Análise das Causas Comúns de Fugas de Gas na Interruptores de Corrente SF6 de Subestacións e Investigación sobre Medidas de Detección
Con o avance da tecnoloxía e a mellora dos niveis de produción, o rendemento e a calidade do equipo de interruptores SF₆ foron continuamente mellorados, e os produtos foron amplamente recoñecidos polos clientes. No entanto, coa súa aplicación extensiva, a frecuencia de fallos tamén aumentou. As causas dos fallos inclúen problemas como principios de deseño, procesos de fabricación e selección de materiais. A través da investigación e estatísticas sobre as causas dos fallos, sabe-se que o 20%-30% dos problemas son causados polo escape de gas SF₆. A detección de escapes de gas é un punto crucial e indispensable durante a etapa de instalación eléctrica.
1 Causas Principais
O escape é unha situación moi común. Os problemas de escape ocorren onde hai diferenzas no contido, temperatura e presión. Deberían adoptarse remedios científicos para diferentes fenómenos de escape, e a orixe do escape debe ser descuberta de forma oportuna.
1.1 Escape Externo de Máquinas Hidráulicas
Para varias máquinas hidráulicas, as posicións e situacións de escape poden variar. Xeralmente, as posicións comúns de escape son:
Válvulas, xuntas e arandelas. Interruptores de tres vias, interruptores de drenaxe, interruptores primarios, interruptores secundarios, válvulas de protección, etc. As causas dos escapes inclúen o cierre incorrecto do núcleo da válvula, superficie de contacto desigual debido a unha precisión de fabricación insuficiente; orificios de areia no corpo da válvula, posición non selada e parafusos de liberación de gas afrouxados.
As posicións de conexión de manómetros e equipos electromecánicos. As xuntas de estas conexiones poden ser irregulares ou perder a elasticidade, o que provoca facilmente escapes.
As superficies de sellado do pistón do cilindro de operación e do pistón do cilindro acumulador fornecidos polo fabricante. Dado que as xuntas e arandelas nestas posicións están suxeitas ao froto debido ao movemento, son propensas a deformación, deterioro ou danos.
As consecuencias do escape nas máquinas hidráulicas son moi graves. Un escape menor non só afecta a limpeza do equipo, senón que tamén inevitavelmente leva a una recarga repetida da bomba de aceite e a un ciclo de reposición de presión longo. Un escape masivo de aceite no corpo da válvula provocará un problema de perda de presión. Cando o aceite hidráulico entra no cilindro acumulador, a presión no lado do gas aumentará continuamente, resultando en reparacións de emergencia, mala operación e defectos de equipo, que obstaculizarán a operación segura do equipo.
1.2 Escape Externo no Corpo Principal e Conexión
Soldaduras. Debido a unha corrente grande durante a soldadura, as soldaduras poden ser queimadas, resultando en microescapes. Despois dun certo período, a cantidade de escape aumentará continuamente. Nas posicións de soldadura entre dous materiais diferentes, debido a unha alta tensión local, as fisuras na soldadura tamén provocarán escapes. Coa mellora da tecnoloxía de fabricación do fabricante, a probabilidade de que este fenómeno ocorra durante as etapas de instalación e operación no terreo é relativamente pequena.
A posición de conexión entre a porcelana de soporte e a flanxa. Debido á alta presión nesta posición, é probable que ocorran escapes se o sellado non é hermético, como a fabricación tosca da superficie de unión da porcelana, superficie de unión irregular e unión irregular ou inestable do anel de sellado.
Unións de tuberías, interfaces de equipos de relés de densidade, extremidades de manómetros, cubrimento da caixa de tres vias e outras posicións. Estas posicións son as áreas máis comúns para conexiones, cierres e soldaduras, e son puntos débiles e difíciles de sellado, con alta probabilidade de escape.
