ניתוח של הגורמים הנפוצים לסילוף גז במחסומים מגן מסוג SF6 בתחנות כוח ומחקר על אמצעי גילוי

עם התקדמות הטכנולוגיה ושיפור רמת הייצור, הביצועים והאיכות של ציוד כיבוי מעגלים מסוג SF₆ השתפרו באופן מתמשך, והמוצרים זכו להכרה רחבה מצד לקוחות. עם זאת, עם השימוש הנרחב בהם, עלה גם תדירות המתקלים. הגורמים למתקלים כוללים נושאים כגון עקרונות 디זין, תהליכי ייצור ובחירת חומרים. באמצעות חקירה וסטטיסטיקה על גורמי המתקלים, ידוע כי 20%-30% מהבעיות נגרמות על ידי דליפה של גז SF₆. איתור דליפות הוא נקודה קריטית ואיננה ניתנת להימנעות בשלב ההתקנה החשמלית.

1 גורמים עיקריים

דליפה היא מצב מאוד נפוץ. מקרים של דליפה מתרחשים בכל מקום שבו יש הבדלים בתוכן, טמפרטורה ודחק. עליה להיות אימוץ פתרונות מדעיים עבור תופעות דליפה שונות, ומציאת מקור הדליפה בדרכים oportunיות.

1.1 דליפות חיצוניות של מכונות הידראוליות

עבור מכונות הידראוליות שונות, מיקומי הדליפה והסיטואציות יכולים להשתנות. בדרך כלל, מיקומי הדליפה הנפוצים הם:

• バルブ、シール、ガスケット。三通開關、排油開關、一次開關、二次開關、保護閥等。泄漏的原因包括閥芯閉合不當、生產精度不足導致接觸面不均勻；閥體中的砂孔、密封位置未封閉以及放氣螺栓鬆動。

• לחץ מונים ומכלים אלקטרו-מכניים. סיליקוני החיבור בין אלה עשויים להיות לא אחידים או לא שומרים על אלסטיות, מה שיכול לגרום לדליפה.

• מנוע ההפעלה והצינור המאגר שהיצרן מספק. מאחר והסיליקונים והגaskets במקומות אלה נמצאים תחת חיכוך מתמיד, הם קלים לפגיעות, הידרדרות או נזק.

