SF6 Kesicilerinde Gaz Mikro-Su Testi ve Analizi Üzerine Kısa Bir Tartışma

SF₆ devre kesicileri mükemmel fiziksel, kimyasal, yalıtım ve kemer söndürme özelliklerine sahiptir. Bu devre kesiciler, birçok ardışık kesmeyi sağlayabilir, düşük gürültülüdür ve kıvılcım riski taşımaz. Ayrıca, küçük boyutlu, hafif, büyük kapasiteli ve az veya hiç bakım gerektirmez. Bu nedenle, geleneksel yağ dolu devre kesicileri ve sıkıştırılmış hava devre kesicileri yerine yavaş yavaş geçmektedir. Ayrıca, orta gerilimli elektrik dağıtımında, bu devre kesiciler kapasitif akımı keserken yeniden yanma olmaması ve endüktif akımı keserken aşırı gerilim oluşmaması gibi avantajları sayesinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

1 SF₆ Gazının Özellikleri
1.1 Fiziksel Özellikler

SF₆ gazının moleküler ağırlığı 146.07'dir ve moleküllerinin çapı 4.56×10⁻¹⁰ m'dir. Normal sıcaklık ve basınç altında gaz halindedir. 20°C ve bir atmosferik basınçta yoğunluğu 6.16 g/L (havadan yaklaşık beş kat daha fazla) şeklindedir. SF₆ gazının kritik sıcaklığı 45.6°C'dir ve basınlama ile sıvılaştırılabilir. Genellikle, sıvı hâlinde çelik silindirlerde taşınır. Saf SF₆ gazı renksiz, kokusuz, tadı yok, zehirli değil ve yanıcı değildir.

1.2 Elektriksel Özellikler

(1) SF₆, özgür elektronları emebilen bir elektronegatif gazdır (özgür elektronları emebilir), mükemmel kemer söndürme ve yalıtım özelliklerine sahiptir. Bir standart atmosferik basınç altında homojen bir elektrik alanında, SF₆ gazının dayanıklılık gücü azotun yaklaşık 2.5 katıdır.
(2) Saf SF₆ gazı bir inerte gazdır. Kemer etkisi altında ayrışır. Sıcaklık 4000K'yi aşarsa, çoğu ayrışma ürünü tek atomlu kükürt ve florürdür. Kemer söndüğünde, çoğunlukla ayrışma ürünlerinin istikrarlı SF₆ moleküllerine tekrar birleşmesi görülür. Bunların arasında, çok az miktardaki ayrışma ürünleri, reaksiyon sırasında serbest metal atomlarıyla, suyla ve oksijenle kimyasal olarak tepki göstererek, metal florürler ve oksijen ve kükürt florürleri oluşturur.

2 SF₆ Devre Kesici Gazının Mikro-Su Testi
2.1 Mikro-Su Testinin Önemi

Gazdaki mikro-su içeriğini tespit etmek, SF₆ devre kesicileri için önemli bir test maddeidir. Yeni SF₆ gazı veya hizmetteki gazda bulunan izci miktardaki su, doğrudan gazın özelliklerini etkiler. Su içeriği belirli bir seviyeye ulaştığında, hidroliz reaksiyonları meydana gelir ve ekipmanları koruyucu asitler üretir. Özellikle yüksek sıcaklıklarda ve kemer etkisi altında, toksik düşük fluorürler kolayca oluşur. Oluşan florokükürt bileşikleri, su ile reaksiyona girerek, yüksek konsantrasyonlu hidroflorik asit, sülfürik asit ve diğer oldukça toksik kimyasal maddeler oluşturur, bu da bakım personelinin hayatını tehlikeye atar ve devre kesicinin yalıtım malzemelerini veya metallerini aşındırarak yalıtımın bozulmasına neden olur. Devre kesici dışarıda kurulmuşsa ve sıcaklık ani düşüş gösterdiğinde, SF₆ gazındaki aşırı su, katı ortamın yüzeyinde kondans edebilir, bu da flaşover'e neden olur. Aşırı durumlarda, devre kesicinin patlamasına yol açabilir.

2.2 Test Yöntemleri

(1) Gravimetrik yöntem: Kurutucu malzemeden geçirildikten sonra, ağırlık değişimini hassas bir şekilde ölçer. Ancak, bu yöntem, sabit sıcaklık, sabit nem ve tozluksuz bir ortamda uygulanırken, yüksek işlem gerekliliklerine sahiptir ve büyük miktarda gaz tüketir.
(2) Tuğlama noktası yöntemi: Örnek gazdaki su buharının doygun sıcaklığı (tuğlama noktası) hafifçe daha düşük olduğunda, test sistemi bir elektrik sinyali sağlar. Bu sinyal, amplifikasyon ve çıkıştan sonra, tuğlama değerine dayanarak su içeriği belirlenir. Şu anda, bu yöntem, SF₆'da izci su miktarını ölçmede önemli bir yoldur ve tuğlama nokta ölçerleri, hem yerli hem de yabancı üretimdir.

