تحليل الأسباب الشائعة لتسرب الغاز في مفاتيح الدائرة ذات غاز السف الستة SF6 في محطات التحويل ودراسة إجراءات الكشف

مع تقدم التكنولوجيا وتحسين مستويات الإنتاج، تم تحسين أداء ومدى جودة معدات قاطع الدائرة SF₆ بشكل مستمر، وقد حظيت المنتجات باعتراف واسع من قبل العملاء. ومع ذلك، مع انتشار استخدامها الواسع، زادت أيضاً معدلات الأعطال. تتضمن أسباب الأعطال مشاكل مثل مبادئ التصميم، عمليات التصنيع، واختيار المواد. من خلال التحقيق والإحصائيات حول أسباب الأعطال، يتضح أن 20٪-30٪ من المشاكل ناتجة عن تسرب غاز SF₆. يعتبر كشف تسرب الغاز نقطة حيوية ولازمة في مرحلة تركيب الأجهزة الكهربائية.

1 الأسباب الرئيسية

التسرب هو حالة شائعة جداً. يحدث تسرب المشاكل أينما يوجد اختلاف في المحتوى والحرارة والضغط. يجب اعتماد علاجات علمية لظاهرة التسرب المختلفة، ويجب العثور على مصدر التسرب بطريقة فورية.

1.1 التسرب الخارجي للآلات الهيدروليكية

بالنسبة لمختلف الآلات الهيدروليكية، قد تختلف مواقع وأوضاع التسرب. عادة ما تكون المواقع الشائعة للتسرب هي:

• الأبواب، والأختام، والغaskets. المقاييس الثلاثية، وأزرار تصريف الزيت، والمفاتيح الأولية والثانوية، وأجهزة الحماية، وغيرها. تتضمن أسباب التسرب عدم إغلاق صمام القلب بشكل صحيح، وعدم تساوي سطح اللمس بسبب دقة الإنتاج غير الكافية؛ الثقوب الرملية في الجسم الصمام، وعدم ختم الموضع، وفك البراغي الغازية.

• مواقع الاتصال بين مقاييس الضغط والتجهيزات الكهروميكانيكية. قد تكون الأختام في هذه المفاصل غير متساوية أو فقدت مرونتها، مما يسبب التسرب بسهولة.

• سطح الختم للأسطوانة التشغيلية والمحفظة الأسطوانية التي توفرها الشركة المصنعة. بما أن الأختام والغaskets في هذه المواقع غالبًا ما تخضع لاحتكاك الحركة، فهي عرضة للتلف والتدهور أو التلف.

إن عواقب التسرب في الآلات الهيدروليكية خطيرة للغاية. التسرب البسيط لا يؤثر فقط على نظافة الجهاز ولكنه يؤدي أيضًا إلى ضخ مضخة الزيت بشكل متكرر ودورة تعبئة الضغط طويلة. التسرب الكثيف للزيت في الجسم الصمام سيؤدي إلى مشكلة فقدان الضغط. عندما يدخل الزيت الهيدروليكي إلى أسطوانة المحفوظة، سيزداد الضغط على الجانب الغازي بشكل مستمر، مما يؤدي إلى إصلاحات طارئة وأخطاء تشغيلية وعيوب في الجهاز، مما يعيق التشغيل الآمن للجهاز.

1.2 التسرب الخارجي للمجسم والاتصال

•  الحامات. بسبب تدفق التيار الكبير أثناء اللحام، قد يتم حرق الحامات، مما يؤدي إلى تسرب ضئيل. بعد فترة معينة، ستزداد كمية التسرب بشكل مستمر. في مواقع اللحام بين مواد مختلفة، بسبب الإجهاد المحلي العالي، يمكن أن تسبب تشققات اللحام التسرب. مع تحسين تقنية التصنيع لدى الشركة المصنعة، فإن احتمالية حدوث هذا الظاهرة في مراحل التركيب والتشغيل في الموقع صغيرة نسبيًا.

