Anàlisi de les causes comunes de fuga de gas en els interruptors de circuit SF6 de les subestacions i recerca de mesures de detecció
Amb l'avanç de la tecnologia i la millora dels nivells de producció, el rendiment i la qualitat dels equips de circuit breakers SF₆ han estat continuament millorats, i els productes han estat ampliament reconeguts pels clients. No obstant això, amb la seva àmplia aplicació, la freqüència de falles també ha augmentat. Les causes de les falles inclouen problemes com els principis de disseny, els processos de fabricació i la selecció de materials. A través de l'investigació i les estadístiques sobre les causes de les falles, es sap que el 20%-30% dels problemes són causats per la fuga de gas SF₆. La detecció de fugues de gas és un punt crucial i indispensable en la fase d'instal·lació elèctrica.
1 Causa Principal
La fuga és una situació molt comuna. Els problemes de fuga ocorren on hi ha diferències en el contingut, la temperatura i la pressió. S'haurien d'adoptar remeis científics per a diferents fenòmens de fuga, i s'hauria de trobar la font de la fuga de manera oportuna.
1.1 Fugues Externes de Màquines Hidràuliques
Per a diverses màquines hidràuliques, les posicions i situacions de fuga poden variar. Generalment, les posicions de fuga més comunes són:
Vàlvules, juntes i anells. Intercanviadors de tres vies, interruptors de buit, interruptors primaris, interruptors secundaris, mà valvules de protecció, etc. Les causes de les fugues inclouen un tancament inadequat del nucli de la mà valvula, una superfície de contacte desigual deguda a una precisió de producció insuficient; forats de sorra al cos de la mà valvula, posició no hermètica i banyoles de llançament de gas alliberades.
Les posicions de connexió dels manòmetres i l'equip electromecànic. Les juntes d'aquestes connexions poden ser desiguals o haver perdut la seva elasticitat, el que pot causar fugues.
Les superfícies d'estanqueïtat del pistó del cilindre d'operació i el pistó del cilindre acumulador proporcionats pel fabricant. Com que les juntes i els anells en aquestes posicions sovint estan subjectes a la fricció del moviment, són propensos a deformacions, deteriorament o daños.
Les conseqüències de les fugues en les màquines hidràuliques són molt serioses. Una fuga menor no només afecta la neteja de l'equip, sinó que també porta inevitablement a una pressurització repetida de la bomba d'oli i un cicle de reposició de pressió llarg. Una gran fuga d'oli al cos de la mà valvula causarà un problema de pèrdua de pressió. Quan l'oli hidràulic entra al cilindre acumulador, la pressió al costat del gas augmentarà contínuament, resultant en reparacions d'urgència, mal funcionament i defectes d'equip, que impediran la seguretat operativa de l'equip.
1.2 Fugues Externes al Cos Principal i Connexions
Soldadures. Degut a una corrent elèctrica gran durant la soldadura, les soldadures poden estar perforades, resultant en microfugues. Després d'un cert període, la quantitat de fuga augmentarà contínuament. En les posicions de soldadura de dos materials diferents, degut a una alta tensió local, les fissures de soldadura també causaran fugues. Amb la millora de la tecnologia de fabricació del fabricant, la probabilitat d'aquest fenomen en les etapes d'instal·lació i operació in situ és relativament petita.
La posició de connexió entre la porcellana de suport i la flange. Degut a la gran pressió en aquesta posició, si la estanqueïtat no és hermètica, pot ocórrer una fuga, com ara una fabricació greu de la superfície de connexió de la porcellana, una superfície de connexió desigual, i un anell de juntura desigual o instable.
Connexions de tubs, interfícies d'equip de relé de densitat, extrems de manòmetres, coberta de la caixa de tres vies, i altres posicions. Aquestes posicions són les zones més comunes per a connexions, tancaments i soldadures, i són punts difícils i febles d'estanqueïtat, amb una alta probabilitat de fuga.
