Subaatit laittomien SF6-pyssyjen kaasunpäästöiden yleisten syytietojen analyysi ja havaintomenetelmien tutkimus

Teknologian edistymisen ja tuotannon tason parantumisen myötä SF₆-pistoriiden suorituskyky ja laatu on jatkuvasti parantunut, ja tuotteet ovat saavuttaneet laajan tunnustuksen asiakkailla. Kuitenkin sen laajalla soveltamisella on myös lisääntynyt vikojen frekvenssi. Vikaan johtavat syyt sisältävät kysymyksiä kuten suunnitteluperiaatteista, valmistusprosesseista ja materiaalivalinnoista. Tutkimuksien ja tilastojen perusteella tiedetään, että 20-30 prosenttia ongelmista johtuu SF₆-kaasun vuodosta. Kaasun vuodon havaitseminen on elintärkeä ja välttämätön kohta sähköasettelun vaiheessa.

1 Pääsyyt

Vuoto on erittäin yleinen tilanne. Vuoto ilmenee, missä tahansa on eroja sisällössä, lämpötilassa ja paineessa. Eri vuotoilmiöille pitäisi käyttää tieteellisiä korjauksia, ja vuodon lähde pitäisi löytää ajallaan.

1.1 Hydraulisten koneiden ulkovuoto

Eri hydraulisten koneiden vuotoalueet ja -tilanteet voivat vaihdella. Yleisimpiä vuotoalueita ovat:

• Venttiilit, tiiviit ja rengastukset. Kolmisuuntaiset kytkimet, öljyvuotovalvoimet, ensimmäiset kytkimet, toiset kytkimet, suoja-venttiilit jne. Vuotoon johtavat syyt sisältävät venttiilikernan epäoikeellista sulkemista, epätasaista kosketuspinta-alaa riittämättömän valmistustarkkuuden takia; hiekka-aukkoja venttiilirunkossa, ei-tiivistettyä paikkaa ja löyhkäisiä purkubolteja.

• Painemittari- ja sähkömekaanisten laitteiden yhdistyspaikat. Nämä yhdistysten tiiviit rengastukset voivat olla epätasaisia tai menettää joustavuutensa, mikä todennäköisesti aiheuttaa vuotoja.

• Valmistajan toimittaman toimintasylin pistokeen ja akkuyksikön pistokeen tiivistyspinnat. Koska nämä tiiviit ja rengastukset altistuvat usein liikkeeseen liittyvälle kitkalle, ne ovat alttiina muotoonmuutokselle, heikkenemiselle tai vahingoittumiselle.

Hydraulisten koneiden vuoton seuraukset ovat erittäin vakavia. Vaikka pieni vuoto vaikuttaa vain laitteen puhdasuuteen, se johtaa väistämättä öljypumpun toistuvaan painallukseen ja pitkään paineen täydentämisaikaan. Suuri öljyn vuoto venttiilirunkoon aiheuttaa paineen menetyksen. Kun hydraulinen öljy pääsee akkuyksikköön, kaasupuolen paine kasvaa jatkuvasti, mikä johtaa kiireellisiin korjauksiin, virheelliseen toimintaan ja laiteongelmiin, jotka estävät laitteen turvallista toimintaa.

1.2 Ulkovuoto pääosassa ja yhteydessä

•  Haut. Suuren sähkövirran vuoksi haut voivat palata läpi, mikä johtaa mikrovuotoon. Tietyn ajan kuluttua vuoto määrä kasvaa jatkuvasti. Kahden eri materiaalin hautupaikoissa, korkean paikallisen jännityksen vuoksi hauton kuilut voivat myös aiheuttaa vuotoja. Valmistajan valmistustekniikan parantuessa tämän ilmiön esiintymisen todennäköisyys asennus- ja toimintavaiheissa on suhteellisen pieni.

• Tukevan porseleeni ruuvijärjestelmän ja flängin välillä. Tämä paikka on korkean paineen alainen, ja jos tiivistys ei ole tiivis, vuoto voi tapahtua, kuten ruuvijärjestelmän yhdistyspinnan karkea valmistus, epätasainen yhdistyspinta, epätasainen tai epävakaa tiivisteiren sidonta.

• Putkien yhdistyspaikat, tiheyden relaasilaite-rajapinnat, painemittaripäät, kolmisuuntisen laatikon kansi ja muut paikat. Nämä paikat ovat yleisimpiä yhdistystä, sulkeutumista ja hautua varten, ja ne ovat tiivistämisen vaikeita ja heikkoja paikkoja, joissa vuoto on todennäköistä.

SF₆-kaasulle tiivistyspinnan on oltava hyvin puhtana missä tahansa paikassa. Muussa tapauksessa jopa pieni määrä vierasta ainetta, joka on kiinnittynyt tiivistyspinnalle, voi nostaa vuodon nopeutta 0.001MPa.M1/s, mikä ei ole sallittua laitteelle. Siksi ennen asennusta tiivistyspinta ja tiivisteireidän pitäisi pyyhkiä huolellisesti valkoisella kangalla ja korkealaatuisella toiletpaperilla, johon on upotettu alkoholia, ja tehdä yksityiskohtaista tarkastusta. Asennus voidaan aloittaa vasta varmistanut, ettei ongelmia ole. Lisäksi flängin, ruuvireiköiden ja yhdistysruuvien pölyä pitäisi pyyhkiä pois, jotta se ei pääse tiivistyspinnalle, erityisesti pystysuoran tiivistämisen asennuksessa.