• موقع الاتصال بين الدعامات الفخارية والفرنج. بسبب الضغط العالي في هذا المكان، فمن المحتمل حدوث تسرب إذا لم يكن الختم محكمًا، مثل تصنيع سطح الاتصال الفخاري بشكل خشن، وعدم تساوي سطح الاتصال، وعدم تساوي أو استقرار الغasket.

• مفاصل الأنابيب، ومعدات الكثافة، ونهايات مقاييس الضغط، وغطاء الصندوق الثلاثي، وغيرها من المواقع. هذه المواقع هي الأكثر شيوعًا للاتصالات والإغلاق واللحام، وهي نقاط صعبة وضعيفة في الختم، مع احتمالية عالية للتسرب.

بالنسبة لغاز SF₆، يجب أن يكون سطح الختم في أي موقع نظيفًا جدًا. وإلا، حتى كمية صغيرة من المادة الأجنبية العالقة على سطح الختم يمكن أن تزيد معدل التسرب إلى درجة 0.001MPa.M1/s، وهو أمر غير مقبول للجهاز. لذلك، قبل التركيب، يجب مسح سطح الختم والغasket بعناية باستخدام قطعة قماش بيضاء وورق مرحاض عالي الجودة مبلل بالكحول، وتنفيذ فحص مفصل. يمكن القيام بالتجميع فقط بعد التأكد من عدم وجود مشاكل. بالإضافة إلى ذلك، يجب مسح الغبار من الفرانج والحفر البراغي ومنعه من دخول سطح الختم، خاصة أثناء تركيب الختم العمودي.

2 طرق كشف تسرب قاطع الدائرة SF₆
2.1 طريقة التوتر السطحي للسائل

المبدأ الأساسي هو أنه بالنسبة للسوائل ذات التوتر السطحي القوي مثل صابون الماء، ستظهر فقاعات عند نقطة التسرب عند تسرب الغاز. الطريقة هي تطبيق صابون الماء وغيرها من المواد على الغلاف الخارجي لقاطع الدائرة SF₆ والنقاط المحتملة للتسرب.
العيوب: متطلبات عالية للدهان، عدم القدرة على كشف التسربات الصغيرة، وبعض المواقع لا يمكن دهانها.
الميزة: بديهي.

2.2 كشف التسرب النوعي

المبدأ الأساسي هو أن SF₆ له قوة كهربية سالبة عالية. تحت تأثير الجهد العالي النبضي، يحدث تأثير انبعاث مستمر، وسيغير غاز SF₆ أداء المجال الكهربائي للبرق، وبالتالي يمكن اكتشاف وجود غاز SF₆ على الأرض. هذا فقط لتحديد الدرجة النسبية لتسرب معدات قاطع الدائرة SF₆ وليس للكشف عن معدل التسرب الفعلي. تشمل كشف التسرب النوعي الطرق التالية:

• كشف الشفط. يتم شفط الفراغ إلى 133Pa، ويستمر الشفط لأكثر من 30 دقيقة، ثم يتوقف الشفط، ويتم قراءة القيمة A بعد ملاحظة لمدة 30 دقيقة، ثم قراءة القيمة B بعد ملاحظة لمدة 5 ساعات. إذا كان 67Pa > B - A، يمكن تحديد أن الختم جيد.

•  كشف السائل الرغوي. هذه طريقة نوعية بسيطة لكشف التسرب يمكنها العثور بدقة على نقطة التسرب. يمكن تحضير السائل الرغوي بإضافة صابون محايد إلى جزأين من الماء. يتم تطبيق السائل الرغوي على الموضع المراد كشف التسرب منه. إذا ظهرت فقاعات، فإن هذا يشير إلى تسرب في هذا الموضع. كلما كانت الفقاعات أكثر وكثيفة، كان التسرب أشد. يمكن لهذه الطريقة العثور تقريبًا على موقع التسرب بمعدل تسرب 0.1ml/دقيقة.

