تحلیل علل رایج نشت گاز در برشکن‌های SF6 ایستگاه‌های توزیع و پژوهش روی اقدامات تشخیصی

با پیشرفت تکنولوژی و بهبود سطح تولید، عملکرد و کیفیت تجهیزات برشگر سی‌اف۶ به طور مداوم افزایش یافته است و محصولات به طور گسترده‌ای توسط مشتریان شناخته شده‌اند. با این حال، با گسترش کاربرد آن، شمار خرابی‌ها نیز افزایش یافته است. دلایل خرابی شامل مسائلی مانند اصول طراحی، فرآیندهای تولید و انتخاب مواد می‌باشد. با بررسی و آمار گیری از دلایل خرابی، مشخص شده است که ۲۰٪-۳۰٪ از مشکلات به دلیل نشت سی‌اف۶ گاز رخ می‌دهد. تشخیص نشت گاز یک نقطه حیاتی و ضروری در مرحله نصب الکتریکی است.

۱ علل اصلی

نشت یک وضعیت بسیار رایج است. مشکلات نشت هر جا که اختلافاتی در محتوا، دما و فشار وجود دارد، رخ می‌دهد. روش‌های علمی باید برای نشت‌های مختلف اتخاذ شود و منبع نشت باید به موقع شناسایی شود.

۱.۱ نشت خارجی ماشین‌های هیدرولیک

برای انواع ماشین‌های هیدرولیک، مکان‌ها و وضعیت‌های نشت ممکن است متفاوت باشد. به طور کلی، مکان‌های نشت رایج عبارتند از:

• دریچه‌ها، مهرهای تنگی و مهرهای اتصال. سه‌راهی‌ها، دریچه‌های تخلیه روغن، دیودهای اصلی، دیودهای ثانویه، دریچه‌های محافظ. دلایل نشت شامل بسته شدن نامناسب هسته دریچه، تماس ناهموار به دلیل دقت تولید ناکافی؛ سوراخ‌های شن در بدنه دریچه، مکان غیربسته و پولک‌های آزادسازی گاز که لخت شده‌اند.

• مکان‌های اتصال دستگاه‌های اندازه‌گیری فشار و تجهیزات الکترومکانیکی. مهرهای تنگی این اتصالات ممکن است ناهموار یا الاستیسیتشان از بین برود که موجب نشت می‌شود.

• سطح‌های تنگی پیستون سیلندر عملیاتی و پیستون سیلندر ذخیره‌کننده که توسط تولیدکننده ارائه شده‌اند. چون مهرهای تنگی و مهرهای اتصال در این مکان‌ها معمولاً تحت اصطکاک حرکتی قرار دارند، آسان‌تر موهوم، تخریب یا آسیب می‌بینند.

پیامدهای نشت در ماشین‌های هیدرولیک بسیار جدی است. نشت کوچک نه تنها صافی تجهیزات را تحت تاثیر قرار می‌دهد بلکه به طور اجتناب‌ناپذیری باعث فشار مجدد پمپ روغن و چرخه تأمین فشار طولانی می‌شود. نشت روغن فراوان در بدنه دریچه باعث مشکل از دست دادن فشار می‌شود. وقتی روغن هیدرولیک وارد سیلندر ذخیره‌کننده می‌شود، فشار طرف گاز به طور مداوم افزایش می‌یابد که باعث تعمیرات اضطراری، خطاهای عملیاتی و نقص تجهیزات می‌شود که می‌تواند عملیات ایمن تجهیزات را مختل کند.

۱.۲ نشت خارجی در بدنه اصلی و اتصالات

• جوه. به دلیل جریان بزرگ در زمان جوشکاری، جوه ممکن است سوزانده شود که باعث نشت میکرو شود. پس از گذشت مدتی، مقدار نشت به طور مداوم افزایش می‌یابد. در مکان‌های جوشکاری دو ماده مختلف، به دلیل تنش محلی بالا، شکست‌های جوه نیز موجب نشت می‌شوند. با بهبود تکنولوژی تولید تولیدکننده، احتمال وقوع این پدیده در مراحل نصب و عملیات میدانی نسبتاً کم است.

• مکان اتصال بین بوش سرامیک و فلانژ. به دلیل فشار بالا در این مکان، اگر تنگی صحیح نباشد، ممکن است نشت رخ دهد، مانند ساخت سطح اتصال بوش سرامیک با دقت کم، سطح اتصال ناهموار و تنگی مهره‌ها به طور ناهموار یا ناپایدار.

• اتصالات لوله‌ها، مکان‌های اتصال دستگاه‌های رله چگالی، انتهای دستگاه‌های اندازه‌گیری فشار، پوشش جعبه سه‌راهی و مکان‌های دیگر. این مکان‌ها مکان‌های متداول برای اتصالات، بسته‌ها و جوشکاری هستند و نقاط سخت و ضعیف تنگی هستند که احتمال نشت در آن‌ها بالا است.

