Subestazioen SF6 iturri-ahalerrien gas-eskuineko ekintza arruntetako analisia eta detektatze neurriak dituzten ikerketa

Teknologiaren aurrerapena eta produzio mailen hobekuntza arraindituz, SF₆ kurtxiaren ekipamenduaren prestakuntza eta kalitatea oso hobetu dira, eta produktuak erabiltzaile guztiek onartu dute. Hala ere, aplikazio luzeengatik, akatsen maiztasuna ere handitu da. Akatsen arrazoia diseinuaren printzipioetan, fabrikatzeko prozesuetan eta materialen aukeran egon daitezke. Akatsen arrazoien ikerketa eta estatistika bidez, jakin daiteke 20%-30%ren arteko arazoak SF₆ gasaren iharkabideagatik gertatzen direla. Gasaren iharkabidearen detektorea elektrizitate instalazioaren fasean puntua garrantzitsua eta orokorrean beharrezkoa da.

1 Arrazoien nagusiak

Iharkabidea oso ohiko kasua da. Iharkabideak gertatzen dira edozein kontzentrazio, tenperatura eta presio desberdinetan. Iharkabide desberdientzako zientifikoak neurriak hartu behar dira, eta iharkabidearen jatorria orduan eta orduan aurkitu behar da.

1.1 Hidrauliko maquinarien kanpoiharkabidea

Hidrauliko maquinari desberdinak, iharkabidearen kokapenak eta egoera desberdinak izan ditzake. Orokorrean, iharkabide arrunta den kokapena hau da:

• Baliabideak, sigiluak eta poltsak. Hiru baterako sakelariek, oilo garaitzeko sakelariek, lehenengo sakelariek, bigarren sakelariek, babeslekuak, etab. Iharkabidearen arrazoiak balioa ez duen itxi, produktuaren prezisioa ez dela nahikoa delako; sasikoak valioko gorputzean, ez da itxi kokapena, eta gasa askatu dituen boltsak lasaiak.

• Presio-mailetarako loturak eta elektromekanikoen tresnekin. Loturen hauek sigiluak ez dira uniforme edo elastikotasun galdu dute, eta horrek iharkabidera eraman dezake.

• Erabilgarritasun zilindroaren pistoiaren eta akumulagailu zilindroaren pistoiaren sigiluak emandakoak. Sigilu eta polts hauek mugimendu zaurituagatik deformatzeko, deteriotzeko edo zauritzeko osasuntsuak dira.

Hidrauliko maquinarien iharkabidearen ondorioak oso serioak dira. Iharkabide txikiak tresnak garbitasunarekin erlazioa dutela, eta adierazten duela oli-pumpa berriro eta bertan behera presioa bete behar dela. Valioko oli kopuru handiak iharkabidean gertatzen badira, presio galdera sortuko du. Hidrauliko oliak akumulagailu zilindroan sartzen bada, gas aldeko presioa jarraituz gero handitzen joango da, eta horrek urgeriketen konponketak, erroreak eta tresnen defektuak sortuko ditu, hala nola, tresna seguruan exekutatzeko saihestu.

1.2 Kanpoiharkabidea oharriko eta lotura

•  Solderadak. Solderatzean korronte handia dagoenez, solderadak suertatzen dira, eta horrek mikro-iharkabideak sortzen ditu. Denbora bat igaro ostean, iharkabidearen kopurua jarraituz gero handitzen joango da. Bi material desberdinen solderadako kokapenetan, lokaleko tension handiagatik, solderadako trinkadak ere iharkabideak sortzen dituzte. Fabrikarien teknologia hobetzen doanean, lan honen probabilitatea instalazio eta erabilera etapean gutxi da.

• Oinarriko porcelana zuloaren eta flangearen arteko lotura. Kokapen honetan presio handia dagoenez, ez badago itxi, iharkabideak gertatzen dira, hala nola, porcelana zuloaren lotura gainazalaren fabrikazioa erraza, lotura gainazala ez da uniformea, eta sigiluak ez dira uniforme edo estaltasunez beteak.

• Tresnek, dentsitateko errelayaren tresnek, presio-mailetarako amaierak, hiru baterako kutxaren kapota, eta beste posizio batzuk. Posizio hauek oso ohikoak dira lotura, itxi eta solderatzean, eta itxurako puntu zaharrak dira, iharkabidearen probabilitate handia dute.

