Általános okok elemzése a SF6 áramkörzetekelőkben fellépő gázleakáció esetén és a detektálási intézkedések kutatása

A technológia fejlődésével és a gyártási szintek javulásával az SF₆ átkapcsolók teljesítménye és minősége folyamatosan nőtt, és a termékek széles körben elismertek a vásárlók körében. Ugyanakkor a széles körű alkalmazásukkal együtt a hibák gyakorisága is növekedett. A hibák okai olyan problémák, mint a tervezési elvek, a gyártási folyamatok és a anyagok kiválasztása. A hibák okainak feltárásával és statisztikájával kapcsolatban ismert, hogy a problémák 20%-30%-a az SF₆ gáz kiadásának következménye. A gázkiadás észlelése nagyon fontos és alapvető pont a villamos berendezések telepítése során.

1 Fő okok

A kiadódás nagyon gyakori helyzet. Kiadódási problémák merülhetnek fel, bárhol van tartalom, hőmérséklet és nyomás különbség. Különböző kiadódási jelenségek esetén tudományos megoldásokat kell alkalmazni, és időben meg kell határozni a kiadódás forrását.

1.1 Hidraulikus gépek külső kiadódása

Különböző hidraulikus gépek esetén a kiadódás helyei és helyzetei változhatnak. Általánosságban a leggyakoribb kiadódási helyek a következők:

• Szabályozók, szellőzők és csavarlapok. Háromútú kapcsolók, olajlecsapó kapcsolók, elsődleges kapcsolók, másodlagos kapcsolók, védelmi szabályozók stb. A kiadódás oka lehet a szabályozómag rossz lezárása, a nem egyenletes érintkezési felület a gyártási pontosság hiányában; porlyuk a szabályozó testében, zárva nem álló hely, és ronda gázkiadó csavarkulcs.

• Nyomásmérők és elektromos berendezések összekötési helyei. Ezeknek a csatlakozásoknak a szellőzője lehet egyenletlen vagy elveszíti rugalmasságát, ami valószínűleg kiadódást okoz.

• A gyártó által biztosított működési henger pillére és a tárolóhenger pillére zárófelületei. Mivel ezek a helyek gyakran mozgási súrlódásnak vannak kitettek, könnyen deformálhatók, romlók vagy megsérülhetnek.

A hidraulikus gépekben bekövetkező kiadódás következményei nagyon súlyosak. A csekély kiadódás nem csak a berendezések tisztaságát befolyásolja, de kénytelen is lesz a nyomáscsökkenés miatt az olajpumpa ismételt üzembe helyezésére, és hosszabb nyomás pótlási ciklusra. A szabályozó testében bekövetkező nagy mennyiségű olajkiadódás nyomáscsökkenést okoz. Amikor a hidraulikus olaj bekerül a tárolóhengerbe, a gáz oldalon a nyomás folyamatosan növekszik, ami sürgősségi javításokat, hibás működést és berendezési hibákat eredményez, ami akadályozza a berendezések biztonságos működését.

1.2 Külső kiadódás a főtesten és a csatlakozásokon

•  Heges. A nagy hőmérséklet miatt a hegeszés során a hegeszeti részek átmelegedhetnek, ami mikrokiadódást okoz. Egy adott idő után a kiadódási mennyiség folyamatosan növekszik. Két különböző anyag közötti hegeszeti helyeken a magas helyi feszültség miatt a hegeszeti repedések is kiadódást okozhatnak. A gyártók gyártási technológiájának fejlődésével ezen jelenség bekövetkezésének valószínűsége a helyszíni telepítés és működés során viszonylag kisebb.

• A támogató porcelánbölcske és a flensz csatlakozási helye. Ennek a helynek a magas nyomása miatt, ha a szellőzés nem szoros, a kiadódás valószínű. Például, ha a porcelánbölcske csatlakozási felülete durván készült, a csatlakozási felület egyenletlen, és a szellőzőgyűrű ragasztása egyenletlen vagy instabil.

• Csőkapcsolók, sűrűségrelé berendezések csatlakozói, a nyomásmérők vége, a háromútú doboz fedele, és más helyek. Ezek a helyek a leggyakrabban előforduló csatlakozási, bezáró és hegeszeti helyek, amelyek a szellőzés nehéz és sebezhető pontjai, nagy a kiadódás valószínűsége.

Az SF₆ gázhoz bármilyen helyen a szellőzési felületnek nagyon tiszta maradnia kell. Ellenkező esetben, még a szellőzési felületen lévő apró idegenanyag is jelentősen növelheti a kiadódási arányt, ami a berendezés szempontjából elfogadhatatlan. Ezért a telepítés előtt a szellőzési felületet és a szellőzőgyűrűt alkololjal bevillantott fehér ruhával és minőségi toalettpapírral kell alaposan pislankodni, és részletes vizsgálatot végezni. Csak akkor lehet a szerelést megkezdeni, ha nincsenek problémák. Emellett a flenszen, a csavarkurtyakban és a csatlakozó csavarakon levő porot is el kell törölni, hogy ne kerüljön a szellőzési felületre, különösen a függőleges szellőzés telepítése során.

