การอภิปรายสั้น ๆ เกี่ยวกับการทดสอบและการวิเคราะห์น้ำไมโครในแก๊ส SF6 ของวงจรตัดไฟ

เบรกเกอร์วงจร SF₆ มีคุณสมบัติทางกายภาพ เคมี การฉนวน และการดับอาร์กที่ยอดเยี่ยม สามารถทำลายวงจรต่อเนื่องได้จำนวนมาก มีเสียงรบกวนต่ำ และไม่มีความเสี่ยงของการเกิดประกายไฟ นอกจากนี้ยังมีขนาดเล็ก น้ำหนักเบา กำลังสูง และต้องการการบำรุงรักษาเพียงเล็กน้อยหรือไม่ต้องการเลย ดังนั้นจึงค่อยๆ แทนที่เบรกเกอร์วงจรแบบใช้น้ำมันและอากาศอัด นอกจากนี้ในระบบจำหน่ายไฟฟ้าแรงดันกลาง เบรกเกอร์วงจรเหล่านี้มีข้อได้เปรียบเช่น ไม่เกิดการจุดติดใหม่เมื่อทำลายกระแสความจุ และไม่สร้างแรงดันเกินเมื่อทำลายกระแสเหนี่ยวนำ ซึ่งนำไปสู่การใช้งานอย่างแพร่หลาย

1 คุณสมบัติของแก๊ส SF₆
1.1 คุณสมบัติทางกายภาพ

น้ำหนักโมเลกุลของแก๊ส SF₆ คือ 146.07 และเส้นผ่าศูนย์กลางโมเลกุลคือ 4.56×10⁻¹⁰ เมตร อยู่ในสถานะก๊าซภายใต้อุณหภูมิและความดันปกติ ที่ 20°C และความดันบรรยากาศ 1 บรรยากาศ ความหนาแน่นคือ 6.16 กรัม/ลิตร (ประมาณ 5 เท่าของอากาศ) อุณหภูมิกึ่งแข็งของแก๊ส SF₆ คือ 45.6°C และสามารถถูกทำให้กลายเป็นของเหลวโดยการอัด โดยทั่วไปจะขนส่งในกระป๋องเหล็กในสถานะของเหลว แก๊ส SF₆ บริสุทธิ์ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น ไม่มีรสชาติ ไม่มีพิษ และไม่ไหม้

1.2 คุณสมบัติทางไฟฟ้า

(1) SF₆ เป็นแก๊สที่มีไฟฟ้าลบ (สามารถดูดซับอิเล็กตรอนเสรีได้) มีคุณสมบัติดับอาร์กและการฉนวนที่ยอดเยี่ยม ในสนามไฟฟ้าที่สม่ำเสมอภายใต้ความดันบรรยากาศ 1 บรรยากาศ ความทนทานต่อแรงดันไฟฟ้าของแก๊ส SF₆ ประมาณ 2.5 เท่าของไนโตรเจน
(2) แก๊ส SF₆ บริสุทธิ์เป็นแก๊สเฉื่อย แตกตัวภายใต้การกระทำของอาร์ก เมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 4000K ส่วนใหญ่ของผลิตภัณฑ์จากการแตกตัวเป็นอะตอมของกำมะถันและฟลูออรีน หลังจากอาร์กดับลง ผลิตภัณฑ์จากการแตกตัวส่วนใหญ่รวมตัวกันเป็นโมเลกุล SF₆ ที่มั่นคง ภายในนั้นมีปริมาณน้อยมากของผลิตภัณฑ์จากการแตกตัวที่ตอบสนองทางเคมีกับอะตอมโลหะฟรี น้ำ และออกซิเจนในการรวมตัวกัน สร้างสารฟลูออไรด์ของโลหะและฟลูออไรด์ของออกซิเจนและกำมะถัน

