Analýza běžných příčin unikání plynů v SF6 spínacích předpětích elektráren a výzkum opatření pro jejich detekci
S rozvojem technologie a zlepšováním výrobních úrovní se neustále zvyšuje výkon a kvalita vybavení pro obvodní přerušovače SF₆ a produkty jsou široce uznávány zákazníky. S jejich rozsáhlým použitím se však také zvyšuje frekvence poruch. Příčiny poruch zahrnují problémy jako jsou principy návrhu, výrobní procesy a výběr materiálů. Prostřednictvím průzkumu a statistik o příčinách poruch je známo, že 20-30% problémů je způsobeno únikem plynu SF₆. Detekce úniku plynu je klíčovým a nezbytným bodem během fáze elektrické instalace.
1 Hlavní příčiny
Únik je velmi častá situace. Únikové problémy se objevují, kdekoliv existují rozdíly v obsahu, teplotě a tlaku. Pro různé únikové jevy by měly být použity vědecké opatření a zdroj úniku by měl být včas nalezen.
1.1 Externí úniky hydraulických strojů
Pro různé hydraulické stroje mohou být místa a situace úniku různé. Obecně jsou běžná místa úniku:
Ventily, těsnící kroužky a podložky. Třícestné spínače, spínače pro odvod oleje, primární spínače, sekundární spínače, ochranné ventily atd. Příčiny úniku zahrnují nevhodné uzavření jádra ventilu, nerovnoměrnou plochu kontaktu kvůli nedostatečné výrobní přesnosti; pískové díry v tělese ventilu, neuzavřené místo a volné plynové propustné šrouby.
Připojení manometrů a elektromechanického zařízení. Těsnící podložky těchto spojů mohou být nerovnoměrné nebo ztratit pružnost, což může způsobit únik.
Těsnící plochy pístu pracovního válcového válce a akumulačního válcového válce dodaného výrobce. Protože těsnící kroužky a podložky na těchto místech jsou často vystaveny pohyblivému tření, jsou náchylné k deformaci, poškození nebo znehodnocení.
Důsledky úniků v hydraulických strojích jsou velmi vážné. Menší úniky nejen ovlivňují čistotu zařízení, ale také nevyhnutelně vedou k opakovanému stlačení olejového čerpadla a dlouhému cyklu doplňování tlaku. Masivní únik oleje v tělese ventilu způsobí problém s úbytkem tlaku. Když hydraulický olej pronikne do akumulačního válcového válce, tlak na straně plynu bude neustále rostoucí, což vedne k nouzovým opravám, nesprávnému fungování a vadám zařízení, což brání bezpečnému provozu zařízení.
1.2 Externí úniky na hlavním tělese a spojích
Sváry. V důsledku velkého proudu při svařování mohou svary projít, což způsobí mikroúnik. Po určité době se množství úniku bude neustále zvyšovat. Na svářečných místech dvou různých materiálů, kvůli vysokému lokálnímu napětí, mohou svářečné trhliny také způsobit únik. S vylepšením výrobní technologie výrobce je pravděpodobnost výskytu tohoto jevu během instalace a provozu na místě relativně malá.
Spojovací místo mezi nosným porcelánovým hrdlem a flangem. Kvůli vysokému tlaku na tomto místě může dojít k úniku, pokud není těsnění dostatečné, jako je hrubá výroba spojovací plochy porcelánového hrdla, nerovnoměrná spojovací plocha a nerovnoměrné nebo nestabilní spojení těsnícího kroužku.
Spojovací místa trubek, rozhraní hustotního relé, koncové části manometrů, víko trojcestné skříně a jiná místa. Tyto místa jsou nejčastějšími oblastmi pro spojení, uzavření a svařování a jsou obtížnými a slabými body těsnění s vysokou pravděpodobností úniku.
