تحلیل دلایل رایج نشت گاز در برش‌کننده‌های SF6 ایستگاه‌های توزیع و پژوهش درباره روش‌های تشخیص

با پیشرفت تکنولوژی و بهبود سطح تولید، عملکرد و کیفیت تجهیزات قطعه‌دهنده SF₆ به طور مداوم بهبود یافته است و محصولات به طور گسترده‌ای توسط مشتریان شناخته شده‌اند. با این حال، با گسترش کاربرد آن، فرکانس خرابی‌ها نیز افزایش یافته است. دلایل خرابی شامل مسائلی مانند اصول طراحی، فرآیندهای تولید و انتخاب مواد است. با بررسی و آمارگیری از دلایل خرابی، مشخص شده است که ۲۰٪-۳۰٪ از مشکلات ناشی از رسوخ SF₆ گاز است. تشخیص رسوخ گاز یک نقطه حیاتی و ضروری در مرحله نصب برق است.

۱ علل اصلی

رسوخ یک وضعیت بسیار رایج است. مشکلات رسوخ هر جا که اختلاف در محتوا، دمای و فشار وجود دارد، رخ می‌دهد. راه‌حل‌های علمی باید برای پدیده‌های مختلف رسوخ اتخاذ شود و منبع رسوخ باید به موقع شناسایی شود.

۱.۱ رسوخ خارجی ماشین‌های هیدرولیک

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

• دریچه‌ها، ختم‌ها و لایه‌های ختم. سوئیچ‌های سه راهه، سوئیچ‌های خالی کردن روغن، سوئیچ‌های اصلی، سوئیچ‌های ثانویه، دریچه‌های محافظ و غیره. دلایل رسوخ شامل بسته نشدن صحیح هسته دریچه، تماس نامساوی سطح به دلیل دقت تولید ناکافی؛ سوراخ‌های ریز در بدنه دریچه، عدم ختم مکان، و پیچ‌های رها کردن گاز که آزاد هستند.

• مکان‌های اتصال گیج‌های فشار و تجهیزات الکترومکانیکی. لایه‌های ختم این اتصالات ممکن است نامساوی یا الاستیسیتی خود را از دست دهند که موجب رسوخ می‌شود.

• سطح‌های ختم سیلندر عملکردی و سیلندر ذخیره‌سازی که توسط تولیدکننده ارائه می‌شود. چون ختم‌ها و لایه‌های ختم در این مکان‌ها غالباً تحت تأثیر اصطکاک حرکتی قرار دارند، آنها مستعد تغییر شکل، تخریب یا آسیب می‌باشند.

پیامدهای رسوخ در ماشین‌های هیدرولیک بسیار جدی است. رسوخ کوچک نه تنها صافی تجهیزات را تحت تأثیر قرار می‌دهد بلکه حتماً منجر به فشار مجدد پمپ روغن و چرخه تأمین فشار طولانی می‌شود. رسوخ روغن گسترده در بدنه دریچه موجب مشکل از دست دادن فشار می‌شود. وقتی روغن هیدرولیک وارد سیلندر ذخیره‌سازی می‌شود، فشار طرف گاز مداوماً افزایش می‌یابد که منجر به تعمیرات اضطراری، خطای عملکرد و نقص تجهیزات می‌شود و این موارد مانع عملکرد ایمن تجهیزات خواهد شد.

۱.۲ رسوخ خارجی در بدنه اصلی و اتصالات

• جوهره‌ها. به دلیل جریان بزرگ در زمان جوش، جوهره‌ها ممکن است سوراخ شوند و موجب رسوخ میکروییک شوند. پس از گذشت مدت زمانی، مقدار رسوخ مداوماً افزایش می‌یابد. در مکان‌های جوش دو ماده مختلف، به دلیل تنش محلی بالا، ترک‌های جوش نیز موجب رسوخ می‌شوند. با بهبود تکنولوژی تولید تولیدکننده، احتمال وقوع این پدیده در مرحله نصب و عملیات میدانی نسبتاً کم است.

• مکان اتصال بین سرامیک بوش حمایتی و فلانژ. به دلیل فشار بالا در این مکان، اگر ختم نباشد، رسوخ ممکن است رخ دهد، مانند ساخت خشن سطح اتصال بوش سرامیک، سطح اتصال نامساوی و لایه ختم نامساوی یا ناپایدار.

• اتصالات لوله، رابط تجهیزات مداوم، انتهای گیج‌های فشار، پوشش جعبه سه راهه و مکان‌های دیگر. این مکان‌ها مکان‌های رایج برای اتصالات، ختم‌ها و جوش هستند و نقاط سخت و ضعیف ختم هستند با احتمال رسوخ بالا.