2 SF₆ átkapcsoló kiadódás érzékelési módszerei
2.1 Oldalfeszültség-módszer

Az alapelvek szerint, azzal a folyadékkal, amelynek erős oldalfeszültsége van, mint például a szappanszaggal, a gáz kiadódása esetén buborékok jelennek meg a kiadódási helyen. Az érzékelési módszer a szappanszaggal és hasonló anyagokkal való beszennyezés a SF₆ átkapcsoló külső rétegére és a potenciális kiadódási helyekre.
Hátrányok: Magas követelmények a beszennyezéshez, nem észleli a csekély kiadódásokat, és néhány helyen nem lehet beszennyezni.
Előny: Intuitív.

2.2 Kvalitatív kiadódás érzékelése

Az alapelvek szerint az SF₆ erős elektronegativitású. Pulszos magas feszültség hatására folyamatosan történik kibocsátás, és az SF₆ gáz megváltoztatja a korona elektromos mező teljesítményét, így lehet észlelni a jelenléte a helyszínen. Ez csak a SF₆ átkapcsoló berendezés relatív kiadódási fokát határozza meg, nem pedig a tényleges kiadódási arányát. A kvalitatív kiadódás érzékelési módszerei a következők:

• Vakuum-kinyerési érzékelés. Vakuumot kinyerünk 133Pa-ra, 30 percig folytatjuk a kinyerést, abbahagyjuk a pomparat, 30 perc múlva olvassuk le az A értéket, majd 5 óra múlva olvassuk le a B értéket. Ha 67Pa > B - A, akkor jó a szellőzés.

•  Buborékfolyadék érzékelése. Ez egy egyszerűbb kvalitatív kiadódás érzékelési módszer, amely pontosan megtalálja a kiadódási helyet. A buborékfolyadék készíthető egy közepes szappanszállító hozzáadásával kétszer annyi vízhez. A buborékfolyadékot a kiadódási helyre kell tenni. Ha buborékok jelennek meg, akkor kiadódás van. A buborékok mennyisége és intenzitása a kiadódás súlyosságát mutatja. Ez a módszer nagyjából megtalálja a 0.1ml/perc kiadódási arányú helyet.

•  Kiadódás érzékelő érzékelése. A kiadódás érzékelő érzékelése azzal történik, hogy a kiadódás érzékelő szenzora lassan halad végig a kapcsoló minden csatlakozásán, valamint az alumínium öntött rész felületén, és a kiadódás érzékelő olvasmány alapján határozza meg a kiadódási helyzetet. Ez a módszer használatakor a következő technikák ismerete szükséges: Először, a szenzor mozgásának sebessége lassúnak kell lennie, hogy a túl gyors mozgás miatt ne maradjon ki a kiadódás. Másodszor, a szélben nem lehet végezni a kiadódás érzékelését, hogy a kiadódás ne szétszóródjon, és ne befolyásolja a kiadódás érzékelését. Harmadszor, magas érzékenységű és alacsony válaszidővel rendelkező kiadódás érzékelőt kell kiválasztani. Általában a kiadódás érzékelő legkisebb észlelhető mennyisége a 10-6-nál alacsonyabb kiadódási arány, és a válaszidő 5s alatti, ami a legmegfelelőbb.

• Szelektív helymeghatározási módszer. Ez a módszer alkalmas háromfázisú SF₆ gáz csatlakozású átkapcsolók esetén. Ha kiadódást állapítunk meg, de nehéz helyezni, a SF₆ gáz szerkezetét több részre oszthatjuk fel a kiadódás érzékelésére, így csökkentve a véletlenszerűséget.

• Nyomáscsökkentő módszer. Ez a módszer alkalmas, ha a berendezés kiadódási mennyisége nagy.

2.3 Kvantitatív kiadódás érzékelése

Ez a SF₆ átkapcsoló kiadódási arányának érzékelésére szolgál, és a megítélési szabályzat, hogy az éves kiadódási arány ne haladja meg az 1%-ot. A konkrét módszerek a következők: (1) Lokális csomagolási módszer: Használjon 0,01 cm vastagságú műanyagfilmet a sűrűség pozíciójának geometriájának fél és fél körének csomagolására, a csatlakozás felül legyen. Próbáljon kör vagy négyzet formát alkotni, és alakítása után ceruzacsopormmal szellőzze [3]. A műanyagfilm és a mérést végző tárgy között legyen egy bizonyos szakadás, körülbelül 0,05 cm. A csomagolás után 24 órával érzékelje a csomagolt térben lévő SF₆ gáz mennyiségét, és válassza ki a négy különböző pont átlagos értékét. A szellőzési folyamat kiadódási arányát a következő képlet alapján számíthatja:F=ΔC⋅(V−ΔV)⋅P/Δt(MPa⋅m3/s)

 Ahol:

• F: Abszolút kiadódási arány, az időegységenkénti kiadódási mennyiség (MPa⋅m³/s).