Per al gas SF₆, la superfície d'estanqueïtat en qualsevol posició ha de mantenir-se molt neta. Altrament, fins i tot una petita quantitat de matèria estranya enganxada a la superfície d'estanqueïtat pot augmentar la taxa de fuga a l'ordre de 0.001MPa.M1/s, el que no és permès per l'equip. Per tant, abans de l'instal·lació, la superfície d'estanqueïtat i l'anell de juntura haurien de ser netejats cuidadosament amb un drap blanc i paper higiènic de qualitat impregnat d'alcohol, i s'hauria de realitzar una inspecció detallada. Només es pot procedir a la montatge després de confirmar que no hi ha problemes. A més, el pols de la flange, els forats de banyola i les banyoles de connexió haurien de ser netejats per evitar que entren a la superfície d'estanqueïtat, especialment durant l'instal·lació de l'estanqueïtat vertical.
2 Mètodes de Detecció de Fugues de Circuit Breakers SF₆
2.1 Mètode de Tensió Superficial de Llíquid
El principi bàsic és que per als líquids amb una forta tensió superficial com l'aigua sabonosa, apareixeran bolques al punt de fuga quan hi hagi una fuga de gas. El mètode de detecció consisteix a aplicar aigua sabonosa i altres substàncies a la carcassa exterior del circuit breaker SF₆ i als punts possibles de fuga.
Inconvenients: Requisits elevats per a l'aplicació, no pot detectar fugues menors, i alguns punts no poden ser aplicats.
Avantatge: Intuïtiu.
2.2 Detecció Qualitativa de Fugues
El principi bàsic és que el SF₆ té una forta electronegativitat. Sota l'influència d'una alta tensió pulsada, ocorre un efecte de descàrrega contínua, i el gas SF₆ canviarà el comportament del camp elèctric de corona, permetent detectar la presència de gas SF₆ in situ. Això només serveix per determinar el grau relatiu de fuga de l'equip de circuit breakers SF₆, en lloc de detectar la seva taxa de fuga real. La detecció qualitativa de fugues inclou els següents mètodes:
Detecció per bombeig al vaixell. Aspireu el vaixell a 133Pa, mantingueu el bombeig durant més de 30 minuts, atureu la bomba, llegiu el valor A després d'observar durant 30 minuts, i després llegiu el valor B després d'observar durant 5 hores. Si 67Pa > B - A, es pot determinar que la estanqueïtat és bona.
Detecció per líquid espumós. Aquest és un mètode de detecció qualitativa relativament simple que pot trobar el punt de fuga amb precisió. El líquid espumós es pot preparar afegint un sabó neutre a dues parts d'aigua. Apliqueu el líquid espumós a la posició a detectar per fuga. Si apareixen bolques, indica que hi ha fuga en aquesta posició. Quants més i més urgents siguin les bolques, més greu serà la fuga. Aquest mètode pot trobar aproximadament la posició de fuga amb una taxa de fuga de 0.1ml/min.
Detecció amb detector de fugues. La detecció amb detector de fugues consisteix a moure la sonda del detector de fugues a través de la superfície de cada connexió del circuit breaker i la superfície de la fundició d'alumini, i determinar la situació de fuga segons la lectura del detector de fugues. Quan s'utilitza aquest mètode, s'han de dominar les següents tècniques: Primer, la velocitat de moviment de la sonda hauria de ser lenta per evitar perdre la fuga a causa d'un moviment massa ràpid. Segon, la detecció no s'hauria de realitzar amb vent fort per evitar que la fuga sigui dispersada i afecti la detecció. Tercer, s'ha de seleccionar un detector de fugues amb alta sensibilitat i baixa velocitat de resposta. Generalment, la quantitat mínima detectable del detector de fugues és que la taxa de fuga és inferior a 10-6, i la velocitat de resposta és inferior a 5s, el que és més apropiat.
Mètode de segmentació i posicionament. Aquest mètode és adequat per a circuit breakers amb connexions de gas SF₆ trifàsiques. Si es determina una fuga però és difícil de localitzar, la estructura de gas SF₆ es pot dividir en diverses parts per a la detecció, reduint la ceguerera.
Mètode de reducció de pressió. Aquest mètode és aplicable quan la quantitat de fuga de l'equip és gran.
