Pagsusuri ng mga Karaniwang Dahilan ng Pagkalason ng Gas sa SF6 Circuit Breakers ng mga Substation at Pag-aaral ng mga Paraan ng Paggawa ng Pagmamasid

Sa pamamagitan ng pag-unlad ng teknolohiya at pagpapabuti ng antas ng produksyon, ang pagganap at kalidad ng SF₆ circuit breaker equipment ay patuloy na nabubuo, at ang mga produkto ay malawakang itinuturing ng mga kliyente. Gayunpaman, sa kasamaan nito, ang pagtaas ng frequency ng mga kaparusahan ay dinadagdagan. Ang mga sanhi ng mga kaparusahan ay kasama ang mga isyu tulad ng mga prinsipyo ng disenyo, proseso ng paggawa, at pagsusuri ng materyales. Sa pamamagitan ng pagsisiyasat at estadistika sa mga sanhi ng mga kaparusahan, alam na 20%-30% ng mga problema ay dulot ng pagtulo ng gas ng SF₆. Ang deteksiyon ng pagtulo ng gas ay isang mahalagang at hindi maaaring iwanan na punto sa panahon ng yugto ng electrical installation.

1 Mga Pampangunahing Sanhi

Ang pagtulo ay isang napakakaraniwang sitwasyon. Ang mga problema sa pagtulo ay nangyayari kahit saan mayroong pagkakaiba sa laman, temperatura, at presyon. Dapat tanggapin ang siyentipikong lunas para sa iba't ibang anyo ng pagtulo, at ang pinagmulan ng pagtulo ay dapat makilala nang agaran.

1.1 Panlabas na Pagtulo ng Hydraulic Machines

Para sa iba't ibang hydraulic machines, ang mga posisyon at sitwasyon ng pagtulo ay maaaring magbago. Sa pangkalahatan, ang karaniwang lugar ng pagtulo ay:

• Valves, seals, at gaskets. Three-way switches, oil drain switches, primary switches, secondary switches, protection valves, atbp. Ang mga sanhi ng pagtulo ay kasama ang hindi maayos na sarado ng valve core, hindi pantay na contact surface dahil sa kulang na katotohanan ng produksyon; sand holes sa valve body, hindi sealed position, at loose gas release bolts.

• Ang mga koneksyon ng pressure gauges at electromechanical equipment. Ang mga sealing gaskets ng mga koneksyon na ito maaaring hindi pantay o nawalan ng elastisidad, na maaaring humantong sa pagtulo.

• Ang mga sealing surfaces ng operating cylinder piston at accumulator cylinder piston na ibinibigay ng manufacturer. Dahil ang mga seals at gaskets sa mga lugar na ito ay madalas na nakakaranas ng friction sa paggalaw, sila ay madaling magdeform, magdeteriorate, o masira.

Ang mga resulta ng pagtulo sa hydraulic machines ay napakaserious. Ang maliit na pagtulo hindi lamang nakakaapekto sa kalinisan ng equipment kundi inaalis rin ang repeated pressurization ng oil pump at mahabang cycle ng pressure replenishment. Ang malaking pagtulo ng langis sa valve body ay magdudulot ng problema sa pagkawala ng presyon. Kapag ang hydraulic oil pumasok sa accumulator cylinder, ang presyon sa bahagi ng gas ay patuloy na tataas, na nagreresulta sa emergency repairs, misoperation, at equipment defects, na magiging hadlang sa ligtas na operasyon ng equipment.

1.2 Panlabas na Pagtulo sa Main Body at Koneksyon

•  Welds. Dahil sa malaking current sa panahon ng pagweld, ang mga welds maaaring maisunog, na nagreresulta sa micro-leakage. Pagkatapos ng ilang panahon, ang halaga ng pagtulo ay patuloy na tataas. Sa mga lugar ng pagweld ng dalawang iba't ibang materyales, dahil sa mataas na lokal na stress, ang mga crack sa weld ay maaaring magdulot ng pagtulo. Sa pamamagitan ng pagpapabuti ng teknolohiya ng manufacturer, ang probabilidad ng pagkakaroon ng ganitong pangyayari sa panahon ng on-site installation at operasyon ay mas maliit.

• Ang koneksyon sa pagitan ng supporting porcelain bushing at flange. Dahil sa mataas na presyon sa lugar na ito, ang pagtulo ay maaaring mangyari kung ang sealing ay hindi tiyak, tulad ng rough manufacturing ng joint surface ng porcelain bushing, hindi pantay na joint surface, at hindi pantay o unstable bonding ng seal ring.

• Pipeline joints, density relay equipment interfaces, ang dulo ng pressure gauges, ang takip ng three-way box, at iba pang lugar. Ang mga lugar na ito ay ang pinakakaraniwang lugar para sa mga koneksyon, closures, at pagweld, at sila ang mahirap at mahina sa sealing, may mataas na probabilidad ng pagtulo.