3 SF₆ Devre Kesici Gazının Nem Kaynakları ve Kontrolü
3.1 Gazdaki Nem Kaynakları

(1) Yeni gaz için, nemin ana kaynakları şunlardır: gaz üretim tesisi tarafından yeterince sıkı kontrol; nakliye sırasında uygun olmayan depolama ortamları; ve aşırı depolama süresi.
(2) SF₆ gazıyla doldurulmuş elektrik ekipmanları için, nemin ana kaynakları şunlardır: SF₆ gazının kendisiyle getirilen nem; gazın doldurulmadan önce tam olarak arındırılmamasından kaynaklanan küçük miktarlarda kalıntı nem; elektrik ekipmanlarının yalıtım malzemeleri, kaynaklı parçaları ve bileşenlerinin zaman içinde saldığı nem; ve ekipmandan sızıntılar yoluyla dışarıdan giren nem.

3.2 SF₆ Devre Kesicilerinde SF₆ Gazının Su İçeriğini Kontrol Eden Önlemler

Yeni gaz kabul sırasında sıkı kalite kontrollerini sağlamak; yalıtım parçalarının işlemini kontrol etmek; mühürleme parçalarının kalitesini kontrol etmek; soğutucuların kalitesini kontrol etmek; gaz doldurma sırasında işlemi kontrol etmek; işletim sırasında gaz sızıntısını güçlendirmek; ve işletim sırasında gazın mikro-su içeriğini izlemeyi ve ölçmeyi güçlendirmek.

4 SF₆ Gazının Toksikliği

SF₆ gazı, elektrik ekipmanlarında kullanıldığında, arızalı koşullarda veya normal kemer kesme sırasında, oksijen ve kükürt florürleri ve metal florür tozlarını üretmek üzere ayrışabilir. SF₆ gazındaki hidrolize edilebilir florürlerin içeriği belirli bir konsantrasyona ulaşınca, SF₆ gazı toksik hale gelir ve aynı zamanda elektrik ekipmanlarındaki SF₆ gazının yalıtım gücü ve kemer söndürme performansını etkiler.

İşaret ve kemer etkisi altında, SF₆ gazlı devre kesiciler, ayrışma ve iyonlaşmanın sonucu olarak yüksek toksik gazlar üretir. Bu gazlar rengi ve kokusu olmadığı için, tespit edilmesi zordur. Ayrıca, 6.16 g/L (havadan yaklaşık beş kat daha fazla) yoğunluğu nedeniyle, gözlem sırasında üretilen bazı toksik ve zararlı gazlar, anahtar odasının yerine birikir. Bu, devre kesicinin demontajı, büyük onarımları veya gazın mikro-su testi sırasında çalışanların potansiyel zehirlenmesine neden olabilir, bu da çalışanların fiziksel ve ruhsal sağlığını ve ekipmanın güvenli çalışmasını büyük ölçüde tehdit eder.

Örneğin, SF₆ anahtar odasında SF₆ gaz sızıntısı izleme ve alarm sistemi ve niceliksel SF₆ gaz sızıntısı algılayıcı kurulumu yapılmadığı takdirde, SF₆ konsantrasyonunun güvenli standart aralıkta olup olmadığını bilmenin imkânı yoktur. Deneyim, hatta çok az miktarda ayrışma ürünü olan bir ortamda bile, işçiler pungent veya rahatsız edici gaz hissedebilirler, bu da burun, ağzı ve gözlerde açıkça hissedilen tahrişlere neden olur. Genellikle, zehirlenme sonrasında, gözyaşı, hapşurma, burnundan akan, burun boşluğu ve boğazda yanma hissi, ses kısıklığı, öksürme, baş dönmesi, bulantı, göğüs sıkıntısı ve boyun rahatsızlığı gibi belirtiler ortaya çıkabilir. Aşırı vakalarda, şok bile meydana gelebilir.

Bu nedenle, SF₆ gaz sızıntısının çevrimiçi izlenmesi, şu anki teknik araştırmaların önemli bir konusu haline gelmiştir. Örneğin, havalandırma fanı, SF₆ gaz sızıntısı alarm sistemi ile organik olarak kontrol edilebilir, böylece SF₆ gaz sızıntısı konsantrasyonu standart üzerinde olduğunda, havalandırma fanı otomatik olarak açılabilir, bu da personelin ve ekipmanın güvenliğini sağlar.

SF₆ devre kesiciler için en önemli iki izleme maddesi, su içeriği ve sızıntı tespitidir. Eğer güvenilirlikleri etkilirse, çevre kirliliğine neden olabilir. Bu nedenle, operasyonel SF₆ devre kesicilerin mikro-su ve sızıntı tespiti, çok dikkat çekmektedir.

(3) Elektroliz yöntemi: Gazdaki nem miktarını kesintisiz veya sürekli olarak ölçebilir. SF₆ gazının mikro-su testi için başka yöntemler de bulunmaktadır, örneğin piezoelektrik kuvars titreşim yöntemi, adsorpsiyon kalorimetri ve gaz kromatografisi. Ancak, bu yöntemlerin araç gereçleri yüksek maliyetli olduğu veya teknik sınırlamalar nedeniyle yaygın olarak yayılmamıştır.