•  كشف جهاز كشف التسرب. يتم نقل مسبار جهاز كشف التسرب على طول سطح كل اتصال في القاطع وسطح الصب الألومنيوم، ويتم تحديد حالة التسرب بناءً على قراءة جهاز كشف التسرب. عند استخدام هذه الطريقة، يجب إتقان التقنيات التالية: أولاً، يجب أن يكون سرعة حركة المسبار بطيئة لمنع فقدان التسرب بسبب السرعة الزائدة. ثانياً، يجب عدم إجراء الكشف في رياح قوية لمنع تطاير التسرب وتؤثر على الكشف. ثالثاً، يجب اختيار جهاز كشف التسرب ذو الحساسية العالية والسرعة المنخفضة للرد. عادةً ما يكون الحد الأدنى لكشف جهاز كشف التسرب هو أن معدل التسرب أقل من 10-6، وأن سرعة الرد أقل من 5 ثانية، وهو أكثر ملاءمة.

• طريقة التجزئة والتوضع. تناسب هذه الطريقة قواطع الدائرة ذات الاتصالات ثلاثية الأطوار لغاز SF₆. إذا تم تحديد التسرب ولكن من الصعب تحديد موقعه، يمكن تقسيم هيكل غاز SF₆ إلى عدة أجزاء للكشف، مما يقلل من العشوائية.

• طريقة تقليل الضغط. تناسب هذه الطريقة عندما يكون معدل التسرب للجهاز كبيرًا.

2.3 كشف التسرب الكمي

هذا هو لكشف معدل تسرب قاطع الدائرة SF₆، والمعيار هو أن معدل التسرب السنوي لا يتجاوز 1٪. الطرق المحددة هي كما يلي: (1) طريقة التغليف المحلية: استخدم غشاء بلاستيكي بسمك 0.01 سم لتغليف شكل الهندسة لمركز الكثافة بمقدار دائرة ونصف، مع وجه الاتصال مواجهًا لأعلى. حاول تشكيل شكل دائري أو مربع، وختمه بشرائط لاصقة بعد التشكيل [3]. يجب أن يكون هناك فجوة معينة، حوالي 0.05 سم، بين الغشاء البلاستيكي والجسم المقيس. بعد التغليف، قم بكشف محتوى غاز SF₆ في التجويف المغلف بعد 24 ساعة، واختر المتوسط لـ 4 نقاط في مواقع مختلفة. يمكن حساب معدل تسرب هذه العملية الختم باستخدام الصيغة التالية:F=ΔC⋅(V−ΔV)⋅P/Δt(MPa⋅m3/s)

 حيث:

• F: معدل التسرب المطلق، كمية التسرب لكل وحدة زمنية (MPa⋅m³/s).

• Δ C: المتوسط للكمية المكتشفة للتسرب (ppm).

• ΔV: الحجم بين الجسم المقيس والغشاء البلاستيكي (m³).

• Δt: الفترة الزمنية للكشف عن ΔC(s).

• P: الضغط الجوي المطلق، وهو 0.1MPa.

• V: حجم غاز SF₆ في الغرفة الغازية (m³).

يتم حساب معدل التسرب السنوي Fy لكل غرفة غازية كما يلي: Fy=F⋅31.5×10−6/V⋅(Pr+0.1)⋅100% (بالسنة) حيث Pr هو الضغط المحدد لغاز SF₆ (MPa).

عند بدء الحسابات أعلاه، يكون من الصعب تحديد المعاملات التالية:

• Δ V: نظرًا لأن الحجم بين الجسم المقيس والغشاء البلاستيكي له شكل غير منتظم، فلا يمكن حساب حجمه مباشرة. يمكن اعتماد طرق تجريبية، مثل حقن غازات وأخرى سوائل عبر جهاز قياس التدفق في التجويف المغلف لجمع معلومات عن الحجم.