• Δ C: A detektált kiadódási tartalom átlagos értéke (ppm).

• ΔV: A mérő tárgy és a műanyagfilm közötti térfogat (m³).

• Δt: Időtartam a ΔC detektálásához (s).

• P: Abszolút légköri nyomás, ami 0.1MPa.

• V: Az SF₆ gáz mennyisége a gázteremben (m³).

Minden gázterem éves kiadódási aránya Fy a következőképpen számítható: Fy=F⋅31.5×10−6/V⋅(Pr+0.1)⋅100% (évben) Ahol Pr a meghatározott SF₆ gáz nyomás (MPa).

A fenti számítások kezdésével a következő paraméterek nehéz meghatározni:

• Δ V: Mivel a mérő tárgy és a műanyagfilm közötti térfogat alakja rendszeres, nem lehet közvetlenül kiszámítani. Kísérleti módszereket lehet alkalmazni, például más gázokat és folyadékokat lehet behúzni a csomagolt térbe egy árammérő segítségével a térfogatinformáció gyűjtésére.

• V és W: Az SF₆ gáz mennyisége és tömege a gázteremben. Ezt az információt a gyártó nem adja meg. Megkövetelheti a gyártót, hogy a rendelési technikai dokumentumokban adjon meg pontos információt, vagy a gáz betöltése során méretezési módszert használjon, hogy pontosabb információt szerezzen.

Hüvelykdetektáló módszer: Hüvelyket függessen a izolátor detektáló lyukához. Pár óra múlva használjon kiadódás érzékelőt a hüvelyben lévő lecsapott SF₆ gáz érzékelésére.

2.4 Infravörös detektálás

Az infravörös detektáló módszer főleg az SF₆ gáz erős infravörös sugárzás absorpciós tulajdonságát használja. Az SF₆ gáz a 10.6um hullámhosszú infravörös sugarakat abszorbálja a legnagyobb mértékben. A gyakori infravörös detektáló módszerek a laser infravörös módszer és a passzív detektáló módszer.
A laser infravörös detektáló működési elve, hogy a bejövő infravörös láser a láser küldő által továbbítva, a visszapattanó láser a láser kamera képfelvétele platformján visszaverődik. Ha a bejövő láser találkozik a kiadódott SF₆ gázzal, részét energiáját abszorbálja, ami a visszapattanó láserben különbséget okoz a kiadódás és a nincs kiadódás esetén, és végül a különböző láser képekkel észlelhető a jelenléte az SF₆ gáz kiadódása. A passzív detektáló módszer nem aktívan továbbít infravörös sugarakat, hanem a környezeti légkörben lévő infravörös sugarak abszorpciója miatti apró különbségeket észleli, hogy megállapítsa az SF₆ gáz jelenlétét.

A külföldi tudományos termékek kiválasztott hűtő kvantumkutak 0,03°C-es hőmérsékletkülönbséget állapíthatnak meg, és a legkisebb észlelhető gáz mennyisége 0,001ml/s SF₆ gáz. Mindkét fenti módszer képmegjelenítő látványt használ a kép megjelenítésére, hogy a láthatatlan SF₆ gáz láthatóvá váljon. A látvány megjelenítőjén a kiadódott SF₆ gáz látható, mint egy dinamikus fekete felhő, ami egy statikus környezetben világosan látható. A felhő kialakulási helyének alapos megfigyelésével gyorsan és pontosan meghatározható a kiadódás forrása. A felhő sebessége és mérete a kiadódási arányt tükrözi.

Az SF₆ gáz infravörös detektáló módszere távolról észleli a kiadódási helyet, anélkül, hogy le kellene állítani a villamos energiát, biztosítva a személyi biztonságot, és javítva a villamos energiával ellátás stabilitását. Jelenleg a legtudományosabb detektáló módszer.

Az SF₆ átkapcsoló kiadódásának megelőzésének megerősítése kulcsfontosságú felügyeleti pontja, hogy biztosítsa az átalakítóállomások biztonságos, gazdaságos és megbízható működését. Az SF₆ átkapcsoló kiadódásának okainak elemzésével folyamatosan javítható a teoretikai szint, ahogyan a kiadódások megelőzésének és kezelésének, és a kiadódások kezelésének képessége is növekedhet. A különböző detektáló módszerek közül az infravörös képfelvételi detektálás új technikai módszer az SF₆ átkapcsolók állapot-alapú karbantartásához, és a jövőbeni fő irányzata.