برای گاز سی‌اف۶، سطح تنگی در هر مکان باید بسیار تمیز نگه داشته شود. در غیر این صورت، حتی مقدار کمی از مواد خارجی گیر کرده در سطح تنگی می‌تواند نرخ نشت را به ترتیب ۰.۰۰۱MPa.M1/s افزایش دهد که برای تجهیزات مجاز نیست. بنابراین، قبل از نصب، سطح تنگی و مهره باید با دقت با پارچه سفید و کاغذ توالت با کیفیت خوب ترکیب شده با الکل پاک شود و یک بررسی دقیق انجام شود. تنها پس از تأیید عدم وجود مشکل، می‌توان به مونتاژ ادامه داد. علاوه بر این، گرد و خاک روی فلانژ، سوراخ‌های پیچ و پیچ‌های اتصال باید پاک شود تا از ورود آن‌ها به سطح تنگی جلوگیری شود، به ویژه در زمان نصب تنگی عمودی.

۲ روش‌های تشخیص نشت برشگر سی‌اف۶
۲.۱ روش تنش سطح مایع

اصل اساسی این است که برای مایعاتی با تنش سطح قوی مانند آب صابون، حباب‌ها در مکان نشت ظاهر می‌شوند. روش تشخیص این است که مایعات مانند آب صابون روی پوسته برشگر سی‌اف۶ و مکان‌های ممکن نشت اعمال شود.
نقاط ضعف: نیاز به روش پوششی بالا، عدم توانایی تشخیص نشت‌های کوچک، و بعضی مکان‌ها نمی‌توانند پوشش داده شوند.
نقطه قوت: مستقیم و واضح.

۲.۲ تشخیص نشت کیفی

اصل اساسی این است که سی‌اف۶ دارای الکترونگاتیویت قوی است. تحت تاثیر ولتاژ پالسی بالا، اثر تخلیه مداوم رخ می‌دهد و گاز سی‌اف۶ عملکرد میدان کرونا را تغییر می‌دهد، بدین ترتیب وجود گاز سی‌اف۶ در محل تشخیص داده می‌شود. این فقط برای تعیین درجه نسبی نشت تجهیزات برشگر سی‌اف۶ است، نه برای تشخیص نرخ واقعی نشت. تشخیص نشت کیفی شامل روش‌های زیر است:

• تشخیص با جمع‌آوری خلاء. خلاء را به ۱۳۳Pa جمع‌آوری کنید، بیش از ۳۰ دقیقه جمع‌آوری کنید، پمپ را متوقف کنید، مقدار A را بعد از ۳۰ دقیقه مشاهده کنید و سپس مقدار B را بعد از ۵ ساعت مشاهده کنید. اگر ۶۷Pa > B - A باشد، می‌توان نتیجه گرفت که تنگی خوب است.

•  تشخیص با مایع پوسیده. این یک روش تشخیص نشت کیفی نسبتاً ساده است که می‌تواند مکان نشت را دقیق پیدا کند. مایع پوسیده می‌تواند با اضافه کردن صابون متعادل به دو بخش آب آماده شود. مایع پوسیده را به مکان مورد نظر برای تشخیص نشت اعمال کنید. اگر حباب‌ها ظاهر شوند، این نشان می‌دهد که در این مکان نشت وجود دارد. بیشتر و فوری‌تر حباب‌ها، نشت بیشتر جدی است. این روش می‌تواند مکان نشت را با نرخ نشت ۰.۱ml/min تقریباً پیدا کند.

•  تشخیص با دستگاه تشخیص نشت. تشخیص با دستگاه تشخیص نشت این است که سنسور دستگاه تشخیص نشت را در سطح هر اتصال برشگر و سطح ریخته‌گری آلومینیوم حرکت دهید و وضعیت نشت را بر اساس خواندن دستگاه تشخیص نشت تعیین کنید. در استفاده از این روش، تکنیک‌های زیر باید مسلط شود: ابتدا، سرعت حرکت سنسور باید کند باشد تا از از دست دادن نشت به دلیل حرکت سریع جلوگیری شود. دوم، تشخیص نباید در باد قوی انجام شود تا از وزش نشت و تاثیر بر تشخیص جلوگیری شود. سوم، دستگاه تشخیص نشت با حساسیت بالا و سرعت پاسخ کم باید انتخاب شود. معمولاً، حداقل مقدار قابل تشخیص دستگاه تشخیص نشت این است که نرخ نشت کمتر از ۱۰-۶ و سرعت پاسخ کمتر از ۵s باشد که مناسب‌تر است.

• روش تقسیم‌بندی و مکان‌یابی. این روش برای برشگرهایی با اتصالات گاز سی‌اف۶ سه‌فاز مناسب است. اگر نشت تعیین شود اما مکان‌یابی آن دشوار باشد، ساختار گاز سی‌اف۶ می‌تواند به چند بخش تقسیم شود تا تشخیص داده شود و این باعث کاهش ناآگاهی می‌شود.

• روش کاهش فشار. این روش در صورتی که مقدار نشت تجهیزات زیاد باشد مناسب است.