برای گاز SF₆، سطح ختم در هر مکان باید بسیار تمیز نگه داشته شود. در غیر این صورت، حتی مقدار کمی اجسام خارجی چسبیده به سطح ختم می‌تواند نرخ رسوخ را به دستور ۰.۰۰۱MPa.M1/s افزایش دهد که برای تجهیزات مجاز نیست. بنابراین، قبل از نصب، سطح ختم و لایه ختم باید با دقت با پارچه سفید و کاغذ توالت با کیفیت بالا که در الکل غوطه ور شده‌اند پاک شود و یک بررسی دقیق انجام شود. تنها پس از تأیید عدم وجود مشکل، می‌توان به مونتاژ ادامه داد. علاوه بر این، غبار روی فلانژ، سوراخ‌های پیچ و پیچ‌های اتصال باید پاک شود تا از ورود آن به سطح ختم جلوگیری شود، به ویژه در زمان نصب ختم عمودی.

۲ روش‌های تشخیص رسوخ قطعه‌دهنده SF₆
۲.۱ روش تنش سطح مایع

اصول اساسی این است که برای مایعات با تنش سطحی قوی مانند آب صابون، حباب‌ها در مکان رسوخ ظاهر می‌شوند زمانی که گاز رسوخ می‌کند. روش تشخیص این است که آب صابون و مواد دیگر روی پوسته قطعه‌دهنده SF₆ و مکان‌های ممکن رسوخ پاشیده شود.
نکات ضعف: نیاز به پاشش دقیق، ناتوانی در تشخیص رسوخ‌های کوچک و برخی مکان‌ها نمی‌توانند پاشیده شوند.
نکات قوت: ملموس.

۲.۲ تشخیص رسوخ کیفی

اصول اساسی این است که SF₆ دارای الکترونگاتیویت قوی است. تحت تأثیر ولتاژ پالسی، اثر تخلیه مداوم رخ می‌دهد و گاز SF₆ عملکرد میدان کرونایی را تغییر می‌دهد، بنابراین وجود گاز SF₆ در محل تشخیص داده می‌شود. این فقط برای تعیین درجه نسبی رسوخ تجهیزات قطعه‌دهنده SF₆ است، نه تشخیص نرخ واقعی رسوخ. تشخیص رسوخ کیفی شامل روش‌های زیر است:

• تشخیص با پمپ‌کردن خلأ. خلأ را به ۱۳۳Pa برسانید، بیش از ۳۰ دقیقه پمپ کنید، پمپ را متوقف کنید، مقدار A را پس از ۳۰ دقیقه مشاهده کنید و سپس مقدار B را پس از ۵ ساعت مشاهده کنید. اگر ۶۷Pa > B - A، می‌توان نتیجه گرفت که ختم خوب است.

•  تشخیص با مایع پنی. این یک روش تشخیص کیفی نسبتاً ساده است که می‌تواند به طور دقیق مکان رسوخ را پیدا کند. مایع پنی می‌تواند با افزودن صابون متعادل به دو بخش آب آماده شود. مایع پنی را روی مکان مورد نظر برای تشخیص رسوخ پاشیده شود. اگر حباب‌ها ظاهر شوند، این نشان‌دهنده رسوخ در این مکان است. هر چه حباب‌ها بیشتر و فوری‌تر باشند، رسوخ بیشتر است. این روش می‌تواند مکان رسوخ را با نرخ رسوخ ۰.۱ml/min به طور تقریبی پیدا کند.

•  تشخیص با دستگاه تشخیص رسوخ. تشخیص با دستگاه تشخیص رسوخ این است که سوند دستگاه تشخیص رسوخ را در سطح هر اتصال قطعه‌دهنده و سطح ریخته‌گری آلومینیوم حرکت داده و وضعیت رسوخ را بر اساس خواندن دستگاه تشخیص رسوخ تعیین کنید. در استفاده از این روش، تکنیک‌های زیر باید تسلط یافته شوند: اولاً، سرعت حرکت سوند باید کند باشد تا به دلیل حرکت بسیار سریع، رسوخ از دست نرود. ثانیاً، تشخیص نباید در باد قوی انجام شود تا باد رسوخ را پخش نکند و تشخیص را تحت تأثیر قرار ندهد. ثالثاً، دستگاه تشخیص رسوخ با حساسیت بالا و سرعت پاسخ کم باید انتخاب شود. به طور کلی، حداقل مقدار قابل تشخیص دستگاه تشخیص رسوخ این است که نرخ رسوخ کمتر از ۱۰-۶ باشد و سرعت پاسخ کمتر از ۵s، که مناسب‌تر است.

• روش تقسیم‌بندی و مکان‌یابی. این روش برای قطعه‌دهنده‌هایی مناسب است که دارای اتصالات گاز SF₆ سه‌فازی هستند. اگر رسوخ تعیین شود اما مکان‌یابی آن دشوار باشد، ساختار گاز SF₆ می‌تواند به چند بخش تقسیم شود تا کورکوری کاهش یابد.

• روش کاهش فشار. این روش در صورتی که مقدار رسوخ تجهیزات زیاد باشد قابل استفاده است.

