Analyse af almindelige årsager til gaslekkage i SF6-afbrydere på understationer og forskning i detektionsforanstaltninger
Med teknologiens fremgang og forbedring af produktionsniveauer er ydeevnen og kvaliteten af SF₆-brydere uafbrudt forbedret, og produkterne er blevet bredt anerkendt af kunder. Men med dens omfattende anvendelse er frekvensen af fejl også steget. Årsagerne til fejl inkluderer problemer som designprincipper, produktionsprocesser og valg af materialer. Gennem undersøgelser og statistik over årsagerne til fejl vides det, at 20%-30% af problemene skyldes udslip af SF₆-gas. Detektion af gasudslip er et vigtigt og uundværligt punkt under elektriske installationsfasen.
1 Hovedårsager
Udslip er en meget almindelig situation. Udslip opstår, hvor der er forskelle i indhold, temperatur og tryk. Videnskabelige løsninger bør anvendes for forskellige udslipsfænomener, og kilde til udslip skal findes hurtigt.
1.1 Eksternt udslip fra hydrauliske maskiner
For forskellige hydrauliske maskiner kan udslipspositionerne og -situationerne variere. Generelt er de almindelige udslipspositioner:
Ventiler, tætpakninger og gasket. Trevejsventiler, oljeafledningsventiler, primære ventiler, sekundære ventiler, beskyttelsesventiler osv. Årsagerne til udslip inkluderer ukorrekt lukning af ventilkernen, ulige kontaktflade på grund af utilstrækkelig produktionspræcision; sandhuller i ventilkrop, ulukket position og løse gasfrigivelsesbolte.
Forbindelsespositioner for trykudmærker og elektromekanisk udstyr. Tætpakninger på disse forbindelser kan være ulige eller miste deres elasticitet, hvilket sandsynligvis vil forårsage udslip.
Tætningsfladerne på fabrikantens opereringscylinderpistoner og akkumulatorcylinderpistoner. Da tætpakninger og gasket ofte er underlagt bevægelsesridsel, er de tilbøjelige til at fordeformeres, forværres eller blive skadet.
Konsekvenserne af udslip fra hydrauliske maskiner er meget alvorlige. Mindre udslip påvirker ikke kun renheden af udstyret, men fører også uundgåeligt til gentagne pressuriseringer af oljepumpen og en lang pressurtilførselscyklus. Massivt oljeudslip i ventilkroppen vil forårsage et trykmangelproblem. Når hydraulolien indgår i akkumulatorcylinderen, vil trykket på gassiden konstant stige, hvilket resulterer i nødhjælpsreparationer, fejlhandlinger og udstyrsdefekter, der vil hindre sikkert drift af udstyret.
1.2 Eksternt udslip ved hovedpartiet og forbindelsen
Sømmel. På grund af stor strøm under sømming kan sømmen blive brændt igennem, hvilket resulterer i mikroudslip. Efter en vis periode vil udslipsmængden konstant stige. Ved sømmingspositioner mellem to forskellige materialer, vil højt lokalt spænding på grund af højt lokalt spænding også forårsage sømmekrak, hvilket vil forårsage udslip. Med forbedring af producentens produktionsmetoder er sandsynligheden for dette fænomen under installations- og driftsfaser relativt lille.
Forbindelsespositionen mellem støtteporcelænsbuske og flange. På grund af højt tryk på denne position kan udslip opstå, hvis tæten ikke er stram, såsom grov fabrikation af porcelænsbuskeforbindelsesfladen, ulige forbindelsesflade og ulige eller ustabil binding af tætpakningen.
Rørforbindelser, tæthedsovervågningsudstyrsgrænseflader, enderne af trykudmærkere, lågen på trevejskassen og andre positioner. Disse positioner er de mest almindelige områder for forbindelser, lukninger og sømming, og de er vanskelige og svage punkter for tætheder, med høj sandsynlighed for udslip.