2 การทดสอบความชื้นในแก๊สเบรกเกอร์วงจร SF₆
2.1 ความสำคัญของการทดสอบความชื้น

การตรวจจับความชื้นในแก๊สเป็นรายการทดสอบสำคัญสำหรับเบรกเกอร์วงจร SF₆ แก๊ส SF₆ ใหม่หรือแก๊สที่ทำงานที่มีความชื้นเล็กน้อยจะส่งผลกระทบโดยตรงต่อคุณสมบัติของแก๊ส เมื่อความชื้นสูงถึงระดับหนึ่ง ปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสอาจเกิดขึ้น สร้างสารกรดที่สามารถกัดกร่อนอุปกรณ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้อุณหภูมิสูงและการกระทำของอาร์ก สารฟลูออไรด์ที่มีพิษสามารถเกิดขึ้นได้ง่าย สารฟลูออโรซัลเฟอร์ที่เกิดขึ้นตอบสนองกับน้ำเพื่อสร้างกรดไฮโดรฟลูออริก กรดกำมะถัน และสารเคมีที่มีพิษสูงอื่น ๆ ที่เป็นอันตรายต่อชีวิตของพนักงานบำรุงรักษาและกัดกร่อนวัสดุฉนวนหรือโลหะของเบรกเกอร์วงจร ทำให้คุณสมบัติฉนวนเสื่อมลง เมื่อเบรกเกอร์วงจรติดตั้งกลางแจ้งและอุณหภูมิลดลงอย่างรวดเร็ว ความชื้นส่วนเกินในแก๊ส SF₆ อาจควบแน่นบนพื้นผิวของสื่อแข็ง นำไปสู่การเกิดฟลัชโอเวอร์ ในกรณีที่ร้ายแรงอาจทำให้เบรกเกอร์วงจรระเบิดได้

2.2 วิธีการทดสอบ

(1) วิธีการชั่งน้ำหนัก: หลังจากผ่านสารดูดความชื้น น้ำหนักที่เปลี่ยนแปลงถูกวัดอย่างแม่นยำ แต่วิธีนี้มีความต้องการในการดำเนินงานสูงและใช้แก๊สจำนวนมากในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิและความชื้นคงที่และปราศจากฝุ่น
(2) วิธีจุดน้ำค้าง: เมื่ออุณหภูมิของระบบทดสอบต่ำกว่าอุณหภูมิอิ่มตัวของไอน้ำ (จุดน้ำค้าง) ในแก๊สตัวอย่างเล็กน้อย ระบบทดสอบสามารถให้สัญญาณไฟฟ้า หลังจากขยายและส่งออก ความชื้นถูกกำหนดตามค่าจุดน้ำค้าง ปัจจุบันวิธีนี้เป็นวิธีสำคัญในการวัดความชื้นใน SF₆ และเครื่องวัดจุดน้ำค้างถูกผลิตทั้งในประเทศและต่างประเทศ

3 แหล่งกำเนิดและความควบคุมความชื้นในแก๊สเบรกเกอร์วงจร SF₆
3.1 แหล่งกำเนิดความชื้นในแก๊ส

(1) สำหรับแก๊สใหม่ แหล่งกำเนิดความชื้นหลักคือ: การตรวจสอบที่ไม่เข้มงวดพอจากโรงงานผลิตแก๊ส; สภาพแวดล้อมการขนส่งที่ไม่เหมาะสม; และระยะเวลาการเก็บรักษาที่นานเกินไป
(2) สำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าที่เติมแก๊ส SF₆ แหล่งกำเนิดความชื้นหลักคือ: ความชื้นที่มาจากแก๊ส SF₆ เอง; ความชื้นที่เหลืออยู่จากการทำความสะอาดแก๊สก่อนเติม; ความชื้นที่ปล่อยออกมาตามกาลเวลาจากวัสดุฉนวน ชิ้นส่วนที่เชื่อม และชิ้นส่วนในอุปกรณ์ไฟฟ้า; และความชื้นที่แทรกซึมจากภายนอกผ่านการรั่วไหลของอุปกรณ์

3.2 มาตรการควบคุมปริมาณน้ำในแก๊ส SF₆ ของเบรกเกอร์วงจร SF₆

ให้ตรวจสอบคุณภาพอย่างเข้มงวดระหว่างการยอมรับแก๊สใหม่; ควบคุมการรักษาชิ้นส่วนฉนวน; ควบคุมคุณภาพของชิ้นส่วนปิดผนึก; ควบคุมคุณภาพของสารดูดซับ; ควบคุมการทำงานระหว่างการเติมแก๊ส; เสริมการตรวจจับการรั่วไหลของแก๊สระหว่างการทำงาน; และเสริมการตรวจสอบและการวัดความชื้นในแก๊สระหว่างการทำงาน

4 ความเป็นพิษของแก๊ส SF₆

เมื่อใช้แก๊ส SF₆ ในอุปกรณ์ไฟฟ้า ไม่ว่าจะอยู่ในภาวะขัดข้องหรือระหว่างการดับอาร์กปกติ อาจแตกตัวเพื่อสร้างสารฟลูออไรด์ของออกซิเจนและกำมะถัน รวมถึงผงฟลูออไรด์ของโลหะ เมื่อปริมาณสารฟลูออไรด์ที่สามารถไฮโดรไลซิสได้ในแก๊ส SF₆ ถึงระดับหนึ่ง แก๊ส SF₆ จะมีพิษ และยังส่งผลกระทบต่อความแข็งแกร่งของฉนวนและการดับอาร์กของแก๊ส SF₆ ในอุปกรณ์ไฟฟ้า