۲.۳ تشخیص رسوخ کمی

این برای تشخیص نرخ رسوخ قطعه‌دهنده SF₆ است و معیار قضاوت این است که نرخ رسوخ سالانه بیش از ۱٪ نباشد. روش‌های خاص به شرح زیر است: (۱) روش پوشش محلی: از یک فیلم پلاستیکی با ضخامت ۰.۰۱ سانتی‌متر برای پوشاندن شکل هندسی مکان چگالی برای یک و نیم دور استفاده کنید، با اتصال به سمت بالا. سعی کنید شکل دایره‌ای یا مربعی را تشکیل دهید و پس از شکل‌دهی آن را با لента چسبی ببندید [۳]. باید فاصله‌ای حدود ۰.۰۵ سانتی‌متر بین فیلم پلاستیک و شیء مورد اندازه‌گیری وجود داشته باشد. پس از پوشش، محتوای گاز SF₆ در حفره پوششی پس از ۲۴ ساعت را تشخیص دهید و میانگین مقدار چهار نقطه در مکان‌های مختلف را انتخاب کنید. نرخ رسوخ این فرآیند ختم می‌تواند با استفاده از فرمول زیر محاسبه شود:F=ΔC⋅(V−ΔV)⋅P/Δt(MPa⋅m3/s)

 که در آن:

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

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

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

• Δt: فاصله زمانی برای تشخیص ΔC(s).

• P: فشار جوی مطلق، که 0.1MPa است.

• V: حجم گاز SF₆ در کمره گاز (m³).

نرخ رسوخ سالانه Fy هر کمره گاز به صورت زیر محاسبه می‌شود: Fy=F⋅31.5×10−6/V⋅(Pr+0.1)⋅100% (سالانه) که در آن Pr فشار گاز SF₆ مشخص شده (MPa) است.

هنگام شروع به محاسبات فوق، پارامترهای زیر مشکل‌ساز هستند:

• Δ V: چون حجم بین شیء مورد اندازه‌گیری و فیلم پلاستیک شکل نامنظمی دارد، حجم آن نمی‌تواند به طور مستقیم محاسبه شود. روش‌های آزمایشی می‌توانند اتخاذ شوند، مانند تزریق گاز‌ها و مایعات دیگر از طریق فلو متر به حفره پوششی برای جمع‌آوری اطلاعات حجمی.

• V و W: حجم گاز و جرم SF₆ در کمره گاز. این اطلاعات توسط تولیدکننده ارائه نمی‌شود. می‌توانید از تولیدکننده بخواهید اطلاعات دقیق را در سند فنی سفارش ارائه دهد یا از روش اندازه‌گیری در زمان پر کردن گاز برای دریافت اطلاعات دقیق‌تر استفاده کنید.

روش تشخیص با دستگاه آویزان: یک دستگاه آویزان را در سوراخ تشخیص عایق بندی آویزان کنید. پس از چند ساعت، با استفاده از دستگاه تشخیص رسوخ، بررسی کنید که آیا گاز SF₆ رسوخ کرده در دستگاه آویزان وجود دارد یا خیر.

۲.۴ تشخیص با اشعه فروسرخ

روش تشخیص با اشعه فروسرخ از ویژگی جذب قوی گاز SF₆ از اشعه فروسرخ استفاده می‌کند. گاز SF₆ دارای جذب قوی از اشعه فروسرخ با طول موج ۱۰.۶um است. روش‌های تشخیص فروسرخ رایج شامل روش لیزری و روش غیرفعال است.
اصول کار تشخیص لیزری این است که یک لیزر ورودی توسط ارسال‌کننده لیزر ارسال می‌شود و لیزر پراکنده شده از طریق بازتاب وارد پلتفرم تصویربرداری لیزری می‌شود. اگر لیزر ورودی با گاز SF₆ رسوخ شده برخورد کند، بخشی از انرژی آن جذب می‌شود و این موجب تفاوت‌هایی در لیزر پراکنده شده در حالت رسوخ و بدون رسوخ می‌شود و در نهایت می‌توان از تصاویر لیزری مختلف برای تشخیص وجود گاز SF₆ استفاده کرد. روش غیرفعال لیزر را به طور فعال ارسال نمی‌کند بلکه از تفاوت‌های ناچیز ناشی از جذب اشعه فروسرخ در اتمسفر توسط گاز SF₆ برای تشخیص وجود گاز SF₆ استفاده می‌کند.

детектор квантових ям з холодною розмірністю, вибраний для наукових продуктів за кордоном, може визначити температурну різницю 0.03°C, а мінімальний обсяг газу, який можна виявити, становить 0.001 мл/с газу SF₆. Обидва ці методи використовують видошувар для відображення зображення, що робить невидимий газ SF₆ видимим. На дисплеї видошувара, витік газу SF₆ можна бачити як динамичне чорне хмари, яке добре видно в статичному середовищі. Уважно спостерігаючи за місцем, де з'являється хмара, можна швидко та точно локалізувати джерело витоку. Швидкість та розмір хмари відображають швидкість витоку.

روش تشخیص اشعه فروسرخ گاز SF₆ می‌تواند مکان رسوخ را به طور دوردست و بدون قطع برق تشخیص دهد، ایمنی شخصی را تضمین کند و پایداری تأمین برق را بهبود بخشد