Para o gas SF₆, a superficie de sellado en calquera posición debe manterse moi limpa. Do contrario, mesmo unha pequena cantidade de material estranho pegado na superficie de sellado pode aumentar a taxa de escape a unha orde de 0.001MPa.M1/s, o que non é permitido para o equipo. Polo tanto, antes da instalación, a superficie de sellado e a arandela deben ser limpas cuidadosamente con un paño branco e papel hixiénico de alta calidade embebido en alcohol, e realizar unha inspección detallada. Só se pode proceder á montaxe despois de confirmar que non hai problemas. Ademais, o polvo na flanxa, orificios de parafuso e parafusos de conexión deben ser limpos para evitar que entre na superficie de sellado, especialmente durante a instalación do sellado vertical.
2 Métodos de Detección de Escapes de Interruptores SF₆
2.1 Método de Tensión Superficial Líquida
O principio básico é que para líquidos con forte tensión superficial como a auga sabonosa, aparecerán burbuxas no punto de escape cando o gas escapa. O método de detección é aplicar auga sabonosa e outras substancias no exterior do interruptor SF₆ e nos posibles puntos de escape.
Desvantaxes: Requisitos altos para a aplicación, incapaz de detectar escapes menores, e algúns puntos non poden ser aplicados.
Ventaxa: Intuitivo.
2.2 Detección Qualitativa de Escapes
O principio básico é que o SF₆ ten forte electronegatividade. Ba influencia dunha alta voltagem pulsada, ocorre un efecto de descarga continua, e o gas SF₆ cambiará o comportamento do campo eléctrico de corona, detectando así a presenza de gas SF₆ no terreo. Isto só determina o grao relativo de escape do equipo de interruptores SF₆, e non detecta a súa taxa real de escape. A detección cualitativa de escapes inclúe os seguintes métodos:
Detección por vacío. Crear un vacío de 133Pa, mantendo a bombeo durante máis de 30 minutos, parar a bomba, ler o valor A despois de observar durante 30 minutos, e despois ler o valor B despois de observar durante 5 horas. Se 67Pa > B - A, pódese determinar que o sellado é bo.
Detección por líquido espumoso. Este é un método cualitativo de detección de escapes relativamente simple que pode atopar o punto de escape de xeito preciso. O líquido espumoso pode prepararse engadindo un xabón neutro a dúas partes de auga. Aplicar o líquido espumoso na posición a detectar. Se aparecen burbuxas, indica un escape nesa posición. Cuantas máis e máis urgentes sexan as burbuxas, máis grave será o escape. Este método pode atopar aproximadamente a posición de escape cunha taxa de 0.1ml/min.
Detección por detector de escapes. A detección por detector de escapes consiste en mover a sonda do detector de escapes a lo largo da superficie de cada conexión do interruptor e a superficie da fundición de aluminio, e determinar a situación de escape segundo a lectura do detector de escapes. Ao usar este método, deben dominarse as seguintes técnicas: Primeiro, a velocidade de movemento da sonda debe ser lenta para evitar perder o escape debido a un movemento demasiado rápido. Segundo, a detección non debe realizarse con vento forte para evitar que o escape sexa levado e afecte a detección. Terceiro, debe seleccionarse un detector de escapes de alta sensibilidade e baixa velocidade de resposta. Xeralmente, a cantidade mínima detectable polo detector de escapes é que a taxa de escape é inferior a 10-6, e a velocidade de resposta é inferior a 5s, o que é máis apropiado.
Método de segmentación e posicionamento. Este método é adecuado para interruptores con conexión de circuito de gas SF₆ trifásico. Se se determina un escape pero é difícil localizalo, a estrutura de gas SF₆ pode dividirse en varias partes para a detección, reducindo así a cegueira.
Método de redución de presión. Este método é aplicable cando a cantidade de escape do equipo é grande.
