Analisis Penyebab Umum Kebocoran Gas pada Pemutus Sirkuit SF6 di Gardu Induk dan Penelitian tentang Tindakan Deteksi

Dengan kemajuan teknologi dan peningkatan tingkat produksi, kinerja dan kualitas peralatan pemutus sirkuit SF₆ terus ditingkatkan, dan produk ini telah mendapatkan pengakuan luas dari pelanggan. Namun, dengan penerapannya yang luas, frekuensi kegagalan juga meningkat. Penyebab kegagalan termasuk masalah seperti prinsip desain, proses manufaktur, dan pemilihan bahan. Melalui penyelidikan dan statistik tentang penyebab kegagalan, diketahui bahwa 20%-30% masalah disebabkan oleh kebocoran gas SF₆. Deteksi kebocoran gas adalah titik yang sangat penting dan tidak dapat diabaikan pada tahap instalasi listrik.

1 Penyebab Utama

Kebocoran adalah situasi yang sangat umum. Masalah kebocoran terjadi di mana saja ada perbedaan konten, suhu, dan tekanan. Seharusnya diadopsi tindakan perbaikan ilmiah untuk berbagai fenomena kebocoran, dan sumber kebocoran harus segera ditemukan.

1.1 Kebocoran Eksternal Mesin Hidrolik

Untuk berbagai mesin hidrolik, posisi dan situasi kebocoran mungkin bervariasi. Secara umum, posisi kebocoran yang umum adalah:

• Katup, segel, dan gasket. Saklar tiga arah, saklar pembuangan minyak, saklar utama, saklar sekunder, katup pelindung, dll. Penyebab kebocoran termasuk penutupan inti katup yang tidak tepat, permukaan kontak yang tidak rata karena presisi produksi yang kurang; lubang pasir pada badan katup, posisi yang tidak tertutup, dan baut pelepasan gas yang longgar.

• Posisi koneksi antara manometer dan peralatan mekanis-elektrik. Gasket segel pada sambungan-sambungan ini mungkin tidak rata atau kehilangan elastisitasnya, yang cenderung menyebabkan kebocoran.

• Permukaan segel silinder operasi piston dan silinder akumulator piston yang disediakan oleh produsen. Karena segel dan gasket pada posisi ini sering mengalami gesekan gerakan, mereka rentan terhadap deformasi, kerusakan, atau kerusakan.

Konsekuensi kebocoran pada mesin hidrolik sangat serius. Kebocoran kecil tidak hanya mempengaruhi kebersihan peralatan tetapi juga secara tidak terhindarkan menyebabkan pompa minyak dipompa berulang kali dan siklus pengisian tekanan yang panjang. Kebocoran minyak besar pada badan katup akan menimbulkan masalah kehilangan tekanan. Ketika minyak hidrolik memasuki silinder akumulator, tekanan pada sisi gas akan terus meningkat, yang mengakibatkan perbaikan darurat, kesalahan operasi, dan cacat peralatan, yang akan menghambat operasi aman peralatan.

1.2 Kebocoran Eksternal pada Badan Utama dan Koneksi

•  Lasan. Karena arus listrik yang besar selama pengelasan, lasan mungkin terbakar, menyebabkan kebocoran mikro. Setelah periode tertentu, jumlah kebocoran akan terus meningkat. Pada posisi pengelasan dua bahan yang berbeda, karena stres lokal yang tinggi, retak las juga akan menyebabkan kebocoran. Dengan peningkatan teknologi manufaktur produsen, probabilitas terjadinya fenomena ini pada tahap instalasi dan operasi lapangan relatif kecil.

• Posisi koneksi antara bushing porcelen pendukung dan flensa. Karena tekanan tinggi pada posisi ini, kebocoran mungkin terjadi jika segel tidak rapat, seperti permukaan sambungan bushing porcelen yang kasar, permukaan sambungan yang tidak rata, dan cincin segel yang tidak rata atau tidak stabil.

• Sambungan pipa, interface peralatan relay densitas, ujung manometer, tutup kotak tiga arah, dan posisi lainnya. Posisi-posisi ini adalah area yang paling umum untuk koneksi, penutupan, dan pengelasan, dan merupakan titik lemah dan sulit dalam segel, dengan probabilitas kebocoran yang tinggi.

Untuk gas SF₆, permukaan segel di posisi apa pun harus dijaga sangat bersih. Jika tidak, bahkan sedikit benda asing yang menempel pada permukaan segel dapat meningkatkan laju kebocoran hingga orde 0.001MPa.M1/s, yang tidak diperbolehkan untuk peralatan. Oleh karena itu, sebelum instalasi, permukaan segel dan gasket harus dibersihkan dengan hati-hati menggunakan kain putih dan tisu toilet berkualitas tinggi yang dicelupkan alkohol, dan pemeriksaan detail harus dilakukan. Pemasangan hanya boleh dilakukan setelah memastikan tidak ada masalah. Selain itu, debu pada flensa, lubang baut, dan baut penghubung harus dibersihkan untuk mencegah masuknya ke permukaan segel, terutama selama instalasi segel vertikal.