۲.۳ تشخیص نشت کمی

این برای تشخیص نرخ نشت برشگر سی‌اف۶ است و معیار قضاوت این است که نرخ نشت سالانه بیش از ۱٪ نباشد. روش‌های خاص به شرح زیر است: (۱) روش پوشش محلی: از فیلم پلاستیکی با ضخامت ۰.۰۱ سانتی‌متر برای پوشش دور یک و نیم شکل هندسی مکان چگالی استفاده کنید، با اتصال رو به بالا. سعی کنید شکل دایره‌ای یا مربعی را تشکیل دهید و پس از شکل‌دهی با باند لاستیکی ببندید [۳]. باید یک فاصله معین، تقریباً ۰.۰۵ سانتی‌متر، بین فیلم پلاستیک و شیء مورد سنجش وجود داشته باشد. پس از پوشش، محتوای گاز سی‌اف۶ در حفره پوششی را بعد از ۲۴ ساعت تشخیص دهید و مقدار میانگین چهار نقطه در مکان‌های مختلف را انتخاب کنید. نرخ نشت این فرآیند تنگی می‌تواند با استفاده از فرمول زیر محاسبه شود:F=ΔC⋅(V−ΔV)⋅P/Δt(MPa⋅m3/s)

 که:

• F: نرخ نشت مطلق، مقدار نشت در واحد زمان (MPa⋅m³/s).

• Δ C: میانگین مقدار نشت تشخیص داده شده (ppm).

• ΔV: حجم بین شیء مورد سنجش و فیلم پلاستیک (m³).

• Δt: فاصله زمانی برای تشخیص ΔC(s).

• P: فشار جوی مطلق، که 0.1MPa است.

• V: حجم گاز سی‌اف۶ در کمره گاز (m³).

نرخ نشت سالانه Fy هر کمره گاز به شرح زیر محاسبه می‌شود: Fy=F⋅31.5×10−6/V⋅(Pr+0.1)⋅100% (در سال) که Pr فشار مشخص گاز سی‌اف۶ (MPa) است.

هنگام شروع به محاسبات فوق، پارامترهای زیر سختی برای تعیین دارند:

• Δ V: چون حجم بین شیء مورد سنجش و فیلم پلاستیک دارای شکل نامنظم است، حجم آن به طور مستقیم محاسبه نمی‌شود. روش‌های آزمایشی می‌توانند اتخاذ شوند، مانند تزریق گازها و مایعات دیگر از طریق فلو متر به حفره پوششی برای جمع‌آوری اطلاعات حجم.

• V و W: حجم گاز و جرم سی‌اف۶ در کمره گاز. این اطلاعات توسط تولیدکننده ارائه نمی‌شود. می‌توانید از تولیدکننده بخواهید اطلاعات دقیق را در مستندات فنی سفارش ارائه دهد یا از روش سنجش در حین پرکردن گاز برای دریافت اطلاعات دقیق‌تر استفاده کنید.

روش تشخیص با بطری آویزان: بطری را در سوراخ تشخیص دایه آویزان کنید. پس از چند ساعت، از دستگاه تشخیص نشت برای تشخیص اینکه آیا گاز سی‌اف۶ نشت شده در بطری وجود دارد یا خیر استفاده کنید.

۲.۴ تشخیص با اشعه مادون قرمز

روش تشخیص با اشعه مادون قرمز از خاصیت جذب قوی گاز سی‌اف۶ استفاده می‌کند. گاز سی‌اف۶ دارای قوی‌ترین جذب اشعه مادون قرمز با طول موج ۱۰.۶um است. روش‌های تشخیص مادون قرمز رایج شامل روش لیزر مادون قرمز و روش تشخیص غیرفعال است.
اصل کار تشخیص لیزر مادون قرمز این است که یک اشعه مادون قرمز ورودی توسط مخابره‌کننده لیزر ارسال می‌شود و اشعه لیزر پراکنده شده به پلتفرم تصویربرداری لیزر از طریق بازتاب وارد می‌شود. اگر اشعه ورودی با گاز سی‌اف۶ نشت شده برخورد کند، بخشی از انرژی آن جذب می‌شود، که باعث تفاوت در اشعه لیزر پراکنده شده در حالت نشت و بدون نشت می‌شود و در نهایت می‌توان از تصاویر لیزر مختلف برای تشخیص وجود گاز سی‌اف۶ استفاده کرد. روش تشخیص غیرفعال نور لیزر را به طور فعال ارسال نمی‌کند بلکه تفاوت‌های ناچیز ناشی از جذب اشعه مادون قرمز در جو توسط گاز سی‌اف۶ را تشخیص می‌دهد تا وجود گاز سی‌اف۶ را شناسایی کند.

детектор квантової ями зі змінними температурами, вибраний для наукових продуктів за кордоном, може визначити різницю температур ۰.۰۳°C, а мінімальна виявлена об'єм газу становить ۰.۰۰۱ мл/с газу SF₆. Обидва зазначені методи використовують видошукувач зображення для показу зображення, що робить невидимий газ SF₆ видимим. На дисплеї видошукувача, втеклий газ SF₆ можна бачити як динамічну чорну хмару, яка добре видна в статичному середовищі. Швидко і точно локалізувати джерело втечі можна, уважно спостерігаючи за місцем, де з'являється хмара. Швидкість та розмір хмари відображають швидкість втечі.

Метод