ภายใต้การกระทำของประกายไฟและการอาร์ก เบรกเกอร์วงจร SF₆ จะสร้างแก๊สที่มีพิษสูงผ่านการแยกและไอออน ด้วยความที่แก๊สเหล่านี้ไม่มีสีและไม่มีกลิ่น จึงยากต่อการตรวจจับ นอกจากนี้ด้วยความหนาแน่น 6.16 กรัม/ลิตร (ประมาณ 5 เท่าของอากาศ) แก๊สที่มีพิษและเป็นอันตรายบางส่วนที่เกิดขึ้นระหว่างการตรวจสอบสะสมอยู่ใกล้พื้นในห้องสวิตช์ ทำให้ง่ายต่อการเกิดการเป็นพิษของพนักงานระหว่างการถอดประกอบ เครื่องมือใหญ่ หรือการทดสอบความชื้นในแก๊ส ซึ่งเป็นภัยคุกคามต่อสุขภาพกายและใจของพนักงานและการทำงานอย่างปลอดภัยของอุปกรณ์

ตัวอย่างเช่น หากไม่ติดตั้งระบบตรวจสอบและเตือนภัยการรั่วไหลของแก๊ส SF₆ และเครื่องวัดการรั่วไหลของแก๊ส SF₆ แบบปริมาณในห้องสวิตช์ SF₆ จะไม่สามารถทราบได้ว่าความเข้มข้นของ SF₆ อยู่ในขอบเขตมาตรฐานที่ปลอดภัยหรือไม่ ประสบการณ์แสดงให้เห็นว่าแม้ในสภาพแวดล้อมที่มีผลิตภัณฑ์จากการแตกตัวในปริมาณน้อย พนักงานอาจรู้สึกถึงแก๊สที่มีกลิ่นฉุนหรือไม่สบาย ซึ่งสามารถทำให้เกิดการระคายเคืองที่จมูก ปาก และตาอย่างชัดเจน โดยทั่วไปหลังจากเป็นพิษ อาจเกิดอาการเช่น น้ำตาไหล จาม น้ำมูกไหล ความรู้สึกเหมือนไหม้ในโพรงจมูกและลำคอ แหบ ไอ คลื่นไส้ แน่นหน้าอก และความไม่สบายในคอ ในกรณีที่ร้ายแรง อาจเกิดภาวะช็อกได้

ดังนั้น การตรวจสอบการรั่วไหลของแก๊ส SF₆ ออนไลน์จึงกลายเป็นหัวข้อสำคัญในการวิจัยทางเทคนิคในปัจจุบัน ตัวอย่างเช่น สามารถควบคุมพัดลมระบายอากาศร่วมกับระบบเตือนภัยการรั่วไหลของแก๊ส SF₆ ได้อย่างอินทรีย์ เพื่อให้พัดลมระบายอากาศทำงานโดยอัตโนมัติเมื่อความเข้มข้นการรั่วไหลของแก๊ส SF₆ เกินมาตรฐาน รับประกันความปลอดภัยของบุคลากรและอุปกรณ์

สองรายการตรวจสอบที่สำคัญที่สุดสำหรับเบรกเกอร์วงจร SF₆ คือ ความชื้นและตรวจสอบการรั่วไหล หากความน่าเชื่อถือของพวกเขาได้รับผลกระทบ จะทำให้สิ่งแวดล้อมถูกปนเปื้อนด้วย ดังนั้น การตรวจสอบความชื้นและการตรวจสอบการรั่วไหลของเบรกเกอร์วงจร SF₆ ที่ทำงานได้รับความสนใจอย่างมาก

(3) วิธีการอิเล็กโทรไลซิส: สามารถวัดความชื้นในแก๊สได้เป็นระยะหรือต่อเนื่อง มีวิธีการทดสอบความชื้นในแก๊ส SF₆ อื่น ๆ เช่น วิธีการสั่นสะเทือนของคริสตัลควอตซ์ วิธีการวัดความร้อนจากการดูดซับ และโครมาโตกราฟีแก๊ส แต่เนื่องจากค่าใช้จ่ายของเครื่องมือสูงหรือข้อจำกัดทางเทคนิค จึงยังไม่ได้รับการส่งเสริมและใช้งานอย่างแพร่หลาย