2 Metode Deteksi Kebocoran Pemutus Sirkuit SF₆
2.1 Metode Tegangan Permukaan Cairan

Prinsip dasarnya adalah bahwa untuk cairan dengan tegangan permukaan kuat seperti sabun, gelembung akan muncul di titik kebocoran ketika gas bocor. Metode deteksi adalah dengan mengoleskan sabun dan zat-zat lainnya pada cangkang luar pemutus sirkuit SF₆ dan titik-titik kebocoran yang mungkin.
Kekurangan: Persyaratan olesan yang tinggi, tidak dapat mendeteksi kebocoran kecil, dan beberapa posisi tidak dapat diolesi.
Kelebihan: Intuitif.

2.2 Deteksi Kebocoran Kualitatif

Prinsip dasarnya adalah bahwa SF₆ memiliki elektro-negativitas yang kuat. Di bawah pengaruh tegangan tinggi pulsa, efek pelepasan berkelanjutan terjadi, dan gas SF₆ akan mengubah kinerja medan corona, sehingga mendeteksi keberadaan gas SF₆ di tempat. Ini hanya untuk menentukan derajat relatif kebocoran peralatan pemutus sirkuit SF₆, bukan untuk mendeteksi laju kebocoran aktualnya. Deteksi kebocoran kualitatif mencakup metode-metode berikut:

• Deteksi dengan pompa vakum. Pompa vakum hingga 133Pa, lalu lanjutkan pompa lebih dari 30 menit, hentikan pompa, baca nilai A setelah mengamati selama 30 menit, lalu baca nilai B setelah mengamati selama 5 jam. Jika 67Pa > B - A, dapat ditentukan bahwa segel baik.

•  Deteksi dengan cairan busa. Ini adalah metode deteksi kebocoran kualitatif yang relatif sederhana yang dapat menemukan titik kebocoran dengan akurat. Cairan busa dapat disiapkan dengan menambahkan sabun netral ke dua bagian air. Oleskan cairan busa ke posisi yang akan dideteksi kebocorannya. Jika gelembung muncul, menunjukkan adanya kebocoran di posisi tersebut. Semakin banyak dan semakin cepat gelembung, semakin parah kebocoran. Metode ini dapat menemukan posisi kebocoran dengan laju kebocoran 0.1ml/menit.

•  Deteksi dengan detektor kebocoran. Deteksi dengan detektor kebocoran adalah dengan memindahkan probe detektor kebocoran sepanjang permukaan setiap koneksi pemutus sirkuit dan permukaan pengecoran aluminium, dan menentukan situasi kebocoran berdasarkan pembacaan detektor kebocoran. Ketika menggunakan metode ini, teknik-teknik berikut harus dikuasai: Pertama, kecepatan pergerakan probe harus lambat untuk mencegah kebocoran yang terlewat karena gerakan yang terlalu cepat. Kedua, deteksi tidak boleh dilakukan dalam angin kencang untuk mencegah kebocoran yang terdampar dan mempengaruhi deteksi. Ketiga, pilih detektor kebocoran dengan sensitivitas tinggi dan kecepatan respons rendah. Umumnya, jumlah terkecil yang dapat dideteksi oleh detektor kebocoran adalah laju kebocoran yang lebih rendah dari 10-6, dan kecepatan respons yang lebih rendah dari 5s, yang lebih sesuai.

• Metode segmentasi dan penentuan posisi. Metode ini cocok untuk pemutus sirkuit dengan tiga sambungan gas SF₆. Jika kebocoran ditentukan tetapi sulit untuk menentukan lokasinya, struktur gas SF₆ dapat dibagi menjadi beberapa bagian untuk deteksi, sehingga mengurangi buta.

• Metode reduksi tekanan. Metode ini berlaku ketika jumlah kebocoran peralatan besar.

2.3 Deteksi Kebocoran Kuantitatif

Ini adalah untuk mendeteksi laju kebocoran pemutus sirkuit SF₆, dan standar penilaian adalah bahwa laju kebocoran tahunan tidak melebihi 1%. Metode spesifiknya adalah sebagai berikut: (1) Metode Pembungkus Lokal: Gunakan film plastik dengan ketebalan 0.01 cm untuk membungkus bentuk geometris posisi densitas satu setengah lingkaran, dengan sambungan menghadap ke atas. Cobalah membentuk bentuk lingkaran atau persegi, dan segel dengan pita perekat setelah dibentuk [3]. Harus ada celah tertentu, sekitar 0.05 cm, antara film plastik dan objek yang diukur. Setelah dibungkus, deteksi kandungan gas SF₆ di rongga yang dibungkus setelah 24 jam, dan pilih nilai rata-rata dari empat titik di posisi yang berbeda. Laju kebocoran dari proses penyegelan ini dapat dihitung dengan rumus berikut:F=ΔC⋅(V−ΔV)⋅P/Δt(MPa⋅m3/s)

 Di mana:

• F: Laju kebocoran absolut, jumlah kebocoran per unit waktu (MPa⋅m³/s).