Para sa SF₆ gas, ang sealing surface sa anumang lugar ay dapat na makuha ang napakalinis. Kung hindi, kahit na kaunti pa ang foreign matter na nakakabit sa sealing surface ay maaaring taasan ang leakage rate sa order ng 0.001MPa.M1/s, na hindi pinapayagan para sa equipment. Kaya, bago ang installation, ang sealing surface at gasket ay dapat na mapansin na linisin gamit ang puting tela at high-quality toilet paper na binabad sa alcohol, at isagawa ang detalyadong pagsusuri. Ang assembly ay maaaring isagawa lamang pagkatapos ng pag-verify na walang problema. Bukod dito, ang dust sa flange, bolt holes, at connecting bolts ay dapat na linisin upang iprevent ito mula pumasok sa sealing surface, lalo na sa panahon ng installation ng vertical seal.

2 Mga Paraan ng Pagtukoy sa Pagtulo ng SF₆ Circuit Breaker
2.1 Liquid Surface Tension Method

Ang basic principle ay ang liquids na may malakas na surface tension tulad ng soapy water, ang bubbles ay lilitaw sa punto ng pagtulo kapag ang gas ay tumutulo. Ang paraan ng deteksiyon ay ang pagsaplot ng soapy water at iba pang substances sa outer shell ng SF₆ circuit breaker at ang mga posible na lugar ng pagtulo.
Kakulangan: Mataas na requirements para sa smearing, hindi maaaring detektohin ang minor leaks, at ang ilang lugar ay hindi maaaring ismear.
Advantage: Intuwitibo.

2.2 Qualitative Leakage Detection

Ang basic principle ay ang SF₆ ay may malakas na electronegativity. Sa ilalim ng epekto ng pulsed high voltage, ang continuous discharge effect ay nangyayari, at ang SF₆ gas ay magbabago ang performance ng corona electric field, na nagbibigay-daan sa deteksiyon ng presence ng SF₆ gas on-site. Ito ay upang tukuyin lamang ang relative degree ng pagtulo ng SF₆ circuit breaker equipment, hindi ang aktwal na leakage rate. Ang qualitative leakage detection ay kasama ang mga sumusunod na paraan:

• Vacuum pumping detection. Pump the vacuum to 133Pa, keep pumping for more than 30 minutes, stop the pump, read the value A after observing for 30 minutes, and then read the value B after observing for 5 hours. If 67Pa > B - A, it can be determined that the sealing is good.

•  Foaming liquid detection. Ito ay isang mas simple na qualitative leakage method na maaaring makuha ang wastong punto ng pagtulo. Ang foaming liquid ay maaaring ihanda sa pamamagitan ng pagdaragdag ng neutral soap sa dalawang bahagi ng tubig. Isaplot ang foaming liquid sa lugar na susundin para sa pagtulo. Kung ang bubbles ay lumilitaw, ito ay nagpapahiwatig na may pagtulo sa lugar na ito. Ang mas maraming at mas urgent na bubbles, ang mas seryoso ang pagtulo. Ang paraan na ito ay maaaring makuha ang lugar ng pagtulo sa leakage rate ng 0.1ml/min.

•  Leakage detector detection. Ang leakage detector detection ay ang paggalaw ng probe ng leakage detector sa ibabaw ng bawat koneksyon ng circuit breaker at sa ibabaw ng aluminum casting, at tukuyin ang kondisyon ng pagtulo batay sa reading ng leakage detector. Sa paggamit ng paraan na ito, dapat na ma-master ang mga sumusunod na tekniko: Una, ang bilis ng galaw ng probe ay dapat mabagal upang iprevent ang pag-miss ng pagtulo dahil sa mabilis na galaw. Pangalawa, ang deteksiyon ay hindi dapat isagawa sa malakas na hangin upang iprevent ang pagtulo mula ma-blow away at maapektuhan ang deteksiyon. Pangatlo, dapat piliin ang leakage detector na may mataas na sensitivity at mababang response speed. Sa pangkalahatan, ang minimum detectable amount ng leakage detector ay ang leakage rate na mas mababa sa 10-6, at ang response speed na mas mababa sa 5s, na mas appropriate.

• Segmentation and positioning method. Ang paraan na ito ay angkop para sa mga circuit breakers na may tatlong-phase SF₆ gas circuit connections. Kung ang pagtulo ay natukoy ngunit mahirap lokasin, ang SF₆ gas structure ay maaaring hatiin sa ilang bahagi para sa deteksiyon, na nagbabawas ng blindness.

• Pressure reduction method. Ang paraan na ito ay applicable kapag ang leakage amount ng equipment ay malaki.

