Isang Maikling Talakayan tungkol sa Pagsusuri at Analisis ng Gas Micro-Water sa SF6 Circuit Breakers

Ang mga circuit breaker na SF₆ ay may mahusay na pisikal, kimikal, insulasyon, at katangian ng pagpapatigil sa ark. Pinapayagan nito ang maraming magkakasunod na pagpapatigil, may mababang ingay, at walang panganib ng paglalagablab. Bukod dito, sila ay maliliit sa sukat, masikip sa bigat, malaki sa kapasidad, at nangangailangan ng kaunti o wala sa pagmamanila. Dahil dito, unti-unti silang nagpapalit sa mga tradisyonal na oil-filled circuit breakers at compressed-air circuit breakers. Bukod dito, sa medium-voltage power distribution, ang mga circuit breaker na ito ay may mga abilidad tulad ng hindi bumabalik ang apoy kapag natigil ang capacitive current at walang over-voltage na nabubuo kapag natigil ang inductive current, na nagresulta sa kanilang malawakang paggamit.

1 Katangian ng Gas na SF₆
1.1 Pisikal na Katangian

Ang molecular weight ng gas na SF₆ ay 146.07, at ang diametro ng molekula nito ay 4.56×10⁻¹⁰ m. Umiiral ito sa anyo ng gas sa normal na temperatura at presyon. Sa 20°C at isang atmosperiko, ang densidad nito ay 6.16 g/L (humigit-kumulang limang beses ng densidad ng hangin). Ang critical temperature ng gas na SF₆ ay 45.6°C, at maaari itong mailiwalo sa pamamagitan ng pagpapahaba. Karaniwan, ito ay ipinapadala sa mga steel cylinder sa anyo ng likido. Ang tanging gas na SF₆ ay walang kulay, walang amoy, walang lasa, hindi nakakalason, at hindi makalat.

1.2 Electrical Properties

(1) Ang SF₆ ay isang electronegative gas (may kakayahang sumipsip ng libreng elektron), na may mahusay na katangian ng pagpapatigil sa ark at insulasyon. Sa uniform na electric field sa ilalim ng isang standard atmospheric pressure, ang voltage-withstand strength ng gas na SF₆ ay humigit-kumulang 2.5 beses ng nitrogen.
(2) Ang tanging gas na SF₆ ay isang inert gas. Ito ay nauunlad sa ilalim ng aksyon ng ark. Kapag ang temperatura ay lumampas sa 4000K, ang karamihan sa mga produktong decomposition ay single atoms ng sulfur at fluorine. Pagkatapos matigil ang ark, ang karamihan sa mga produktong decomposition ay muling nagsasama upang maging stable na SF₆ molecules. Kung saan, ang napakaliit na bahagi ng mga produktong decomposition ay nagre-react chemical sa free metal atoms, tubig, at oxygen sa panahon ng recombination, na nagbu-buo ng metal fluorides at fluorides ng oxygen at sulfur.

2 Mikro-pagsubok ng Tubig sa Gas ng Circuit Breaker na SF₆
2.1 Kahalagahan ng Mikro-pagsubok ng Tubig

Ang pagsubok ng micro-water content sa gas ay isang pangunahing test item para sa mga circuit breaker na SF₆. Ang bagong gas na SF₆ o gas sa operasyon na may trace amounts ng tubig ay direktang nakakaapekto sa mga katangian ng gas. Kapag ang water content ay umabot sa tiyak na antas, maaaring mangyari ang hydrolysis reactions, na nagbu-buo ng acidic substances na maaaring makasira sa equipment. Lalo na sa mataas na temperatura at sa aksyon ng ark, madaling nabubuo ang toxic low-fluorides. Ang resulting na fluorosulfur compounds ay nagre-react sa tubig upang mabuo ang highly corrosive na hydrofluoric acid, sulfuric acid, at iba pang highly toxic na chemical substances, na nanganganib sa buhay ng maintenance personnel at nasisira ang insulating materials o metals ng circuit breaker, na nagdudulot ng insulation degradation. Kapag ang circuit breaker ay nai-install sa labas at ang temperatura ay biglang bumaba, maaaring kondensado ang sobrang tubig sa gas na SF₆ sa ibabaw ng solid medium, na nagdudulot ng flashover. Sa mga seryosong kaso, maaari itong magsanhi ng pagsabog ng circuit breaker.

2.2 Mga Paraan ng Pagsubok

(1) Gravimetric method: Pagkatapos lumipas sa desiccant, ang pagbabago ng timbang nito ay eksaktong iminumeten. Gayunpaman, ang paraan na ito ay may mataas na operational requirements at kumukonsumo ng malaking halaga ng gas sa constant-temperature, constant-humidity, at dust-free environment.
(2) Dew-point method: Kapag ang temperatura ng test system ay kaunti lamang mas mababa sa saturation temperature ng water vapor (dew point) sa sample gas, ang test system ay maaaring magbigay ng electrical signal. Pagkatapos mapalakas at ma-output, ang water content ay dinetermina batay sa dew-point value. Sa kasalukuyan, ang paraan na ito ay isang mahalagang paraan para sa pagsukat ng trace water sa SF₆, at ang dew-point meters ay ginagawa sa loob at labas ng bansa.