SF₆ gasarentzat, edozein kokapeneko itxi gainazala oso garbi mantentu behar da. Bestela, itxi gainazalean dagoen objektu txiki bat ere iharkabidearen tasa 0.001MPa.M1/s ordura handitu dezake, eta tresna horretan onartzen ez dena. Beraz, instalazioa aurretik, itxi gainazala eta poltsak alkoholpean zuri urdina eta kalitate ondoa duelako paperrekin oso atsegin garbitu behar dira, eta azterketa xehetasuna egin behar da. Ez dagoen arazorik baieztatu ondoren bakarrik osatzea ahalbidetu da. Gainera, flange, bolt-zulo eta lotura-bolt-en poltsak garbitu behar dira, itxi gainazalean sartzea saihesteko, bereziki bertikalki itxi instalatzerakoan.

2 SF₆ kurtxiaren iharkabide-detektore metodoak
2.1 Likidoaren tentsio metodorik

Oinarrizko printzipioa da tentsio handia duten likidoetarako, hala nola saboneko ura, gasak iharkatzen denean iharkabide-puntuan borboilak agertzen direla. Detektore metodoa da SF₆ kurtxiaren kanpo-gorputzetan eta iharkabide posibleko puntuetan saboneko ura eta beste sustantzi batzuk aplikatzea.
Arazoak: Aplikazioaren eskaintza altua, ezin da iharkabide txikiak detektatu, eta zenbait kokapen ezin dira aplikatu.
Abantaila: Intuitiboa.

2.2 Kualitatibo iharkabide-detektore

Oinarrizko printzipioa da SF₆ elektronegatibotasun handia duela. Pulsatutako korronte handiaren eragina, jaso efektua jarraitu gertatzen da, eta SF₆ gasak korona elektrikoa aldaketarako, horrek SF₆ gasaren egoera inplanti detektatzen du. Hau bakarrik SF₆ kurtxiaren tresna iharkabidearen maila erlatiboa zehazteko, ez bere tasa erreal detektatzeko. Kualitatibo iharkabide-detektore metodorik hauek dira:

• Paper zerrenda detektore. Paper zerrenda 133Pa-ra, 30 minutu baino gehiago paper zerrenda utzi, paper zerrenda gelditu, 30 minutu ikusita A balioa irakurri, eta orduan 5 ordu ikusita B balioa irakurri. 67Pa > B - A bada, ondorioz itxi ona daiteke.

•  Espuma likido detektore. Hau oso sinplea den kualitatibo iharkabide metodoa da, eta iharkabide-puntua zehazki aurkitu dezake. Espuma likidoa bi zati ur eta neutroa den sabon bat gehituz osatzen da. Espuma likidoa iharkabide-puntuan aplikatu. Borboilak agertzen badira, horrek iharkabide bat adierazten du. Borboil gehiago eta urrunago, iharkabide handiagoa. Metodo hau 0.1ml/min tasa duen iharkabide-puntua zehazki aurkitu dezake.

•  Iharkabide-detektore detektore. Iharkabide-detektore detektore da kurtxiaren harremanen gainazal guztietan eta aluminio moldatutako gainazalen gainean iharkabide-detektorearen proba mugitzea, eta iharkabide-detektorearen irakurketa arabera iharkabidearen egoera zehaztea. Metodo hau erabiltzerakoan, teknika hauek domintu behar dira: Lehenik, proba mugimenduaren abiadura mota izan behar da, gehiegizko abiadura detektatzea saihesteko. Bigarren, airea indartsua ez izanik egin behar da, iharkabideak airea ekarriko lukeenez detektatzea saihesteko. Hirugarren, sentibilitate handiko eta erantzun abiadura baxuko iharkabide-detektore bat hautatu behar da. Ondorioz, iharkabide-detektorearen detektatzeko kopurua 10-6 baino txikiagoa izan behar da, eta erantzun abiadura 5s baino baxuko izan behar da, oso egokia izango da.

• Zatitzea eta kokapena. Metodo hau SF₆ gasaren harremana hiru fasetan duen kurtxiak egokiak. Iharkabide bat zehaztu, baina kokapena zaila bada, SF₆ gasaren egitura zatitu dezakezu, horrek blindu handia murriztu dezake.

• Presio murriztea. Metodo hau tresna handiko iharkabideentzat egoki da.