2.3 Quantitative Leakage Detection

Ito ay upang detektuhin ang leakage rate ng SF₆ circuit breaker, at ang standard ng paghuhusga ay ang annual leakage rate na hindi lumampas sa 1%. Ang specific methods ay kasunod: (1) Local Wrapping Method: Gamitin ang plastic film na may thickness ng 0.01 cm upang balutin ang geometric shape ng density position para sa isa at kalahating circles, ang joint facing upwards. Subukan na gumawa ng circular o square shape, at siguraduhin ang sealing nito gamit ang adhesive tape [3]. Dapat may gap, approximately 0.05 cm, sa pagitan ng plastic film at ang object na sinusuri. Pagkatapos ng pagbalot, idetektu ang content ng SF₆ gas sa wrapped cavity pagkatapos ng 24 oras, at piliin ang average value ng apat na puntos sa iba't ibang lugar. Ang leakage rate ng sealing process na ito maaaring makalkula gamit ang sumusunod na formula:F=ΔC⋅(V−ΔV)⋅P/Δt(MPa⋅m3/s)

 Kung saan:

• 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).

Ang annual leakage rate Fy ng bawat gas chamber ay kalkulahin bilang sumusunod: Fy=F⋅31.5×10−6/V⋅(Pr+0.1)⋅100% (per year) Where Pr is the specified SF₆ gas pressure (MPa).

Kapag nagsisimula ng mga itinalagang kalkulasyon, ang mga sumusunod na parameter ay mahirap tukuyin:

• Δ V: Dahil ang volume sa pagitan ng object na sinusuri at ang plastic film ay may irregular na hugis, hindi ito maaaring direktang makalkula. Maaaring gamitin ang experimental methods, tulad ng pag-inject ng iba pang gases at liquids sa pamamagitan ng flowmeter sa wrapped cavity upang makuha ang impormasyon tungkol sa volume.

• V and W: Ang gas volume at mass ng SF₆ sa gas chamber. Ang impormasyon na ito ay hindi ibinibigay ng manufacturer. Maaaring mag-require ng manufacturer upang ibigay ang accurate na impormasyon sa order technical documents, o gamitin ang metering method sa panahon ng gas filling upang makuha ang mas precise na impormasyon.

Hanging Bottle Detection Method: Itakda ang isang bottle sa detection hole ng insulator. Pagkatapos ng ilang oras, gamitin ang leakage detector upang detektuhin kung may leaked SF₆ gas sa loob ng bottle.

2.4 Infrared Detection

Ang infrared detection method ay pangunahing gumagamit ng malakas na infrared absorption property ng SF₆ gas. Ang SF₆ gas ay may pinakamalakas na absorption ng infrared rays na may wavelength ng 10.6um. Ang karaniwang infrared detection methods ay kasama ang infrared laser method at passive detection method.
Ang working principle ng laser infrared detection ay ang incident infrared laser ay inililipad ng laser transmitter, at ang backscattered laser ay pumasok sa laser camera imaging platform sa pamamagitan ng reflection. Kung ang incident laser ay nakakasalubong ng leaked SF₆ gas, ang ilang parte ng enerhiya nito ay iaabsorb, na nagreresulta sa pagkakaiba sa backscattered laser sa kaso ng pagtulo at walang pagtulo, at sa huli, ang iba't ibang laser imaging ay maaaring gamitin upang detektuhin ang presence ng SF₆ gas leakage. Ang passive detection method ay hindi aktibong inililipad ang laser light ngunit detektuhin ang maliit na pagkakaiba-iba na dulot ng absorption ng infrared rays sa atmosphere ng SF₆ gas upang detektuhin ang presence ng SF₆ gas.

Ang refrigeration quantum well detector na pinili para sa foreign scientific products ay maaaring tukuyin ang temperature difference ng 0.03°C, at ang minimum detectable gas volume ay 0.001ml/s ng SF₆ gas. Ang parehong mga paraan na ito ay gumagamit ng imaging viewfinder upang ipakita ang imahe, na nagbibigay-daan sa invisible SF₆ gas na maging visible. Sa viewfinder display, ang leaked SF₆ gas ay maaaring makita bilang isang dynamic black cloud, na malinaw na nakikita sa static environment. Sa pamamagitan ng masusing pagmasid sa lugar kung saan lumilitaw ang cloud, maaaring mabilis at wastong lokasin ang source ng pagtulo. Ang bilis at laki ng cloud ay nagpapakita ng leakage rate.

Ang infrared detection method ng SF₆ gas ay maaaring remotely detektuhin ang lugar ng pagtulo nang walang power outage, na nagse-secure ng personal safety at nagpapabuti ng stability ng power supply. Ito ang pinakamaintindihin na deteksiyon method sa kasalukuyan.

Ang pagpapalakas ng prevention ng pagtulo ng SF₆ circuit breaker ay isang key supervision point upang matiyak ang ligtas, ekonomiko, at reliable na operasyon ng mga substation. Sa pamamagitan ng pagsusuri ng mga sanhi ng pagtulo ng SF₆ circuit breaker, ang teoretikal na antas ng prevention at pag-aaddress ng mga problema ng pagtulo ng SF₆ circuit breaker ay patuloy na maaaring mapabuti, at ang kakayahan upang aksyunan ang mga accident ng pagtulo ng SF₆ ay maaaring mapalakas. Sa iba't ibang paraan ng deteksiyon, ang infrared imaging detection ay isang bagong teknikal na paraan para sa condition-based maintenance ng SF₆ circuit breakers at ang mainstream development trend sa hinaharap.