Pro plyn SF₆ musí být těsnící plocha na jakémkoli místě udržována velmi čistá. Jinak i malé množství cizího materiálu uvězněného na těsnící ploše může zvýšit míru úniku na řád 0.001MPa.M1/s, což není pro zařízení přijatelné. Proto před instalací by měly být těsnící plochy a podložky pečlivě otřeny bílou látkou a kvalitním papírem nasáklým alkoholem a provedena detailní kontrola. Montáž lze provést až po potvrzení, že neexistují žádné problémy. Kromě toho by měl být otřen prach na flangu, otvorech pro šrouby a spojovacích šroubech, aby se zabránilo jeho proniknutí na těsnící plochu, zejména při instalaci vertikálního těsnění.
2 Metody detekce úniku obvodního přerušovače SF₆
2.1 Metoda povrchového napětí kapaliny
Základní princip spočívá v tom, že pro kapaliny s vysokým povrchovým napětím, jako je mýdlová voda, se na místě úniku plynu objeví bublinky. Metoda detekce spočívá v nanášení mýdlové vody a jiných látek na vnější obal obvodního přerušovače SF₆ a možná místa úniku.
Nevýhody: Vysoké požadavky na natírání, nelze detekovat menší úniky a některá místa nelze natírat.
Výhoda: Intuitivní.
2.2 Kvalitativní detekce úniku
Základní princip spočívá v tom, že SF₆ má silnou elektronegativitu. Pod vlivem pulsního vysokého napětí dochází ke kontinuálnímu výboji, a plyn SF₆ změní vlastnosti koronového elektrického pole, čímž je možné detekovat přítomnost plynu SF₆ na místě. Tato metoda slouží pouze k určení relativní míry úniku zařízení obvodního přerušovače SF₆, nikoliv k detekci jeho skutečné míry úniku. Kvalitativní detekce úniku zahrnuje následující metody:
Detekce při vytváření vakua. Vytvořte vakuum na 133Pa, udržujte ho déle než 30 minut, zastavte čerpadlo, po 30 minutách sledování přečtěte hodnotu A a po 5 hodinách sledování přečtěte hodnotu B. Pokud 67Pa > B - A, lze určit, že těsnění je dobré.
Detekce pomocí pěnové kapaliny. Toto je relativně jednoduchá kvalitativní metoda detekce úniku, která dokáže přesně najít místo úniku. Pěnová kapalina se může připravit přidáním neutrálního mýdla do dvou částí vody. Naneste pěnovou kapalinu na místo, které chcete prozkoumat na únik. Pokud se objeví bublinky, znamená to, že došlo k úniku na tomto místě. Čím více a čím naléhavější jsou bublinky, tím vážnější je únik. Tato metoda může hrubě najít místo úniku s mírou úniku 0.1ml/min.
Detekce pomocí detektoru úniku. Detekce pomocí detektoru úniku spočívá v pohybu sondy detektoru úniku podél povrchu každého spojení přerušovače a povrchu hliníkového lití a určení stavu úniku podle čtení detektoru úniku . Při použití této metody by měly být ovládnuty následující techniky: Za prvé, rychlost pohybu sondy by měla být pomalá, aby se zabránilo přehlédnutí úniku kvůli příliš rychlému pohybu. Za druhé, detekce by neměla být prováděna za silného větru, aby se zabránilo tomu, že únik bude odváněn a ovlivněn detekce. Za třetí, by měl být vybrán detektor úniku s vysokou citlivostí a nízkou odezvou. Obvykle je nejnižší detekovatelné množství detektoru úniku, že míra úniku je nižší než 10-6, a rychlost odezvy je nižší než 5s, což je vhodné.
Metoda segmentace a polohy. Tato metoda je vhodná pro přerušovače s třífázovým spojením plynového okruhu SF₆. Pokud je únik zjištěn, ale je obtížné ho umístit, může být struktura plynu SF₆ rozdělena na několik částí pro detekci, čímž se sníží slepota.
Metoda snížení tlaku. Tato metoda je použitelná, když je množství úniku zařízení velké.