• V و W: حجم الغاز وكتلة غاز SF₆ في الغرفة الغازية. لا يتم تقديم هذه المعلومات من قبل الشركة المصنعة. يمكنك طلب الشركة المصنعة لتوفير معلومات دقيقة في الوثائق الفنية للطلب، أو استخدام طريقة القياس أثناء تعبئة الغاز للحصول على معلومات أكثر دقة.

طريقة كشف الزجاجة المعلقة: قم بتعليق زجاجة في فتحة كشف العازل. بعد بضع ساعات، استخدم جهاز كشف التسرب للكشف عن وجود غاز SF₆ متسرب في الزجاجة.

2.4 الكشف بالأشعة تحت الحمراء

تعتمد طريقة الكشف بالأشعة تحت الحمراء بشكل أساسي على خاصية امتصاص الأشعة تحت الحمراء القوية لغاز SF₆. يعتبر غاز SF₆ له أعلى امتصاص للأشعة تحت الحمراء بطول موجي 10.6um. تشمل الطرق الشائعة لكشف الأشعة تحت الحمراء طريقة الليزر والكشف السلبي.
يعتمد مبدأ عمل كشف الأشعة تحت الحمراء بالليزر على أن الليزر المستقبلي يتم نقله بواسطة جهاز نقل الليزر، والليزر المنعكس يدخل إلى منصة التصوير بالليزر عبر الانعكاس. إذا تعرض الليزر المستقبلي لغاز SF₆ المتسرب، سيتم امتصاص بعض طاقته، مما يؤدي إلى اختلافات في الليزر المنعكس في حالة التسرب وعدم التسرب، وأخيراً يمكن استخدام التصوير المختلف بالليزر لكشف وجود تسرب غاز SF₆. الطريقة السلبية لا تقوم بإرسال ليزر بشكل فعال ولكنها تكشف الاختلافات الطفيفة الناجمة عن امتصاص الأشعة تحت الحمراء في الغلاف الجوي بواسطة غاز SF₆ لكشف وجود غاز SF₆.

يمكن للمendetector الكمي للحفر الكمومي المختار للمنتجات العلمية الأجنبية تحديد فرق درجة حرارة 0.03°C، والحجم الأدنى لكشف الغاز هو 0.001ml/s من غاز SF₆. تستخدم الطريقتان أعلاه ماسح بصري لعرض الصورة، مما يجعل غاز SF₆ غير مرئي مرئيًا. على عرض الماسح البصري، يمكن رؤية غاز SF₆ المتسرب كسحابة سوداء ديناميكية، والتي تكون واضحة في بيئة ثابتة. من خلال ملاحظة بعناية الموضع الذي تظهر فيه السحابة، يمكن تحديد مصدر التسرب بسرعة ودقة. تعكس السرعة والحجم السحابة معدل التسرب.

يمكن لطريقة الكشف بالأشعة تحت الحمراء لغاز SF₆ الكشف عن موقع التسرب عن بعد دون انقطاع التيار الكهربائي، مما يضمن السلامة الشخصية ويزيد من استقرار التغذية الكهربائية. إنه أكثر الطرق العلمية لكشف حالياً.

تعزيز الوقاية من تسرب قاطع الدائرة SF₆ هو نقطة مراقبة رئيسية لضمان التشغيل الآمن والاقتصادي والموثوق به للمحولات. من خلال تحليل أسباب تسرب قاطع الدائرة SF₆، يمكن تحسين المستوى النظري لمنع ومعالجة مشاكل تسرب قاطع الدائرة SF₆ باستمرار، وتعزيز القدرة على التعامل مع حوادث تسرب غاز SF₆. من بين مختلف الطرق لكشف التسرب، يعتبر الكشف بالتصوير بالأشعة تحت الحمراء طريقة تقنية جديدة لصيانة حالة قاطع الدائرة SF₆ وهو الاتجاه الرئيسي للتطور في المستقبل.