2.3 Kuantitatibo iharkabide-detektore

Hau da SF₆ kurtxiaren iharkabide-tasua detektatzeko, eta ebaluazioaren estandarra urteko iharkabide-tasua 1% baino ez da gainditu. Metodo espesifikotzat: (1) Lokal Kirola: 0.01 cm lodiera duen plastiko film bat erabiliz, densitatearen kokapenaren forma geometrikoan eta erdi biratan, goian dagoen elkartura. Zirkulu edo karratu formara saiatu, eta osotasunaren ondoren adhesibo tape-rekin itxi [3]. Film plastikoaren eta neurtzeko objektuaren artean zehazki tartea, hurbildu 0.05 cm, egon behar da. Kirol ondoren, 24 ordu barru, kirolaren barnean SF₆ gasaren edukia detektatu, eta lau puntu desberdinetako bataz besteko balioa aukeratu. Kirol-prozesu honek iharkabide-tasua kalkula dezake formula hau:F=ΔC⋅(V−ΔV)⋅P/Δt(MPa⋅m3/s)

 Non:

• F: Absolute leakage rate, leakage amount per unit time (MPa⋅m³/s).

• Δ C: Average value of the detected leakage content (ppm).

• ΔV: Volume between the object being measured and the plastic film (m³).

• Δt: Time interval for detecting ΔC(s).

• P: Absolute atmospheric pressure, which is 0.1MPa.

• V: Volume of SF₆ gas in the gas chamber (m³).

The annual leakage rate Fy of each gas chamber is calculated as follows: Fy=F⋅31.5×10−6/V⋅(Pr+0.1)⋅100% (per year) Where Pr is the specified SF₆ gas pressure (MPa).

When starting the above calculations, the following parameters are difficult to determine:

• Δ V: Since the volume between the object being measured and the plastic film has an irregular shape, its volume cannot be directly calculated. Experimental methods can be adopted, such as injecting other gases and liquids through a flowmeter into the wrapped cavity to collect volume information.

• V and W: The gas volume and mass of SF₆ in the gas chamber. This information is not provided by the manufacturer. You can require the manufacturer to provide accurate information in the order technical documents, or use a metering method during gas filling to obtain more precise information.

Hanging Bottle Detection Method: Hang a bottle at the detection hole of the insulator. After a few hours, use a leakage detector to detect whether there is leaked SF₆ gas in the bottle.

2.4 Infrared Detection

The infrared detection method mainly uses the strong infrared absorption property of SF₆ gas. SF₆ gas has the strongest absorption of infrared rays with a wavelength of 10.6um. Common infrared detection methods include the infrared laser method and the passive detection method.
The working principle of laser infrared detection is that an incident infrared laser is transmitted by the laser transmitter, and the backscattered laser enters the laser camera imaging platform through reflection. If the incident laser encounters leaked SF₆ gas, some of its energy will be absorbed, resulting in differences in the backscattered laser in the case of leakage and no leakage, and finally, different laser imaging can be used to detect the presence of SF₆ gas leakage. The passive detection method does not actively transmit laser light but detects the slight differences caused by the absorption of infrared rays in the atmosphere by SF₆ gas to detect the presence of SF₆ gas.

The refrigeration quantum well detector selected for foreign scientific products can determine a temperature difference of 0.03°C, and the minimum detectable gas volume is 0.001ml/s of SF₆ gas. Both of the above methods use an imaging viewfinder to display the image, making the invisible SF₆ gas visible. On the viewfinder display, the leaked SF₆ gas can be seen as a dynamic black cloud, which is clearly visible in a static environment. By carefully observing the position where the cloud emerges, the leakage source can be quickly and accurately located. The speed and size of the cloud reflect the leakage rate.

The infrared detection method of SF₆ gas can remotely detect the leakage position without power outage, ensuring personal safety and improving the stability of power supply. It is the most scientific detection method at present.

Strengthening the prevention of SF₆ circuit breaker leakage is a key supervision point to ensure the safe, economical, and reliable operation of substations. By analyzing the causes of SF₆ circuit breaker leakage, the theoretical level of preventing and dealing with SF₆ circuit breaker leakage problems can be continuously improved, and the ability to deal with SF₆ leakage accidents can be enhanced. Among various detection methods, infrared imaging detection is a new technical method for the condition-based maintenance of SF₆ circuit breakers and is the mainstream development trend in the future.