2 SF₆-pistoriiden vuodon havaitsemismenetelmät
2.1 Nesteen pintajännitysmenetelmä

Perusperiaate on, että vahvalla pintajännityksellä varustetuilla nesteillä, kuten saippuavedellä, ilmestyvät kuplat vuotoalueelle, kun kaasu vuotaa. Havaitsemismenetelmä on levittää saippuavettä ja muita aineita SF₆-kaasupistorin ulkopuolelle ja mahdollisille vuotoalueille.
Haitat: Korkeat vaatimukset levitykseen, ei pysty havaitsemaan pieniä vuotoja, ja joissakin paikoissa ei voida levittää.
Etu: Intuitiivinen.

2.2 Laadullinen vuodon havaitseminen

Perusperiaate on, että SF₆:llä on vahva elektronegatiivisuus. Pulssihyötyvirtan vaikutuksesta syntyy jatkuva purkereaktio, ja SF₆-kaasu muuttaa korona-sähkökentän ominaisuuksia, mikä mahdollistaa SF₆-kaasun läsnäolon havaitsemisen paikan päällä. Tämä on vain määrittää SF₆-kaasupistorin suhteellinen vuoton taso, eikä sen todellinen vuodonopeus. Laadullinen vuodon havaitseminen sisältää seuraavat menetelmät:

• Tyhjiön luominen. Luodaan tyhjiö 133Pa, jatketaan tyhjiön luomista yli 30 minuuttia, lopetetaan pumpaus, luetetaan arvo A 30 minuutin havainnon jälkeen, ja luetetaan arvo B 5 tunnin havainnon jälkeen. Jos 67Pa > B - A, voidaan päätellä, että tiivistys on hyvä.

•  Kuumeva nesteen havaitseminen. Tämä on suhteellisen yksinkertainen laadullinen vuodon havaitsemismenetelmä, jolla voidaan tarkasti löytää vuodon paikka. Kuumeva nestee voidaan valmistaa lisäämällä neutraali saippua kahdelle osalle vettä. Levitetään kuumeva nestee paikkaan, jossa vuotoa haetaan. Jos kuplat ilmestyvät, se merkitsee, että tässä paikassa on vuoto. Mitä enemmän ja kiireellisemmin kuplat ilmaantuvat, sitä vakavampi vuoto on. Tämä menetelmä voi likimäärin löytää vuodon paikan, jossa vuodonopeus on 0.1ml/min.

•  Vuotohavaintolaite. Vuotohavaintolaitteen havaitseminen on siirtää vuotohavaintolaitteen sensori yhden yhteyden pinnan ja alumiinivarausten pinnan yli, ja määrittää vuodon tilan vuotohavaintolaitteen lukemuksesta. Tätä menetelmää käytettäessä pitäisi hallita seuraavat tekniikat: Ensiksi, sensorin siirtymisnopeuden pitäisi olla hitaana, jotta ei ohiteta vuotoa liian nopean siirtymisen vuoksi. Toiseksi, havaitseminen ei pitäisi suoriteta voimakkaassa tuulessa, jotta vuotoa ei puhdisteta ja häiritä havaitsemista. Kolmanneksi, pitäisi valita vuotohavaintolaitteella, jolla on korkea herkkyys ja matala reagointinopeus. Yleensä vuotohavaintolaitteen pienin havaittava määrä on, että vuodonopeus on alle 10-6, ja reagointinopeus on alle 5s, mikä on sopivaa.

• Jakaminen ja paikanmääritys. Tämä menetelmä sopii kolmifaseiseen SF₆-kaasupistoriin, jossa on kolme yhteyttä. Jos vuoto on määritelty, mutta paikanmääritys on vaikeaa, SF₆-kaasurakenne voidaan jakaa useaksi osaksi havaitsemista varten, mikä vähentää sokeutta.

• Paineen vähentäminen. Tämä menetelmä on sovellettava, kun laitteen vuodon määrä on suuri.

2.3 Määrällinen vuodon havaitseminen

Tämä on havaita SF₆-kaasupistorin vuodonopeus, ja arviointiperusteena on, että vuodonopeus vuodessa ei ylitä 1%. Tarkat menetelmät ovat seuraavat: (1) Paikallinen pakkausmenetelmä: Käytä 0.01 cm paksua muovilevyeä, jolla ympäröidään tiheyden paikan geometrinen muoto yhden ja puolen kierroksen, yhdisteen päin ylöspäin. Yritä muodostaa ympyrän tai neliön muotoa, ja tiivista sitä teipillä muotoutumisen jälkeen [3]. Muovilevy ja mitattava kohta välillä pitäisi olla tietty väli, noin 0.05 cm. Pakkaamisen jälkeen havaitse SF₆-kaasun määrän pakatun tilan sisällä 24 tunnin kuluttua, ja valitse neljän eri paikan keskiarvo. Tämän tiivistysprosessin vuodonopeus voidaan laskea seuraavalla kaavalla:F=ΔC⋅(V−ΔV)⋅P/Δt(MPa⋅m3/s)

 Missä:

• F: Absoluuttinen vuodonopeus, vuodonopeus yksikköaikana (MPa⋅m³/s).