2.3 Detecció Quantitativa de Fugues
Això consisteix a detectar la taxa de fuga del circuit breaker SF₆, i el criteri de jutjament és que la taxa de fuga anual no superi el 1%. Els mètodes específics són els següents: (1) Mètode d'embolcallament local: Utilitzeu una pel·lícula de plàstic amb un gruix de 0.01 cm per embolcallar la forma geomètrica de la posició de densitat per una volta i meia, amb la junta cap amunt. Intenteu formar una forma circular o quadrada, i sellau-la amb cinta adhesiva després de donar-li forma [3]. Hi hauria de haver una certa separació, aproximadament 0.05 cm, entre la pel·lícula de plàstic i l'objecte a mesurar. Després de l'embolcallament, detecteu el contingut de gas SF₆ en la cavetat embolcallada després de 24 hores, i seleccioneu el valor mitjà de quatre punts en diferents posicions. La taxa de fuga d'aquest procés d'estanqueïtat es pot calcular utilitzant la fórmula següent:F=ΔC⋅(V−ΔV)⋅P/Δt(MPa⋅m3/s)
On:
La taxa de fuga anual Fy de cada cambra de gas es calcula de la següent manera: Fy=F⋅31.5×10−6/V⋅(Pr+0.1)⋅100% (per any) On Pr és la pressió especificada de gas SF₆ (MPa).
Quan s'inicien els càlculs anteriors, els següents paràmetres són difícils de determinar:
Mètode de detecció amb botella penjada: Penjeu una botella al forat de detecció de l'aislant. Després de diverses hores, utilitzeu un detector de fugues per detectar si hi ha gas SF₆ fugit a la botella.
2.4 Detecció Infraroja
El mètode de detecció infraroja utilitza principalment la forta absorció d'ones infrarojes del gas SF₆. El gas SF₆ té la major absorció d'ones infrarojes amb una longitud d'ona de 10.6um. Els mètodes de detecció infraroja comuns inclouen el mètode laser infrarojo i el mètode de detecció passiva.
El principi de treball de la detecció laser infraroja és que un laser infrarojo incident és transmès pel transmisor laser, i el laser retrodispersat entra a la plataforma d'imaging del camera laser a través de la reflexió. Si el laser incident es troba amb gas SF₆ fugit, part de la seva energia serà absorbida, resultant en diferències en el laser retrodispersat en cas de fuga i sense fuga, i finalment, es pot utilitzar diferents imatges de laser per detectar la presència de fuga de gas SF₆. El mètode de detecció passiva no transmet activament llum laser, sinó que detecta les petites diferències causades per l'absorció d'ones infrarojes en l'atmosfera pel gas SF₆ per detectar la presència de gas SF₆.
El detector de pozzo quàntic de refrigeració seleccionat per a productes científics estrangers pot determinar una diferència de temperatura de 0.03°C, i la quantitat mínima de gas detectable és 0.001ml/s de gas SF₆. Ambdós mètodes utilitzen un visor d'imaging per mostrar la imatge, fent visible el gas SF₆ invisible. En el visor, el gas SF₆ fugit es pot veure com una núvol negre dinàmic, que és clarament visible en un entorn estàtic. Observant atentament la posició on surt el núvol, es pot localitzar ràpidament i amb precisió la font de la fuga. La velocitat i la mida del núvol reflecteixen la taxa de fuga.
El mètode de detecció infraroja de gas SF₆ pot detectar remotament la posició de la fuga sense tall de corrent, assegurant la seguretat personal i millorant la stabilitat de l'abastament d'electricitat. És el mètode de detecció més científic actualment.
Fortaleix la prevenció de fugues de circuit breakers SF₆ és un punt clau de supervisió per assegurar l'operació segura, econòmica i fiable de les subestacions. Analitzant les causes de les fugues de circuit breakers SF₆, es pot millorar contínuament el nivell teòric de prevençió i gestió de problemes de fugues de circuit breakers SF₆, i augmentar la capacitat de gestió d'accidents de fugues de SF₆. Entre diversos mètodes de detecció, la detecció d'imaging infraroja és un nou mètode tècnic per a la manteniment basat en l'estat dels circuit breakers SF₆ i és la tendència de desenvolupament dominant en el futur.
