehniskajam aprīkojumam, kas ir aizpildīts ar SF₆ gāzi, galvenie mitruma avoti ir: mitruma daudzums, ko nodosa pati SF₆ gāze; mazs atlikušais mitruma daudzums, jo gāze netika pilnībā tīrīta pirms uzpildīšanas; mitruma daudzums, kas laikam gradīgi tiek izdalīts no izolējošiem materiāliem, saplāstītajiem detaļām un elektrotehniskā aprīkojuma detaļām; un mitruma daudzums, kas ieplūst no ārpuses caur aprīkojuma ciešanām.

3.2 Kontroles pasākumi SF₆ gāzes mitruma SF₆ slazdnīkos

Pārliecinieties, ka jaunā gāzei tiek veikta stingra kvalitātes kontrole; kontrolējiet izolējošo detaļu apstrādi; kontrolējiet cietumu kvalitāti; kontrolējiet adsorbentu kvalitāti; kontrolējiet gāzes uzpildīšanas procesu; stipriniet gāzes ciešanas detektāciju darbības laikā; un stipriniet gāzes mikroudens monitoringu un mērījumus darbības laikā.

4 SF₆ gāzes toksišums

Kad SF₆ gāze tiek izmantota elektrotehniskajā aprīkojumā, vai nu kļūdainās situācijās, vai normālās arka pārtraukšanas laikā, tā var sadalīties, radot oksīda un sulfūra flooridus, kā arī metālfloorida pulveri. Kad hidrolīzes spējīgo flooridu satura SF₆ gāzē sasniedz noteiktu koncentrāciju, SF₆ gāze kļūst toksiša, un tā arī ietekmē SF₆ gāzes izolācijas stiprumu un arka dzēšanas efektivitāti elektrotehniskajā aprīkojumā.

Spark discharge un arka darbībā SF₆ gāzes slazdnīki var radīt ļoti toksišas gāzes, caur disociāciju un jonizāciju. Ņemot vērā, ka šīs gāzes ir bezkrāsas un bezsmaržas, tās ir grūti uztveramas. Turklāt, ar blīvumu 6,16 g/L (aptuveni piecas reizes vairāk nekā gaiss), dažas no toksišajām un kaitīgām gāzēm, kas tiek radītas monitoringa laikā, akumulējas tuvāk zemei slazdnīku telpā. Tas padara darbiniekus, kas veic slazdnīku demontāžu, lielus remontus vai gāzes mikroudens testēšanu, viegli pakļaujami potenciālai apvelkšanai, kas rada lielu draudu darbinieku fiziskajai un garīgajai veselībai, kā arī aprīkojuma drošai darbībai.

Piemēram, ja SF₆ gāzes ciešanas monitoringa un trauksmes sistēma, kā arī kvantitatīvs SF₆ gāzes ciešanas detektors, nav instalēti SF₆ slazdnīku telpā, ir neiespējami zināt, vai SF₆ koncentrācija atrodas drošā standarta robežās. Pieredze liecina, ka pat ļoti mazās sadalīto produktu daudzumos, darbinieki var just smārstošas vai nepatīkamas gāzes, kas var izraisīt acīm redzamu stimulēšanu nosaulei, mutē un acīm. Parasti, pēc apvelkšanas, simptomi, piemēram, asaras, snekšana, nāse šķiedra, degsmes sajūta nāses un krūtīs, balsis nomācoša, kauss, galvaspeka, nausea, krūtīs sāpīga un krūtīs sāpīga. Smagākajos gadījumos var izraisīt šoku.

Tāpēc SF₆ gāzes ciešanas tiešā monitoringa ir kļuvusi par svarīgu tēmu pašreizējā tehniskajā pētniecībā. Piemēram, ventilators var tikt organiski kontrolēts kopā ar SF₆ gāzes ciešanas trauksmes sistēmu, lai ventilators automātiski ieņemtos, kad SF₆ gāzes ciešanas koncentrācija pārsniedz standarta, nodrošinot darbinieku un aprīkojuma drošību.

Divi svarīgākie monitoringa punkti SF₆ slazdnīkiem ir mikroudens satura un ciešanas detektors. Ja to uzticamība tiek ietekmēta, tā arī piesārņos vidi. Tāpēc mikroudens un ciešanas detektora monitoringam SF₆ slazdnīkos ir pievērsta liela uzmanība.

(3) Elektrolīzes metode: Tā var mērīt gāzes mitrumu periodiski vai nepārtraukti. Ir citas metodes SF₆ gāzes mikroudens testēšanai, piemēram, piezoelektriskā kvarts oscilācijas metode, adsorbcijas kalorimetrija un gāzu hromatogrāfija. Tomēr, tā kā instrumentu izmaksas ir augstas vai tehniski ierobežotas, tās nav plaši izplatītas un pielietotas.