2.3 Kvantitativní detekce úniku
Tato metoda slouží k detekci míry úniku obvodního přerušovače SF₆ a kritériem je, že roční míra úniku nepřesahuje 1%. Konkrétní metody jsou následující: (1) Metoda místního balení: Použijte plastovou folii s tloušťkou 0.01 cm, abyste obalili geometrický tvar hustotního místa na jeden a půl kruhu, s spojem směřujícím nahoru. Snažte se tvarovat do kruhového nebo čtvercového tvaru a po tvarování zapečetěte lepicí páskou [3]. Mezi plastovou folii a měřeným objektem by měl být určitý mezera, přibližně 0.05 cm. Po obalení detekujte obsah plynu SF₆ v obalené dutině po 24 hodinách a vyberte průměrnou hodnotu z čtyř různých míst. Míru úniku tohoto těsnění lze vypočítat pomocí následující formule:F=ΔC⋅(V−ΔV)⋅P/Δt(MPa⋅m3/s)
Kde:
Roční míra úniku Fy každého plynného prostoru se vypočítá následovně: Fy=F⋅31.5×10−6/V⋅(Pr+0.1)⋅100% (za rok) Kde Pr je stanovený tlak plynu SF₆ (MPa).
Při zahájení výše uvedených výpočtů jsou následující parametry obtížné určit:
Metoda detekce visící láhve: Zavěste láhev na detekční otvor izolátoru. Po několika hodinách použijte detektor úniku k detekci, zda je v láhvi uniklý plyn SF₆.
2.4 Infraceervá detekce
Infraceervá metoda detekce využívá především silné infraceervé absorpční vlastnosti plynu SF₆. Plyn SF₆ má nejsilnější absorpci infraceervého záření s vlnovou délkou 10.6um. Běžné infraceervé metody detekce zahrnují infraceervou laserovou metodu a pasivní detekční metodu.
Princip fungování infraceervé laserové detekce spočívá v tom, že přicházející infraceervý laser je vysílán laserovým vysílačem a zpětně rozptylovaný laser vstupuje do platformy laserové kamery přes odraz. Pokud přicházející laser narazí na uniklý plyn SF₆, některá jeho energie bude absorbována, což vede k rozdílům v zpětně rozptylovaném laseru v případě úniku a bez úniku, a nakonec se různá laserová zobrazování mohou použít k detekci přítomnosti plynu SF₆. Pasivní detekční metoda neaktivně vysílá laserové světlo, ale detekuje jemné rozdíly způsobené absorpcí infraceervého záření v atmosféře plynem SF₆ k detekci přítomnosti plynu SF₆.
Refrigerační kvantový detektor vybraný pro zahraniční vědecké produkty může určit rozdíl teploty 0.03°C a nejnižší detekovatelný objem plynu je 0.001ml/s plynu SF₆. Oba výše uvedené metody používají zobrazovací hledátko k zobrazení obrazu, čímž neviditelný plyn SF₆ stane viditelným. Na displeji hledátka lze vidět uniklý plyn SF₆ jako dynamickou černou mlhu, která je v statickém prostředí jasně viditelná. Přesným pozorováním místa, kde se mlha objevuje, lze rychle a přesně lokalizovat zdroj úniku. Rychlost a velikost mlhy odrážejí míru úniku.
Infraceervá metoda detekce plynu SF₆ umožňuje vzdálenou detekci místa úniku bez vypnutí proudu, což zajišťuje osobní bezpečnost a zlepšuje stabilitu dodávky elektrické energie. Je to nejvědecká metodou detekce v současné době.
Zlepšení prevence úniků obvodních přerušovačů SF₆ je klíčovým dohledovým bodem pro zajištění bezpečné, ekonomické a spolehlivé operace transformačních stanic. Analýzou příčin úniků obvodních přerušovačů SF₆ lze neustále zvyšovat teoretickou úroveň prevence a řešení problémů úniků obvodních přerušovačů SF₆ a zlepšovat schopnost řešení havarijních situací s únikem plynu SF₆. Mezi různé metody detekce patří infraceervé zobrazování novou technickou metodou pro stavovou údržbu obvodních přerušovačů SF₆ a je to hlavní směr budoucího vývoje.