• Δ C: Havaitun vuodon keskiarvo (ppm).

• ΔV: Tilavuus mitattavan kohtan ja muovilevyn välillä (m³).

• Δt: Aika, jossa ΔC on havaittu (s).

• P: Absoluuttinen ilmakehä, joka on 0.1MPa.

• V: SF₆-kaasun tilavuus kaasukammiossa (m³).

Jokaisen kaasukammion vuoden vuodonopeus Fy lasketaan seuraavasti: Fy=F⋅31.5×10−6/V⋅(Pr+0.1)⋅100% (vuodessa) Missä Pr on määrätty SF₆-kaasun paine (MPa).

Yllä mainittujen laskutoimitusten aloittamisessa seuraavat parametrit ovat vaikeita määrittää:

• Δ V: Koska mitattavan kohtan ja muovilevyn välinen tilavuus on epäsäännöllinen, sen tilavuutta ei voi suoraan laskea. Voidaan käyttää kokeellisia menetelmiä, kuten muiden kaasujen ja nestemäärämittareiden avulla kerätä tilavuustietoja.

• V ja W: SF₆-kaasun tilavuus ja massa kaasukammiossa. Tätä tietoa valmistaja ei tarjoa. Voit vaatia valmistajalta antamaan tarkkoja tietoja tilausasiakirjoissa, tai käyttää mittausmenetelmää kaasun täyttämisen yhteydessä saadaksesi tarkempia tietoja.

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 Infrapunaspektri-havaitseminen

Infrapunaspektri-havaitseminen perustuu pääasiassa SF₆-kaasun vahvaan infrapunaspektri-absorptioomuuteen. SF₆-kaasu absorboi vahvimmin infrapunasäteilyä, jonka pituus on 10.6um. Yleisiä infrapunaspektri-havaitsemismenetelmiä ovat infrapunalaser-menetelmä ja passiivinen havaitseminen.
Infrapunalaser-havaitsemisen toimintaperiaate on, että infrapunalaser lähetetään laserlähettimen kautta, ja takaisinpalaava laser menee laserkameran kuvanottoalustalle heijastuksen kautta. Jos lähetetty laser kohtaa vuotavan SF₆-kaasun, osa sen energiasta absorboituu, mikä johtaa eroihin takaisinpalaavassa laserissä vuodon ja ei-vuodon tapauksessa, ja lopulta eri laserkuvat voidaan käyttää SF₆-kaasun vuodon havaitsemiseen. Passiivinen havaitseminen ei aktiivisesti lähetä laseria, vaan havaitsee lievät erot, joita SF₆-kaasun infrapunaspektri-absorptio aiheuttaa ilmakehässä, jotta havaitaan SF₆-kaasun läsnäolo.

Valmistajat valitsevat ulkomaille tarkoitettuja jäähdytettyjä kvanttivaipalehavaintolaitteita, jotka voivat määrittää 0.03°C:n lämpöerottelun, ja pienimmän havaittavan kaasumäärän on 0.001ml/s SF₆-kaasua. Molemmat yllä mainitut menetelmät käyttävät kuvanottovalokuvaa näyttämään kuvan, joka tekee näkymättömän SF₆-kaasun näkyväksi. Näyttökuvan näytöllä vuotava SF₆-kaasu näkyy dynaamisena mustana pilvenä, joka on selvästi näkyvissä staattisessa ympäristössä. Tarkkaa havainnointia pilven syntyvän paikan kautta vuodon lähde voidaan nopeasti ja tarkasti paikallistaa. Pilven nopeus ja koko heijastavat vuodonopeutta.

SF₆-kaasun infrapunaspektri-havaitseminen voi etäisesti havaita vuodon paikan ilman sähkökatkosta, mikä taataa henkilökohtaisen turvallisuuden ja parantaa sähköntuotannon vakautta. Se on tällä hetkellä tieteellisin havaitsemismenetelmä.

SF₆-kaasupistorin vuodon ehkäisemisen vahvistaminen on avainnäkökohta, joka taataan alueellisten sähköverkkojen turvallisen, taloudellisen ja luotettavan toiminnan. SF₆-kaasupistorin vuodon syiden analysoinnin avulla voidaan jatkuvasti parantaa SF₆-kaasupistorin vuodon ehkäisemisen ja hoitamisen teoreettista tasoa, ja parantaa kykyä hoitaa SF₆-kaasun vuoto-ongelmia. Eri havaitsemismenetelmissä infrapuna-imaging-havaitseminen on uusi tekninen menetelmä SF₆-kaasupistorin tila-perustaiselle huollolle, ja se on tulevaisuuden pääsuuntainen kehitystrendi.