2.3 Detección Quantitativa de Escapes
Isto é para detectar a taxa de escape do interruptor SF₆, e o criterio de xuízo é que a taxa de escape anual non supere o 1%. Os métodos específicos son os seguintes: (1) Método de Embalaxe Local: Usar unha película de plástico con un grosor de 0.01 cm para envolver a forma xeométrica da posición de densidade durante unha volta e media, coa unión cara arriba. Tratar de formar unha forma circular ou cadrada, e selar con cinta adhesiva despois de darlle forma [3]. Debería haber unha certa separación, aproximadamente 0.05 cm, entre a película de plástico e o obxecto a medir. Despois de envolver, detectar o contido de gas SF₆ na cavidade envolvente despois de 24 horas, e seleccionar o valor medio de catro puntos en posicións diferentes. A taxa de escape deste proceso de sellado pode calcularse usando a seguinte fórmula:F=ΔC⋅(V−ΔV)⋅P/Δt(MPa⋅m3/s)
Onde:
A taxa de escape anual Fy de cada cámara de gas calcula-se do seguinte modo: Fy=F⋅31.5×10−6/V⋅(Pr+0.1)⋅100% (por ano) Onde Pr é a presión especificada de gas SF₆ (MPa).
Ao iniciar os cálculos anteriores, os seguintes parámetros son difíciles de determinar:
Método de Detección con Botella Colgante: Colgar unha botella no orificio de detección do aislante. Despois de varias horas, usar un detector de escapes para detectar se hai gas SF₆ escapado na botella.
2.4 Detección Infravermella
O método de detección infravermella utiliza principalmente a forte propiedade de absorción infravermella do gas SF₆. O gas SF₆ ten a máxima absorción de raios infravermellos cunha lonxitude de onda de 10.6um. Os métodos de detección infravermella comúns inclúen o método láser infravermello e o método de detección pasiva.
O principio de funcionamento da detección láser infravermella é que un raio láser incidente é transmitido polo transmisor láser, e o raio láser retrodispersado entra na plataforma de imaxe do cámara láser a través da reflexión. Se o raio láser incidente encontra gas SF₆ escapado, parte da súa enerxía será absorbida, resultando en diferenzas no raio láser retrodispersado no caso de escape e sin escape, e finalmente, diferentes imaxes láser poden usarse para detectar a presenza de escape de gas SF₆. O método de detección pasiva non transmite activamente luz láser, pero detecta as pequenas diferenzas causadas pola absorción de raios infravermellos na atmosfera polo gas SF₆ para detectar a presenza de gas SF₆.
O detector de pozo cuántico refrigerado seleccionado para produtos científicos estranxeiros pode determinar unha diferenza de temperatura de 0.03°C, e o mínimo volume de gas detectable é 0.001ml/s de gas SF₆. Ambos os métodos anteriores usan un buscador de imaxe para mostrar a imaxe, facendo visible o gas SF₆ invisible. No visor, o gas SF₆ escapado pode verse como unha nube negra dinámica, claramente visible nun ambiente estático. Observando cuidadosamente a posición onde emerge a nube, a orixe do escape pode localizarse rapidamente e de xeito preciso. A velocidade e o tamaño da nube reflejan a taxa de escape.
O método de detección infravermella de gas SF₆ pode detectar a posición de escape a distancia sen cortar o suministro eléctrico, garantindo a seguridade persoal e mellorando a estabilidade do suministro de enerxía. É o método de detección máis científico actualmente.
Fortalecer a prevención de escapes de interruptores SF₆ é un punto clave de supervisión para asegurar a operación segura, económica e fiable das subestacións. Analizando as causas dos escapes de interruptores SF₆, o nivel teórico para prevenir e tratar problemas de escapes de interruptores SF₆ pode mellorar continuamente, e a capacidade para tratar accidentes de escape de SF₆ pode aumentar. Entre varios métodos de detección, a detección por imaxe infravermella é un novo método técnico para a manutención baseada no estado de interruptores SF₆ e é a tendencia de desenvolvemento principal no futuro.