3 Pinagmulan at Kontrol ng Humidity sa Gas ng Circuit Breaker na SF₆
3.1 Pinagmulan ng Humidity sa Gas

(1) Para sa bagong gas, ang pangunahing pinagmulan ng humidity ay: hindi sapat na mahigpit na detection ng gas-manufacturing plant; non-compliant storage environments sa panahon ng transportasyon; at sobrang haba ng panahon ng pag-imbak.
(2) Para sa electrical equipment na puno ng gas na SF₆, ang pangunahing pinagmulan ng humidity ay: ang humidity na idinudulot ng gas na SF₆ mismo; ang kaunting residual humidity dahil sa hindi kumpleto na purification ng gas bago i-charge; ang humidity na unti-unting inilalabas ng mga insulating materials, welded parts, at components sa electrical equipment; at ang humidity na pumasok mula sa labas sa pamamagitan ng leaks sa equipment.

3.2 Mga Suportang Paraan para sa Water Content ng Gas na SF₆ sa Circuit Breaker na SF₆

Siguruhin ang mahigpit na quality inspection sa panahon ng pagtanggap ng bagong gas; kontrolin ang treatment ng insulating parts; kontrolin ang kalidad ng sealing parts; kontrolin ang kalidad ng adsorbents; kontrolin ang operasyon sa panahon ng gas charging; palakasin ang gas leakage detection sa panahon ng operasyon; at palakasin ang monitoring at measurement ng gas micro-water sa panahon ng operasyon.

4 Toxins ng Gas na SF₆

Kapag ang gas na SF₆ ay ginagamit sa electrical equipment, kahit sa fault conditions o sa normal na pagpapatigil ng ark, maaaring ito ay mag-unlad upang mabuo ang fluorides ng oxygen at sulfur, pati na rin ang metal fluoride powders. Kapag ang content ng hydrolyzable fluorides sa gas na SF₆ ay umabot sa tiyak na concentration, ang gas na SF₆ ay naging nakakalason, at ito ay din naapektuhan ang insulation strength at arc-extinguishing performance ng gas na SF₆ sa electrical equipment.

Sa ilalim ng aksyon ng spark discharge at ark, ang mga circuit breaker na gas na SF₆ ay nagbu-buo ng highly toxic gases sa pamamagitan ng dissociation at ionization. Dahil ang mga gas na ito ay walang kulay at amoy, mahirap silang matukoy. Bukod dito, may densidad na 6.16 g/L (humigit-kumulang limang beses ng densidad ng hangin), ang ilang toxic at harmful gases na nabubuo sa panahon ng monitoring ay nakakalat malapit sa lupa sa switch room. Ito ay nagbibigay ng madaling pagkakataon para sa potential poisoning ng mga worker sa panahon ng disassembly, major repairs, o mikro-pagsubok ng gas, na nagbibigay ng malaking banta sa physical at mental health ng mga worker at sa ligtas na operasyon ng equipment.

Halimbawa, kung hindi naka-install ang SF₆ gas leakage monitoring at alarm system, at ang quantitative SF₆ gas leakage detector sa SF₆ switch room, hindi malalaman kung ang concentration ng SF₆ ay nasa safe standard range. Ang karanasan ay nagpapakita na kahit sa isang environment na may napakakaunting decomposition products, maaaring maramdaman ng mga worker ang pungent o uncomfortable gases, na maaaring mabigay ang obvious na irritation sa ilong, bibig, at mata. Karaniwan, pagkatapos ng pagkakalason, maaaring magkaroon ng mga sintomas tulad ng pagtulo ng luha, paghingi, runny nose, burning sensation sa nasal cavity at throat, hoarse voice, pag-uubo, pagdudugo, pagkakasakit sa dibdib, at pagkakasakit sa leeg. Sa mga seryosong kaso, maaaring magkaroon ng shock.

Dahil dito, ang online monitoring ng gas leakage ng SF₆ ay naging isang pangunahing paksa sa kasalukuyang teknikal na pag-aaral. Halimbawa, ang exhaust fan ay maaaring organically controlled kasama ang SF₆ gas leakage alarm system, kaya ang exhaust fan ay maaaring awtomatikong i-on kapag ang concentration ng gas leakage ng SF₆ ay lumampas sa standard, na nagpapaligtas sa seguridad ng mga tao at equipment.

Ang dalawang pinakamahalagang monitoring items para sa circuit breaker na SF₆ ay ang water content at leakage detection. Kung ang kanilang reliabilidad ay naapektuhan, ito ay maaari ring makapollute sa kapaligiran. Dahil dito, ang monitoring ng micro-water at leakage detection ng circuit breaker na SF₆ sa operasyon ay naging napakalaking pansin.

(3) Electrolysis method: Ito ay maaaring sukatin ang humidity sa gas nang intermitently o continuously. May iba pang mga paraan para sa micro-water testing ng gas na SF₆, tulad ng piezoelectric quartz oscillation method, adsorption calorimetry, at gas chromatography. Gayunpaman, dahil sa mataas na cost ng mga instrumento o technical limitations, hindi pa sila malawakang inilapat at ginamit.