For SF₆-gas skal tætningsfladen på enhver position holdes meget rens. Ellers kan selv en lille mængde fremmedstof fastsiddende på tætningsfladen øge udslipshastigheden til størrelsesorden 0.001MPa.M1/s, hvilket ikke er tilladt for udstyret. Derfor bør tætningsfladen og gasket inden installation omhyggeligt tørres med en hvid klud og højkvalitet toiletpapir, der er dypet i alkohol, og en detaljeret kontrol skal foretages. Montage kan kun foretages efter bekræftelse af, at der ikke er problemer. Desuden bør støvet på flange, bolthuller og forbinderbolte tørres, for at forhindre, at det kommer ind på tætningsfladen, især under installation af den lodrette tætning.
2 SF₆-bryderudslipdetektionsmetoder
2.1 Overfladenspanningsmetode
Den grundlæggende princippet er, at for flydende med stærk overfladenspænding som sæbevand, vil bobler opstå ved udslipspunktet, når gas udslipper. Detektionsmetoden er at påføre sæbevand og andre stoffer på SF₆-bryderens yderskal og mulige udslipspunkter.
Ulemper: Høje krav til smearing, kan ikke detektere mindre udslip, og nogle positioner kan ikke smears.
Fordele: Intuitiv.
2.2 Kvalitativ udslipdetektion
Den grundlæggende princippet er, at SF₆ har stærk negativ ladning. Under pulserende højspænding finder en kontinuerlig udslip effekt sted, og SF₆-gas vil ændre ydeevnen af koronaelektrisk felt, hvilket gør det muligt at detektere tilstedeværelsen af SF₆-gas på stedet. Dette er kun for at bestemme den relative grad af udslip fra SF₆-bryderudstyr, snarere end at detektere dets faktiske udsliphastighed. Kvalitativ udslipdetektion inkluderer følgende metoder:
Evakuering. Pump evakuering til 133Pa, fortsæt med pumping i mere end 30 minutter, stop pumpen, læs værdi A efter at have observeret i 30 minutter, og læs derefter værdi B efter at have observeret i 5 timer. Hvis 67Pa > B - A, kan det konkluderes, at tætheden er god.
Skummande væskedetektion. Dette er en relativt simpel kvalitativ udslipmetode, der kan præcis finde udslipspunktet. Skummande væske kan forberedes ved at tilføje en neutral sæbe til to dele vand. Anvend skummande væske på positionen, der skal undersøges for udslip. Hvis bobler opstår, angiver dette udslip på denne position. Jo flere og mere hastige bobler, jo alvorligere er udslippet. Denne metode kan groft finde udslipspositionen med en udsliphastighed på 0.1ml/min.
Leckagedetektor. Leckagedetektoren er at bevæge leckagedetektorens probe langs overfladen af hver forbindelse af bryderen og overfladen af aluminiumsgjutning, og bestemme udslipsforholdet ifølge leckagedetektorens læsning. Når denne metode anvendes, skal følgende teknikker beherskes: For det første bør bevægelseshastigheden af proben være langsom for at undgå at overse udslip på grund af for hurtig bevægelse. For det andet bør der ikke foretages detektion i stærk vind for at undgå, at udslippet blæses væk og påvirker detektionen. For det tredje bør en leckagedetektor med høj sensitivitet og lav respons tid vælges. Generelt er den mindste detektable mængde af leckagedetektoren, at udsliphastigheden er lavere end 10-6, og respons tiden er lavere end 5s, mere passende.
Segmentering og positionering. Denne metode er egnet til brydere med tre-fase SF₆-gasforbindelser. Hvis udslip er fastsat, men det er svært at lokaliseret, kan SF₆-gasstrukturen deles op i flere dele for detektion, hvilket reducerer blindhed.
Trykreduktion. Denne metode er anvendelig, når udstyrets udslipmængde er stor.