• Δ C: Nilai rata-rata kandungan kebocoran yang terdeteksi (ppm).

• ΔV: Volume antara objek yang diukur dan film plastik (m³).

• Δt: Interval waktu untuk mendeteksi ΔC(s).

• P: Tekanan atmosfer absolut, yaitu 0.1MPa.

• V: Volume gas SF₆ di ruang gas (m³).

Laju kebocoran tahunan Fy setiap ruang gas dihitung sebagai berikut: Fy=F⋅31.5×10−6/V⋅(Pr+0.1)⋅100% (per tahun) Di mana Pr adalah tekanan gas SF₆ yang ditentukan (MPa).

Ketika memulai perhitungan di atas, parameter-parameter berikut sulit ditentukan:

• Δ V: Karena volume antara objek yang diukur dan film plastik memiliki bentuk tidak teratur, volumenya tidak dapat dihitung secara langsung. Metode eksperimental dapat digunakan, seperti menyuntikkan gas dan cairan lain melalui alat ukur aliran ke rongga yang dibungkus untuk mengumpulkan informasi volume.

• V dan W: Volume gas dan massa SF₆ di ruang gas. Informasi ini tidak disediakan oleh produsen. Anda dapat meminta produsen untuk menyediakan informasi yang akurat dalam dokumen teknis pesanan, atau menggunakan metode pengukuran selama pengisian gas untuk mendapatkan informasi yang lebih akurat.

Metode Deteksi Botol Gantung: Gantung botol di lubang deteksi insulator. Setelah beberapa jam, gunakan detektor kebocoran untuk mendeteksi apakah ada gas SF₆ yang bocor di botol.

2.4 Deteksi Inframerah

Metode deteksi inframerah utamanya menggunakan sifat absorpsi inframerah yang kuat dari gas SF₆. Gas SF₆ memiliki penyerapan terkuat terhadap sinar inframerah dengan panjang gelombang 10.6um. Metode deteksi inframerah umum termasuk metode laser inframerah dan metode deteksi pasif.
Prinsip kerja deteksi laser inframerah adalah bahwa sinar inframerah masuk ditransmisikan oleh transmitter laser, dan sinar laser backscattered memasuki platform pencitraan kamera laser melalui refleksi. Jika sinar masuk bertemu dengan gas SF₆ yang bocor, sebagian energinya akan diserap, menghasilkan perbedaan pada sinar laser backscattered dalam kasus kebocoran dan tidak kebocoran, dan akhirnya, citra laser yang berbeda dapat digunakan untuk mendeteksi keberadaan kebocoran gas SF₆. Metode deteksi pasif tidak aktif mentransmisikan sinar laser tetapi mendeteksi perbedaan kecil yang disebabkan oleh penyerapan sinar inframerah di atmosfer oleh gas SF₆ untuk mendeteksi keberadaan gas SF₆.

Detektor sumur kuantum pendingin yang dipilih untuk produk ilmiah asing dapat menentukan perbedaan suhu 0.03°C, dan volume gas terkecil yang dapat dideteksi adalah 0.001ml/s gas SF₆. Kedua metode di atas menggunakan finder gambar untuk menampilkan gambar, membuat gas SF₆ yang tidak terlihat menjadi terlihat. Pada tampilan finder, gas SF₆ yang bocor dapat dilihat sebagai awan hitam dinamis, yang jelas terlihat di lingkungan statis. Dengan mengamati dengan hati-hati posisi munculnya awan, sumber kebocoran dapat ditentukan dengan cepat dan akurat. Kecepatan dan ukuran awan mencerminkan laju kebocoran.

Metode deteksi inframerah gas SF₆ dapat mendeteksi posisi kebocoran jarak jauh tanpa pemadaman listrik, memastikan keselamatan pribadi dan meningkatkan stabilitas pasokan listrik. Ini adalah metode deteksi ilmiah paling modern saat ini.

Penguatan pencegahan kebocoran pemutus sirkuit SF₆ adalah titik pengawasan kunci untuk memastikan operasi substation yang aman, ekonomis, dan andal. Dengan menganalisis penyebab kebocoran pemutus sirkuit SF₆, level teoretis pencegahan dan penanganan masalah kebocoran pemutus sirkuit SF₆ dapat terus ditingkatkan, dan kemampuan menangani kecelakaan kebocoran SF₆ dapat ditingkatkan. Di antara berbagai metode deteksi, deteksi pencitraan inframerah adalah metode teknis baru untuk pemeliharaan berbasis kondisi pemutus sirkuit SF₆ dan merupakan tren pengembangan mainstream di masa depan.