השלכות הדליפות במכונות הידראוליות הן מאוד חמורות. דליפה קלה לא רק משפיעה על נקיון הציוד, אלא גם בלתי נמנעת גורמת לחזרה חוזרת של משאבת השמן ומחזור אספקת לחץ ארוך. דליפה גדולה של שמן בגוף筏板上的焊接位置。由于焊接时电流较大，焊缝可能会被烧穿，导致微小泄漏。一段时间后，泄漏量会不断增加。在两种不同材料的焊接位置，由于局部应力较高，焊缝也会产生裂纹导致泄漏。随着制造商制造技术的提高，在现场安装和运行阶段出现这种现象的概率相对较小。 - 支撑瓷套管与法兰之间的连接位置。由于该位置压力较高，如果密封不严密，如瓷套管接合面制造粗糙、接合面不平整、密封圈粘结不均匀或不稳定，都可能导致泄漏。 - 管道接头、密度继电器设备接口、压力表端部、三通箱盖等位置。这些位置是连接、封闭和焊接最常见的区域，也是密封的难点和薄弱点，泄漏概率较高。 对于SF₆气体，任何位置的密封面必须保持非常干净。否则，即使密封面上有少量异物，也可能使泄漏率增加到0.001MPa.M1/s的数量级，这对设备是不允许的。因此，在安装前，应用浸有酒精的白布和优质卫生纸仔细擦拭密封面和垫圈，并进行详细检查。确认无问题后方可进行装配。此外，还应擦去法兰、螺孔和连接螺栓上的灰尘，防止其进入密封面，特别是在垂直密封安装时。 **2 SF₆断路器泄漏检测方法** **2.1 液面张力法** 基本原理是，对于表面张力强的液体（如肥皂水），当气体泄漏时，泄漏点会出现气泡。检测方法是在SF₆断路器外壳及可能的泄漏点涂抹肥皂水等物质。 缺点：对涂抹要求高，无法检测微小泄漏，且有些位置无法涂抹。 优点：直观。 **2.2 定性泄漏检测** 基本原理是SF₆具有很强的负电性，在脉冲高压的影响下会产生连续放电效应，SF₆气体将改变电晕电场的性能，从而在现场检测到SF₆气体的存在。这只是确定SF₆断路器设备的相对泄漏程度，而不是检测其实际泄漏率。定性泄漏检测包括以下方法： - 抽真空检测。抽真空至133Pa，持续抽真空30分钟以上，停泵后观察30分钟读取A值，再观察5小时读取B值。若67Pa > B - A，则可判定密封良好。 - 起泡液检测。这是一种较为简单的定性泄漏方法，可以准确找到泄漏点。起泡液可以通过向两份水中加入中性肥皂来配制。将起泡液涂抹在待检测泄漏的位置上，如果有气泡出现，则表示该位置有泄漏。气泡越多越急，泄漏越严重。这种方法可以大致找到泄漏率为0.1ml/min的泄漏位置。 - 检漏仪检测。检漏仪检测是将检漏仪探头沿着断路器各连接处和铝铸件表面移动，根据检漏仪的读数判断泄漏情况。使用此方法时应注意以下几点：首先，探头移动速度要慢，以防移动过快而错过泄漏点。其次，不应在强风中进行检测，以防止泄漏被吹走影响检测。第三，应选择灵敏度高、响应速度低的检漏仪。一般情况下，检漏仪的最小可检测量为泄漏率低于10^-6，响应速度低于5秒比较合适。 - 分段定位法。适用于三相SF₆气体回路连接的断路器。如果确定有泄漏但难以定位，可以将SF₆气体结构分成几个部分进行检测，从而减少盲目性。 - 降压法。适用于设备泄漏量较大的情况。 **2.3 定量泄漏检测** 这是为了检测SF₆断路器的泄漏率，判断标准是年泄漏率不超过1%。具体方法如下： (1) 局部包裹法：用厚度为0.01 cm的塑料薄膜包裹密度位置的几何形状一圈半，接缝朝上。尽量形成圆形或方形，并用胶带密封成型[3]。塑料薄膜与被测物体之间应有一定的间隙，约为0.05 cm。包裹后，24小时后检测包裹腔内的SF₆气体含量，选取不同位置四个点的平均值。该密封过程的泄漏率可以用以下公式计算： \[ F = \Delta C \cdot (V - \Delta V) \cdot P / \Delta t \] 其中： - \( F \)：绝对泄漏率，单位时间内的泄漏量（MPa·m³/s）。 - \( \Delta C \)：检测到的泄漏含量的平均值（ppm）。 - \( \Delta V \)：被测物体与塑料薄膜之间的体积（m³）。 - \( \Delta t \)：检测 \(\Delta C\) 的时间间隔（s）。 - \( P \)：绝对大气压，为0.1 MPa。 - \( V \)：气室内的SF₆气体体积（m³）。 每个气室的年泄漏率 \( F_y \) 计算如下： \[ F_y = F \cdot 31.5 \times 10^{-6} / V \cdot (P_r + 0.1) \cdot 100\% \] 其中 \( P_r \) 是规定的SF₆气体压力（MPa）。 在开始上述计算时，以下参数难以确定： - \( \Delta V \)：由于被测物体与塑料薄膜之间的体积形状不规则，其体积不能直接计算。可以采用实验方法，例如通过流量计向包裹腔内注入其他气体或液体来收集体积信息。 - \( V \) 和 \( W \)：气室内的SF₆气体体积和质量。这些信息制造商并未提供。可以在订单技术文件中要求制造商提供准确信息，或在充气过程中使用计量方法获取更精确的信息。 挂瓶检测法：在绝缘子的检测孔处挂一个瓶子。几小时后，用检漏仪检测瓶内是否有泄漏的SF₆气体。 **2.4 红外检测** 红外检测方法主要利用SF₆气体强烈的红外吸收特性。SF₆气体对波长为10.6um的红外线吸收最强。常见的红外检测方法包括红外激光法和被动检测法。 红外激光检测的工作原理是，由激光发射器发射入射红外激光，反射回来的激光通过激光摄像成像平台进入。如果入射激光遇到泄漏的SF₆气体，部分能量会被吸收，导致泄漏和无泄漏情况下反射激光的不同，最终通过不同的激光成像来检测SF₆气体的存在。被动检测法不主动发射激光，而是通过检测SF₆气体对大气中红外线的吸收造成的微小差异来检测SF₆气体的存在。 国外科学产品选用的制冷量子阱探测器可以确定0.03°C的温差，最小可检测气体体积为0.001ml/s的SF₆气体。上述两种方法均使用成像取景器显示图像，使不可见的SF₆气体可见。在取景器显示屏上，泄漏的SF₆气体会表现为动态的黑色云团，在静态环境中清晰可见。通过仔细观察云团出现的位置，可以快速准确地定位泄漏源。云团的速度和大小反映了泄漏率。 SF₆气体的红外检测方法无需停电即可远程检测泄漏位置，确保人身安全并提高供电稳定性。这是目前最科学的检测方法。 加强SF₆断路器泄漏的预防是确保变电站安全、经济、可靠运行的关键监督点。通过分析SF₆断路器泄漏的原因，可以不断提高预防和处理SF₆断路器泄漏问题的理论水平，增强处理SF₆泄漏事故的能力。在各种检测方法中，红外成像检测是一种新的SF₆断路器状态维修技术方法，是未来发展的主流趋势。