2.3 Kvantitativ udslipdetektion
Dette er for at detektere udsliphastigheden af SF₆-bryderen, og vurderingsstandarden er, at årlig udsliphastighed ikke overstiger 1%. De specifikke metoder er som følger: (1) Lokal omslutningsmetode: Brug en plastfilm med en tykkelse af 0.01 cm til at omslutte geometrisk form af tæthedspunktet for en og en halv cirkel, med forbindelsen vendt opad. Prøv at danne en cirkelform eller kvadratform, og sigt det med klebebånd efter formning [3]. Der bør være en vis gap, ca. 0.05 cm, mellem plastfilmen og det målte objekt. Efter omslutning, detekter indholdet af SF₆-gas i omsluttede hulrum efter 24 timer, og vælg gennemsnittet af fire punkter på forskellige positioner. Udsliphastigheden af denne tætningsproces kan beregnes ved hjælp af følgende formel:F=ΔC⋅(V−ΔV)⋅P/Δt(MPa⋅m3/s)
Hvor:
Årlig udsliphastighed Fy af hvert gasrum beregnes som følger: Fy=F⋅31.5×10−6/V⋅(Pr+0.1)⋅100% (om året) hvor Pr er den specificerede SF₆-gastryk (MPa).
Når de ovenstående beregninger startes, er følgende parametre svære at fastlægge:
Hængende flaskedetektion: Hæng en flaske ved detektionshullet i isolatoren. Efter nogle timer, brug en leckagedetektor til at detektere, om der er lekket SF₆-gas i flasken.
2.4 Infrarød detektion
Infrarøde detektionsmetode bruger hovedsageligt den stærke infrarøde absorbance egenskab hos SF₆-gas. SF₆-gas har den stærkeste absorbance af infrarøde stråling med en bølgelængde på 10.6um. Almindelige infrarøde detektionsmetoder inkluderer infrarød lasermetode og passiv detektionsmetode.
Arbejdsmåden for laserinfrarød detektion er, at en indgående infrarød laser transmitteres af laseren, og den backscattered laser går ind i laserkamera imaging platform gennem refleksion. Hvis den indgående laser møder lekket SF₆-gas, vil en del af dens energi blive absorberet, hvilket resulterer i forskelle i den backscattered laser i tilfælde af udslip og ingen udslip, og til sidst kan forskellige laserimager bruges til at detektere tilstedeværelsen af SF₆-gasudslip. Den passive detektionsmetode transmitterer ikke aktivt laserlys, men detekterer de små forskelle, der skyldes absorptionen af infrarøde stråler i atmosfæren af SF₆-gas, for at detektere tilstedeværelsen af SF₆-gas.
Kølequantum well-detektor, der er valgt for udenlandske videnskabelige produkter, kan bestemme en temperaturforskel på 0.03°C, og den mindste detektable gasvolumen er 0.001ml/s af SF₆-gas. Begge ovenstående metoder bruger en imaging viewfinder til at vise billedet, der gør den usynlige SF₆-gas synlig. På viewfinder-displayet kan det lekkede SF₆-gas ses som en dynamisk sort sky, der er tydelig i en statisk miljø. Ved at nøje observere positionen, hvor skyen opstår, kan kilde til udslip hurtigt og præcist lokaliseres. Hastigheden og størrelsen af skyen afspejler udsliphastigheden.
Infrarød detektionsmetode af SF₆-gas kan remote detektere udslipspositionen uden strømafbrydelse, sikrer personlig sikkerhed og forbedrer stabiliteten af strømforsyningen. Det er den mest videnskabelige detektionsmetode i øjeblikket.
Styrkelse af forebyggelse af SF₆-bryderudslip er et nøglesupervisionspunkt for at sikre sikker, økonomisk og pålidelig drift af transformatorstationer. Ved at analysere årsagerne til SF₆-bryderudslip kan teoretisk niveauet for forebyggelse og håndtering af SF₆-bryderudslipsproblemer konstant forbedres, og evnen til at håndtere SF₆-udslipsulykker kan forbedres. I henhold til forskellige detektionsmetoder er infrarød imaging detektion en ny teknisk metode til betingelsesbaseret vedligeholdelse af SF₆-brydere og er den fremtidige hovedudviklingsretning.
